Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Bioengineering

Vandige dråber bruges som enzymatisk Microreactors og deres elektromagnetisk aktivering

doi: 10.3791/54643 Published: August 28, 2017

Summary

Lab i slip reaktion systemer giver mulighed for alsidig gennemførelsen af komplekse reaktioner i en mikrofluid skala. En automatiseret aktivering platform bestående af 3 x 3 matrix af elektromagnetiske spoler blev udviklet og med held bruges til at flette to 10 µL microreactors og indlede derved en enzymatisk reaktion i den resulterende flydende kugler.

Abstract

For en vellykket gennemførelse af mikrofluid reaktion systemer, såsom PCR og elektroforese, er flytning af små flydende diskenheder afgørende. I konventionelle lab-om-a-chip-platforme, er opløsningsmidler og prøver passeret gennem definerede mikrofluid kanaler med komplekse flow kontrol installationer. Droplet aktivering platform præsenteres her er en lovende alternativ. Med det er det muligt at flytte en flydende dråbe (microreactor) på en plane flade af en reaktion platform (lab-i-en-drop). Aktivering af microreactors på den hydrofobe overflade af platformen er baseret på brugen af magnetiske kræfter, der handler på ydre skallen af de flydende dråber, som er lavet af et tyndt lag af superhydrophobic magnetit partikler. Hydrofobe overfladen af platformen er nødvendig for at undgå enhver kontakt mellem den flydende kerne og overfladen for at tillade en jævn bevægelse af microreactor. På platformen, kan en eller flere microreactors med mængder af 10 µL placeres og flyttede samtidig. Perronen sig selv består af en 3 x 3 matrix af elektriske dobbelt spoler, der rumme enten neodym eller jern kerner. Magnetfelt gradienter styres automatisk. Af variation af magnetfeltet forløb, kan microreactors' magnetisk hydrofobe shell manipuleres automatisk for at flytte microreactor eller åbne skallen kan dekrypteres. Reaktioner af substrater og tilsvarende enzymer kan påbegyndes ved fletning af microreactors eller at bringe dem i kontakt med overfladen immobiliseret katalysatorer.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Tekniske applikationer med micro reaktioner er overvejende udføres i foruddefinerede microchannel chips. Disse systemer er meget etableret og udførligt beskrevet i litteraturen (inter alia 1,2,3). I 2011 udgjorde omsætningen af mikrofluid teknologier på verdensplan 6,2 milliarder euro 4. Derimod var brugen af frit bevægelige mikro reaktor rum tidligere kun undersøgt og udgivet i begrænset omfang. Den mest almindelige metode til at flytte vandig mikro dråber er electrowetting 5. Andre metoder til bevægelse af dråber på overflader er baseret på elektriske felter 6, magnetisk kraft 7 eller akustisk aktivering 8. På grund af deres ugunstige overflade til volumen-forholdet, er disse droplet-baserede microreactor systemer udsat for stærk fordampning effekter. Således etableret drop motion normalt som en flydende tofasede system, hvor den øverste fase har et højt kogepunkt beskytte den vandige fase ved fordampning. Ikke desto mindre, denne fremgangsmåde indebærer en høj risiko for at forurene reaktion droplet ved ukontrolleret diffusion. Dette er en betydelig hindring for den tekniske oprettelsen af de nævnte systemer.

Nylige arbejde beskæftiger sig med ikke-tilhænger væske-solid faseovergange. En yderst effektiv metode er brugen af superhydrophobic overflader, så dannelsen af sfæriske vandig dråber. En forlængelse af denne reaktion koncept er brugen af mikro reaktion segmenter med en superhydrophobic overflade eller shell, der kan for eksempel bestå af polytetrafluorethylen (PTFE) partikler 9. Deres kontakt vinkler på overflader er normalt i området fra 160° (afhængigt af overfladeruhed). De sfæriske rum giver således minimal modstand mod bevægelse på en overflade og yde samtidig beskyttelse mod vand fordampning.

Vandige dråber belagt med micro mellemstore PTFE partikler kan opretholde deres kugleform op til en diameter på omkring 2 mm. Ved højere lydstyrker, hydrofobe skallen er normalt ikke er helt lukket længere 10. Påvirkning af andre materialer, shell og en udvidelse af anvendelsesområdet for den flydende marmor for upolære opløsningsmidler blev gennemført af Gao og McCarthy ved at bruge ioniske væsker 12. For dannelsen af hydrofobe partikel-baserede skaller, har hidtil partikel diametre i størrelserne på 10 nm-30 µm været beskrevet 11,14,16. Nye undersøgelser viste, at hydrofobe nanopartikler som shell materiale er endnu bedre end for mikropartikler 13. Første stabilitetsundersøgelser bekræftet en stigning i stabilitet, når partikelstørrelse er reduceret fra ca. 600 nm til ca. 100 nm. Denne sandsynlige resultater fra tættere partikel fordelingen omkring vandig sfære 15.

Beskyttelse af vandige reaktion rum ved en hydrofobe shell og deres udpegning som flydende kugler blev første gang beskrevet i 2001 af Aussillous et al. og Lis et al. 17 , 18. siden da, få anvendelser af disse definerede reaktion rum er blevet beskrevet. Eksempelvis en gas sensor baseret på flydende kugler 19 og en påvisningsmetode for vandforurening baseret på grundlag af optisk kvalitative har været udviklede 20. Forfatterne skelne fordelene af høj reaktion satser og de lavt forbrug af kemikalier i deres mikro reaktion systemer. De seneste publikationer beskæftiger sig med produktion af pH-følsomme flydende kugler 16 eller repræsentation af 'Janus partikler' med to forskellige belægninger af forskellige funktioner. For eksempel, kunne Bormashenko et al. syntetisere en microreactor med skaller af Teflon og halvledende kønrøg 21. Desuden blev det påvist, at microreactors kan effektivt og praktisk syntetisere polyperoxides ved at absorbere eksterne ilt som comonomer gennem gennemtrængelig gas-væske interface 24. I en anden tilgang give skallen af silica-partikel-baseret flydende kugler reaktive substrat overflader til at regulere klassisk Sølv spejl reaktion 26. Aktuelle problemer for forskning og udvikling i feltet hydrofile-core-hydrofobe-shell dråber er justeringen partikel størrelse, reproducerbare produktion af monodisperse dråber, befugtningen af overflader og effekten af en anden hydrofile shell på mikro reaktion rum 22, samt en bedre kontrol af droplet baner, fx for udviklingen af kontinuerlig microPCR-systemer 4.

En magnetisk aktivering af disse microreactors tilbyder fordelen ved relativt høj bevægelse intervaller og en god selektivitet af kraften, når du arbejder i biokemiske systemer. Når du bruger hydrofobe magnetit partikler, opfylder de både funktionen af den magnetiske kraft transmission til flytning af microreactors, såvel som funktion af en hydrofobe shell. Den magnetiske bevægelse af dråber med magnetiske partikler inde en droplet blev postuleret for første gang i 2006 af Lehmann et al. 23 og Shikida et al. 25, der anvendes manuelt flyttet permanente magneter som aktuatorer til tilvejebringelse af en enkelt dråbe. En anden tilgang til at flytte en lille mængde væske blev realiseret af Zhao et al., der brugte de hydrofobe Fe3O4 partikler som magnetisk shell. Skallen af den magnetiske flydende marmor blev åbnet på den øvre side af drop af en lodret modsatte magnetfelt 27. Baseret på dette koncept, var Xue et al. i stand til at udvikle partikler, der udgør en microreactor med en overfladespænding 20,1 dyne cm1 28. Lin et al. fabrikeret roman cellulose-baseret mikro/nano hierarkisk kugler med både superparamagnetism og superhydrophobicity som giver Gud stabilitet for magnetisk flydende droplet transport og manipulation 31. Det var hidtil kun udgivet som en proof-of-principle studere og ikke anvendes for enhver ansøgning. De magnetiske og elektriske kontrol af den flydende kugler er i øjeblikket forfølges i første tilgange. Zhao et al. i 2010 15 og Zhang et al. 2012 29 var i stand til at udvikle en droplet manipulation af manuel (hånddrevne) flytning af en permanent magnet under core-shell dråber. Bormashenko et al. 11 opnåede acceleration af en ferromagnetiske flydende marmor til en hastighed på 25 cm s-1 ved at nærme sig en neodym magnet. Det ovennævnte princip undersøgelser blev gennemført udelukkende af manuel flytning af en lille permanent magnet. Som et næste skridt i udviklingen har Zhao et al. for nylig kunnet anslår den nødvendige magnetisk fluxtæthed for flytning af magnetiske flydende marmor ved at variere afstanden fra en permanent magnet 30. For en reaktion kontrol sammenlignes med almindelige lab-on-a-chip systemer synes det uundgåeligt at tjene som middel til automatisk kontrol af den diskrete flydende volumes. For at opfylde dette behov, udviklet vi et nyt kontrolsystem baseret på variabel felt forløb at fiksere, flytte og åbne den magnetiske microreactors.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. Hydrophobization for magnetiske nanopartikler

  1. For syntese af de hydrofobe magnetiske partikler, tilsættes 0.85 g FeCl 3 hexahydrat (3,14 mmol) og 0,30 g FeCl 2 tetrahydrat (1.51 mmol) 200 mL vand/ethanol løsning (4:1 v/v).
  2. Til denne blanding, tilføje 0,20 mL 1H, 1H, 2 H, 2H-Perfluorooctyltriethoxysilane (PFOTES) (5.23 mmol) under kraftig omrøring med en magnetomrører (500 rpm). Udføre syntese i en inaktiv gas atmosfære (N 2) ved hjælp af en runde-bunden kolben med en prop for at forebygge sekundære oxidation af magnetit partikler.
  3. Justere løsning drop klogt med en ammoniumhydroxid løsning (1,5 M) til en pH 8 (pH bestemmes af et pH-meter). Rør løsningen i 24 timer ved hjælp af en magnetisk omrører.
  4. Adskille partiklerne magnetisk fra løsning ved at placere kolben på en bar magnet (neodym kasseformet magnet 40 x 20 x 10 mm, selvklæbende tvinge 25 kg). Hæld løsningen samtidig med at magneten knyttet til bunden af kolben.
  5. Vaske partiklerne tre gange med vand/ethanol løsning mens du bruger en bar magnet som beskrevet i 1.4). Tørre partikler ved 60 ° C i 24 timer (udbytte ca. 0,43 g).
  6. Til at analysere partiklerne, bruge en Scanning elektron mikroskop ifølge producenten ' s instruktioner.

2. Fabrikation af Microreactors

  1. male alle de tørrede partikler lidt ved hjælp af et glas pistil og efterfølgende placere dem alle direkte i en vejning pan (46 × 46 × 8 mm, polystyren).
  2. Afpipetteres 10 µL reaktion løsning (sammensætning som beskrevet i 5.1) på alle de partikler og flytte vejningen pan lidt i en cirkulær måde for ca. 10 s (partikel masse for en 10 µL microreactor: ca. 3.2 x 10 -7 kg < sup Class = "xref" > 33). Opbevar de resterende partikler (partikler, som ikke selv samle omkring reaktion løsning) ved stuetemperatur for yderligere programmer.
  3. Til måling af microreactor kontakt vinkel, opbygge en 5 µL microreactor med vand som beskrevet i punkt 2.2), placerer det på en teflon film og analysere den kontakte vinkel ved hjælp af en optisk kontakt vinkel måling enhed ifølge producenten ' Sørensen instruktioner.

3. 3D-udskrivning af Coil organer

  1. Design dobbelt spole organer med en højde på 16 mm (ét kammer), en diameter på 10 mm og en indre diameter på ca. 4 mm ved hjælp af et CAD software Ifølge producenten ' Sørensen instruktioner.
  2. Udskrive coil organer med en 3D printer ifølge producenten ' s instruktioner ved hjælp af materialer som polylaktid glødetråd. Wrap organer med en 0.08 mm kobber ledning til at opnå 4.500 viklinger ved hjælp af en computer kontrolleret snoede maskine.

4. Fabrikation af aktivering Platform

  1. Arranger dobbelt spoler i en matrix (f.eks. 3 x 3 matrix) på en elektrisk bord med en Peltier-elementet nedenunder, skrue på de dobbelte spoler og forbinde dem til en kontrol via bånd kabel ( figur 3).
  2. Afhængigt af det ønskede program, tilføje en jernkerne (højde 32 mm, 4 mm i diameter) eller en neodym magnet (højde 12,5 mm, diameter 4 mm, 1,035 kA m -1) til at spole kroppen til at opnå en stærkere magnetfelt.
  3. Til slut platformen placere en plade, helst quartz glas, med en maksimal højde på 1 mm på matrixen coil.
  4. Placer et microreactor på overfladen af platformen.
  5. Til at hæve de øvre partikler fra reaktion løsning og derved åbne en microreactor aktivere en spole med en neodym magnet inde ved hjælp af kontrol nævnt i punkt 4.1). For at lukke microreactor igen deaktivere spolen.
  6. At fusionere to microreactors, som er i første omgang ca. 10 mm fra hinanden bruge neodymmagneter som beskrevet i 4.2). Løft magneten i kræves coil organer ved at aktivere spoler til ca. 25 s til at åbne en microreactor (krævede afstand mellem microreactor og magnet ligger omkring 12 mm) og flytte den, andre til samme placering på platformen.
  7. Til at køle ned reaktionen løsning i microreactor på den platform og at mindske coil temperatur skifte på Peltier-elementet placeret under coil matrix, som beskrevet i 4.1).

5. Enzymatisk reaktion af fletning af Microreactors

  1. opløse peberrodsperoxidase ved en koncentration på 0,1 µg mL -1 i kalium fosfat buffer (0,1 M, pH 6,5). Fortynd substrat, 10-acetyl-3,7-dihydroxyphenoxazine (10 mM i dimethylsulfoxide (DMSO)) med kalium fosfat buffer (0,1 M, pH 6,5) til en koncentration på 200 µM.
  2. Brug 10 µL af hver af disse løsninger til at opbygge to microreactors, som beskrevet i punkt 2.2). Flette de to microreactors ved gennemsnittet af magnetiske kræfter (neodym cylinder magnet: 12,5 mm x 4 mm, 1,035 kA m -1) som beskrevet i 4.6) på 25 ° C.
  3. Opdager reaktionen ved at placere et fluorescens sonde (excitation bølgelængde: 570 nm, emission bølgelængde: 585 nm) ca. 10 mm direkte over en åbnet microreactor før fletningen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Shell partikler har en diameter på omkring 640 nm. De magnetizable nanopartikler omsluttet af denne fluorosilane shell partikler har diametre i et interval mellem 22 nm og 37 nm. En 5 µL microreactor med vand som en flydende kerne havde en kontakt vinkel på omkring 160°.

Den kraft, der er nødvendig for at flytte en 10 µL microreactor som beskrevet ovenfor er 1,34 ± 0,08 µN. figur 1 viser den elektromagnetiske kraft af en spole med 4.500 viklinger af kobbertråd og en indvendig jernkerne drevet med 58 mA. Force distribution er anslået af en finite elementer model (FEM) til at bestemme de krævede coil egenskaber til at flytte en microreactor. Som det kan ses i figur 1, er magnetisk kraft udført af den beskrevne coil stærk nok til at flytte en microreactor til en afstand længere end 10 mm fra coil center.

Den magnetiske kraft til at åbne en microreactor er lig med 0,85 ± 0,05 mN, som er meget højere end den kraft, der er nødvendige for at flytte en droplet. Da den magnetiske kraft induceret af spole med jernkerne inden for (figur 1) ikke er stærk nok til at åbne en microreactor, blev en neodym magnet brugt i spolerne. Af kraftoverførsel dobbelt spolerne i vekselstrøm flow retninger, kan permanent magnet flyttes hen imod eller væk fra platformen. Derved, kan at microreactor åbnes eller lukkes magnetisk. Hvis to microreactors med en helt intakt shell ligger side om side sammenflettes de ikke som overfladespænding hæmmer deres fusion. Derfor skal mindst én være åbnet.

Figur 2 viser Michaelis-Menten kinetik som følge af sammenlægning en 10 µL microreactor indeholdende peroxidase med en anden 10 µL microreactor indeholdende den tilsvarende substrat (n = 3). Af Lineweaver-Burk linearisering den beregnede Km værdi for reaktion inden for microreactor er 86.85 µM ± 10,95 µM, ligger vmax værdien på 378.8 nmol L-1 s-1 ± 115.6 nmol L-1 s-1. Km værdi er i god korrespondance med som givet i litteratur, 81 ± 3 µM 32, kan det antages, at enzymatisk reaktion inden for de små microreactor med hydrofobe shell materiale ikke påvirkes i forbindelse med affinitet.

Figure 1
Figur 1: Elektromagnetiske kraft simulering af en spole med 58 mA og 4.500 viklinger af kobber ledning i afhængighed af afstanden fra microreactor til byens coil bestemmes af FEM. Spole diameter 10 mm, diameter på jernkernen er 4 mm. venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2: Michaelis-Menten kinetik af peroxidase målt ved en sammenlægning af to 10 µL microreactors. Temperaturen er 25 ° C og den buffer, der bruges er kalium fosfat (0,1 M) med en pH på 6,5. Tre gentagelser blev udført.

Figure 3
Figur 3: Aktivering platform. Aktivering platform består af en 3 x 3 matrix af dobbelt spoler. En spole har 4.500 viklinger, en højde på 16 mm (ét kammer), en diameter på 10 mm og en indre diameter på ca. 4 mm. Højden af spolerne er foruddefineret af højden af den anvendte neodym cylinder magnet. Diameter blev valgt, fordi tidligere undersøgelser viste, at dette er en rimelig afstand til at flytte en microreactor med denne form for magnet. Antallet af viklinger og aktuelt var bestemt af FEM. venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

For vellykket anvendelse af mikrofluid teknologier er det vigtigt at flytte reaktion volumen svarer til kravene i den bioteknologiske syntese og analyser. Aktivering platform præsenteres her gør det muligt at flytte mikrofluid dråber af magnetiske kraft. Bevægelsen kan udføres frit i to dimensioner på en plane flade af en reaktion platform af omslutter den flydende drop med en magnetisk superhydrophobic shell. Således er en alternativ ordning til foruddefinerede mikrofluid kanaler med komplekse flow kontrol installationer, som anvendes i konventionelle mikrofluid systemer, opløsningsmidler og prøver indført. Den automatiske aktivering af små reaktion dråber er således en væsentlig forenkling af de kendte lab-on-a-chip platforme. Desuden, platformen gør det muligt at reversibelt åbne en microreactor for at tilføje og fjerne reaktion prøver. I kombination med en dispenser system, dette kan resultere i en høj grad af automatiske reaktion kontrol og er det første skridt til i siliciummangan designable microreactions i et virtuelt lab-i-en-drop. Den største begrænsning af denne teknik er, at microreactors kun kan bygges med små mængder (op til ca. 30 µL). Et kritisk trin i protokollen er påvisning af enzymatisk reaktion inden microreactors fordi fluorescens sonden skal justeres korrekt. En yderligere påvisning mulighed kan være UV/vis spektroskopi.

Udviklingsprocessen af platformen viste, at en elektromagnetisk spole med en diameter på 10 mm er tilstrækkelig for slipværktøj bevægelse. På den anden side er en dobbelt spole fyldt med luft eller en jernkerne ikke stand til at inducere den magnetiske kraft, som er nødvendige for at åbne en microreactor shell. Derfor, neodym kerner blev valgt i bredbånd til at udføre denne opgave. De resulterende magnetfelt forløb kan igen varieres ved electromagnetical bevægelse af magnet lodret reaktion-platformen. Pitch størrelsen på platformen er kun begrænset af kontrolelementet. Den allerede eksisterende kontrol og software er udviklet og klar til brug for en 10 x 10 matrix. Peltier-elementet er ikke nødvendig for de beskrevne programmer men kan være nødvendigt, når microreactor skal fastsættes i længere tid og det giver mulighed for at køle ned reaktionsblandingen over platform overflade.

I fremtiden, kan kombinationen af aktivering platform med den flydende kugler fungere som fleksible lab-i-en-drop-systemer til gennemførelse af screeninger, fast optisk analyser og komplekse enzym cascade reaktioner med meget lille reaktion diskenheder. Platformen kan desuden bruges til (bio-) kemiske analyser f.eks. ELISA, PCR eller elektroforese. Derudover er screening af nye, industrielle relevante enzymer og aptamer klarlægger lovende muligheder.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ikke noget at oplyse.

Acknowledgments

Forfatterne vil gerne anerkende DFG for støtte.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
3D-printer FelixPrinters Pro1
10-acetyl-3,7-dihydroxyphenoxazine (Amplex Red) Life Technologies A12222
Ammonium hydroxide TU-KL 1072
CAD software Siemens Soled edge
Contact angle measuring device Dataphysics OCA 20
Cylinder magnet Webcraft GmbH S-04-13-N https://www.supermagnete.de/stabmagnete-neodym-rund/stabmagnet-durchmesser-4mm-hoehe-12.5mm-neodym-n42-vernickelt_S-04-13-N
Dipotassium phosphate Bernd Kraft 7758-11
Drying oven Binder FD 115
Ethanol Sigma-Aldrich 68-17-5
FeCl2 tetrahydrate TU-KL 1625
FeCl3 hexahydrate TU-KL 1622
Fluorescence probe PerkinElmer LS 55
Horseradish peroxidase Carl Roth 9003-99-0
Hydrogen peroxide Th.Geyer GmbH & Co 7722-84-1
Monopotassium phosphate Bernd Kraft 7778-77-0
Peltier element Conrad  193569
Perfluoroctyltriethoxysilane Sigma-Aldrich 51851-37-7
Scanning Electron Microscope FEI Helios NanoLab 650 DualBeam
Separation bar magnet Webcraft GmbH Q-40-20-10-N
Winding machine IWT GmbH FW122

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Squires, T., Quake, S. Microfluidics: Fluid physics at the nanoliter scale. Rev. Mod. Phys. 77, (3), 977-1026 (2005).
  2. Song, H., Chen, D. L., Ismagilov, R. F. Reactions in Droplets in Microfluidic Channels. Angew Chem Int Ed Engl. 45, (44), 7336-7356 (2006).
  3. Erickson, D., Li, D. Integrated microfluidic devices. Anal. Chim. Acta. 507, (1), 11-26 (2004).
  4. Zhang, Y., Ozdemir, P. Microfluidic DNA amplification-A review. Anal. Chim. Acta. 638, (2), 115-125 (2009).
  5. Ohashi, T., Kuyama, H., Suzuki, K., Nakamura, S. Control of aqueous droplets using magnetic and electrostatic forces. Anal. Chim. Acta. 612, (2), 218-225 (2008).
  6. Srinivasan, V., Pamula, V. K., Fair, R. B. Droplet-based microfluidic lab-on-a-chip for glucose detection. Anal. Chim. Acta. 507, (1), 145-150 (2004).
  7. Lehmann, U., Vandevyver, C., Parashar, V. K., Gijs, M. A. Droplet-Based DNA Purification in a Magnetic Lab-on-a-Chip. Angew. Chem. Int. Ed. 45, (19), 3062-3067 (2006).
  8. Guttenberg, Z., et al. Planar chip device for PCR and hybridization with surface acoustic wave pump. Lab Chip. 5, (3), (2005).
  9. Al-Kaidy, H., et al. Biotechnology and Bioprocess Engineering - From the First Ullmann's Article to Recent Trends. ChemBioEng Reviews. 2, (3), 175-184 (2015).
  10. McHale, G., Newton, M. I. Liquid marbles: principles and applications. Soft Matter. 7, (12), 5473 (2011).
  11. Bormashenko, E., Pogreb, R., Bormashenko, Y., Musin, A., Stein, T. New Investigations on Ferrofluidics: Ferrofluidic Marbles and Magnetic-Field-Driven Drops on Superhydrophobic Surfaces. Langmuir. 24, (21), 12119-12122 (2008).
  12. Gao, L., McCarthy, T. J. Ionic Liquid Marbles. Langmuir. 23, (21), 10445-10447 (2007).
  13. Bhosale, P. S., Panchagnula, M. V., Stretz, H. A. Mechanically robust nanoparticle stabilized transparent liquid marbles. Appl. Phys. Lett. 93, (3), 034109 (2008).
  14. Bormashenko, E., Balter, R., Aurbach, D. Micropump based on liquid marbles. Appl. Phys. Lett. 97, (9), 091908 (2010).
  15. Zhao, Y., Fang, J., Wang, H., Wang, X., Lin, T. Magnetic Liquid Marbles: Manipulation of Liquid Droplets Using Highly Hydrophobic Fe 3 O 4 Nanoparticles. Adv. Mater. 22, (6), 707-710 (2010).
  16. Fujii, S., Kameyama, S., Armes, S. P., Dupin, D., Suzaki, M., Nakamura, Y. pH-responsive liquid marbles stabilized with poly(2-vinylpyridine) particles. Soft Matter. 6, (3), 635 (2010).
  17. Aussillous, P., Quéré, D. Liquid Marbles. Nature. 411, (6840), 924-927 (2001).
  18. Mahadevan, L. Non-stick water. Nature. 411, (6840), 895-896 (2001).
  19. Tian, J., Arbatan, T., Li, X., Shen, W. Liquid marble for gas sensing. Chem. Commun. 46, (26), 4734 (2010).
  20. Bormashenko, E., Musin, A. Revealing of water surface pollution with liquid marbles. Appl. Surf. Sci. 255, (12), 6429-6431 (2009).
  21. Bormashenko, E., Bormashenko, Y., Pogreb, R., Gendelman, O. Janus Droplets: Liquid Marbles Coated with Dielectric/Semiconductor Particles. Langmuir. 27, (1), 7-10 (2011).
  22. Bormashenko, E. Liquid marbles: Properties and applications. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 16, (4), 266-271 (2011).
  23. Lehmann, U., Hadjidj, S., Parashar, V. K., Vandevyver, C., Rida, A., Gijs, M. Two-dimensional magnetic manipulation of microdroplets on a chip as a platform for bioanalytical applications. Sens. Actuator B-Chem. 117, (2), 457-463 (2006).
  24. Sato, E., Yuri, M., Fujii, S., Nishiyama, T., Nakamura, Y., Horibe, H. Liquid marbles as a micro-reactor for efficient radical alternating copolymerization of diene monomer and oxygen. Chem. Commun. 51, (97), Cambridge, England. 17241-17244 (2015).
  25. Shikida, M., Takayanagi, K., Inouchi, K., Honda, H., Sato, K. Using wettability and interfacial tension to handle droplets of magnetic beads in a micro-chemical-analysis system. Sens. Actuator B-Chem. 113, (1), 563-569 (2006).
  26. Sheng, Y., Sun, G., Wu, J., Ma, G., Ngai, T. Silica-based liquid marbles as microreactors for the silver mirror reaction. Angew. Chem. Int. Ed. 54, (24), 7012-7017 (2015).
  27. Zhao, N., et al. Self-organized Polymer Aggregates with a Biomimetic Hierarchical Structure and its Superhydrophobic Effect. Cell Biochem. Biophys. 49, (2), 91-97 (2007).
  28. Xue, Y., et al. Magnetic Liquid Marbles: A "Precise" Miniature Reactor. Adv. Mater. 22, (43), 4814-4818 (2010).
  29. Zhang, L., Cha, D., Wang, P. Remotely Controllable Liquid Marbles. Adv. Mater. 24, (35), 4756-4760 (2012).
  30. Zhao, Y., Xu, Z., Parhizkar, M., Fang, J., Wang, X., Lin, T. Magnetic liquid marbles, their manipulation and application in optical probing. Microfluid Nanofluid. 13, (4), 555-564 (2012).
  31. Lin, X., et al. Superhydrophobic magnetic poly(DOPAm-co-PFOEA)/Fe3O4/cellulose microspheres for stable liquid marbles. Chem. Commun. 52, (9), Cambridge, England. 1895-1898 (2016).
  32. Glettenberg, M., Niemeyer, C. M. Tuning of Peroxidase Activity by Covalently Tethered DNA Oligonucleotides. Bioconjugate Chem. 20, (5), 969-975 (2009).
  33. Al-Kaidy, H., Tippkötter, N. Superparamagnetic hydrophobic particles as shell material for digital microfluidic droplets and proof-of-principle reaction assessments with immobilized laccase. Eng. Life Sci. 16, (3), 222-230 (2016).
Vandige dråber bruges som enzymatisk Microreactors og deres elektromagnetisk aktivering
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Al-Kaidy, H., Kuthan, K., Hering, T., Tippkötter, N. Aqueous Droplets Used as Enzymatic Microreactors and Their Electromagnetic Actuation. J. Vis. Exp. (126), e54643, doi:10.3791/54643 (2017).More

Al-Kaidy, H., Kuthan, K., Hering, T., Tippkötter, N. Aqueous Droplets Used as Enzymatic Microreactors and Their Electromagnetic Actuation. J. Vis. Exp. (126), e54643, doi:10.3791/54643 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter