Login processing...

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

Bioengineering

Vandig dråper som enzymatisk Microreactors og deres elektromagnetisk aktivering

doi: 10.3791/54643 Published: August 28, 2017

Summary

Lab-i-en-slipp reaksjon systemer tillater allsidig gjennomføringen av komplekse reaksjoner i microfluidic skala. En automatisert actuation plattform som består av en 3 x 3-matrise elektromagnetisk spoler ble utviklet og brukt til å flette to 10 µL microreactors og starte dermed en enzymatisk reaksjon i resulterende flytende klinkekuler.

Abstract

For den vellykkede implementeringen av microfluidic reaksjon systemer, for eksempel PCR og geleelektroforese, er bevegelsen av små flytende volumer viktig. I konvensjonell lab-på-en-brikke-plattformer, er løsemidler og eksempler gått gjennom definerte microfluidic kanaler med komplekse flyt kontrollinstallasjoner. Slippverktøy actuation plattformen presenteres her er et lovende alternativ. Med det er det mulig å flytte en flytende dråpe (microreactor) på en plan overflate en reaksjon plattform (lab-i-en-slipp). Aktivering av microreactors på hydrofobe overflaten av plattformen er basert på bruk av magnetiske opptrer på den ytre skallet av flytende dråper som er laget av et tynt lag av superhydrophobic magnetitt partikler. Hydrofobe overflaten av plattformen er nødvendig for å unngå kontakt mellom den flytende kjernen og overflaten som tillater en jevn flyt av microreactor. På plattformen, kan ett eller flere microreactors med mengder 10 µL plassert og flyttet samtidig. Selve plattformen består av en 3 x 3-matrise elektrisk dobbel spoler som plass neodymium eller jern kjerner. Magnetfelt graderingene kontrolleres automatisk. Av variant av magnetfelt graderingene, kan microreactors' magnetisk hydrofobe shell manipuleres automatisk for å flytte microreactor eller åpne skallet reversibel. Reaksjoner på underlag og tilsvarende enzymer kan startes ved sammenslåing av microreactors eller bringe dem i kontakt med overflaten immobilisert katalysatorer.

Introduction

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

Tekniske programmer med mikro reaksjoner er hovedsakelig utført i forhåndsdefinerte microchannel sjetonger. Disse systemene er etablert og grundig beskrevet i litteraturen (inter alia 1,2,3). I 2011 utgjorde omsetningen av microfluidic technologies verdensomspennende 6.2 milliarder euro 4. I kontrast, var bruk fritt bevegelige mikro reaktoren rom tidligere bare undersøkt og publisert i begrenset grad. Den vanligste metoden for å flytte vandig mikro dråper er electrowetting 5. Andre metoder for bevegelse dråper på overflater er basert på elektrisk felt 6, magnetisk kraft 7 eller akustisk actuation 8. På grunn av deres ugunstige overflaten til volumkontrollen utsatt disse slippverktøy-baserte microreactor systemer for sterke fordampning effekter. Dermed er slipp bevegelse vanligvis etablert som et flytende tofaset system, der den øvre fasen har et høyt kokepunkt beskytte den vandige fasen fra fordampning. Likevel innebærer denne tilnærmingen en høy risiko for å kontaminere slippverktøyet reaksjon av ukontrollert spredning. Dette er et betydelig hinder for teknisk etableringen av de nevnte systemene.

Siste verk er opptatt med ikke-tilhenger væske-solid fase overganger. En effektiv tilnærming er bruk av superhydrophobic overflater, slik at dannelsen av sfærisk vandig dråper. En utvidelse av dette reaksjon konseptet er bruk av mikro reaksjon rom med superhydrophobic overflaten eller shell, som kan for eksempel bestå av polytetrafluoroethylene (PTFE) partikler 9. Deres kontakt vinkler på overflater er vanligvis i størrelsesorden 160° (avhengig av overflateruhet). Sfærisk seksjonene dermed gir minimal motstand mot bevegelse på en overflate, og gi samtidig beskyttelse mot fordampning.

Vandig drops belagt med micro størrelse PTFE partikler kan opprettholde sin sfærisk form til en diameter på rundt 2 mm. For høyere mengder, hydrofobe skallet vanligvis ikke er helt lukket lenger 10. Påvirkning av andre shell-materialer og utvidelse av bruksområde av flytende marmor til upolare ble gjennomført av Gao og McCarthy ved hjelp av ionisk væsker 12. For dannelsen av hydrofobe partikkel-baserte skjell, har så langt partikkel diameter i størrelser på 10 nm-30 µm vært beskrevet 11,14,16. Nye studier viste at hydrofobe nanopartikler som skall materiale er enda bedre bruk enn microparticles 13. Første stabilitet studier bekreftet en økning i stabilitet når partikkel størrelsen reduseres fra ca. 600 nm til ca 100 nm. Dette trolig resultater fra tettere partikkel distribusjon rundt vandig sfære 15.

Beskyttelse av vandig reaksjon avdelinger av en hydrofobe skall og betegnelsen flytende klinkekuler ble først beskrevet i 2001 av Aussillous et al. og Mahadevan et al. 17 , 18. siden da noen anvendelser av definerte reaksjon seksjonene er beskrevet. For eksempel et gass-sensor basert på flytende klinkekuler 19 og en gjenkjennings-metoden for vannforurensning basert på optisk kvalitativ basis har vært utviklet 20. Forfatterne skille fordelene av høy reaksjon og lavt forbruk av kjemikalier av systemene mikro reaksjon. Siste publikasjoner omhandler produksjonen av pH-sensitive flytende klinkekuler 16 eller representasjon av "Janus partikler" med to forskjellige belegg av forskjellig funksjonalitet. For eksempel kan Bormashenko et al. syntetisere en microreactor med skall laget av Teflon og semiconducting sot 21. Videre ble det vist at microreactors kan effektivt og praktisk syntetisere polyperoxides ved å absorbere eksterne oksygen som comonomer gjennom permeable gass-væske grensesnitt 24. I en annen tilnærming gir skallet av silika-partikkel-baserte flytende klinkekuler reaktive substrat overflater å regulere klassisk sølv speil reaksjon 26. Problemene for forskning og utvikling innen til hydrofile-core-hydrofobe-shell dråper er partikkel størrelse justering, reproduserbare produksjonen av monodisperse dråper, wettability flater og effekten av et sekund hydrofile shell på mikro reaksjon rom 22, i tillegg til en bedre styring av slippverktøy baner, f.eks for utvikling av kontinuerlig microPCR-systemer 4.

En magnetisk aktivering av disse microreactors tilbyr fordelen med relativt høy bevegelse områder og en god selektivitet av kraften når du arbeider i biokjemiske systemer. Når du bruker hydrofobe magnetitt partikler, oppfylle de både funksjonen til magnetisk kraft overføring til bevegelsen av microreactors, samt funksjonen av en hydrofobe skall. Magnetisk bevegelsen av dråper med magnetiske partikler i en dråpe ble satt opp for første gang i 2006 av Lehmann et al. 23 og Shikida et al. 25, som brukte manuelt flyttet permanente magneter som aktuatorer for mobilisering av en enkelt dråpe. En annen tilnærming til å flytte en liten mengde væske ble realisert ved Zhao et al., som brukte hydrofobe Fe3O4 partikler som magnetiske skall. Skallet av magnetiske flytende marmor ble åpnet på oversiden av drop av en loddrett omvendt magnetfelt 27. Basert på dette konseptet, kunne Xue et al. utvikle partikler som former en microreactor med en overflatespenning 20,1 Dyn cm−1 28. Lin et al. fabrikkert romanen cellulose-baserte mikro/nano hierarkisk kuler med både superparamagnetism og superhydrophobicity som gir god stabilitet for magnetisk flytende slippverktøy transport og manipulasjon 31. Dette var så langt bare ut et bevis-av-prinsipp studere og ikke brukt for alle programmer. Magnetisk og elektrisk kontroll av flytende klinkekulene foregår for tiden i første tilnærminger. Zhao et al. i 2010 15 og Zhang et al. 2012 29 kunne utvikle en dråpe manipulasjon manuell (hånd-opererte) bevegelsen til en permanent magnet under core-shell dråper. Bormashenko et al. 11 oppnådd akselerasjonen av en ferromagnetisk flytende marmor til en hastighet på 25 cm s-1 ved en neodymmagnet. Ovennevnte prinsippet studier ble utført utelukkende av manuell flytting av en liten permanent magnet. Som et neste utvikling skritt var Zhao et al. sist kan du beregne nødvendig magnetisk fluks tettheten for flytting av magnetiske flytende marmor av varierende avstand av permanent magnet 30. For en reaksjon kontroll sammenlignes med vanlige lab-on-a-chip systemer synes det uunngåelig hatt mulighet for automatisk kontroll av diskrete flytende volumes. For å tilfredsstille dette behovet, utviklet vi et nytt kontrollsystem basert på variabelen feltet graderinger fixate, flytte og åpne 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 av magnetiske nanopartikler

  1. For syntese av hydrofobe magnetiske partikler, legge 0,85 g FeCl 3 hexahydrate (3.14 mmol) og 0,30 g FeCl 2 tetrahydrate (1.51 mmol) til 200 mL vann/etanol løsning (4:1 v/v).
  2. Denne blandingen, legge til 0,20 mL 1H, 1 T, 2 H, 2H-Perfluorooctyltriethoxysilane (PFOTES) (5.23 mmol) med energisk omrøring med en magnetisk rørestang (500 rpm). Utføre syntese i en inert gass atmosfære (N 2) ved hjelp av en runde bunn kolbe med en kork for å hindre sekundære oksidasjon av magnetitt partiklene.
  3. Juster løsning drop klokt med en ammonium hydroksid løsning (1,5 M) til en pH på 8 (pH bestemmes av en pH-meter). Rør løsningen for 24 timer ved hjelp av et magnetisk rørestang.
  4. Skille partikler magnetisk fra løsningen ved å plassere kolbe på en magnet (neodymium cuboid magnet 40 x 20 x 10 mm, lim tvinge 25 kg). Helle ut løsningen samtidig magneten festet til bunnen av flasken.
  5. Vask partikler tre ganger med vann/etanol løsning mens du bruker en magnet som beskrevet i 1.4). Tørr partikler på 60 ° C i 24 h (kapasitet ca. 0.43 g).
  6. For å analysere partikler, bruke en Scanning elektron mikroskop ifølge produsenten ' s instruksjoner.

2. Fabrikasjon av Microreactors

  1. male alle tørket partikler litt hjelp av en glass støter og deretter plassere alle av dem direkte i en veiing panne (46 × 46 × 8 mm, polystyren).
  2. Pipette 10 µL reaksjon løsning (sammensetning som beskrevet i 5.1) på alle partikler og flytte vekt panorere litt i en sirkulær måte for ca 10 s (partikkel masse for en 10 µL microreactor: ca. 3.2 x 10 -7 kg < sup class = "xref" > 33). Lagre gjenværende partikler (partikler som selv samle rundt reaksjon løsningen) ved romtemperatur for videre søknader.
  3. For måling kontakt vinkel på microreactor, bygge en 5 µL microreactor med vann som beskrevet i 2.2), plassere den på en teflon film og analysere kontakt vinkel ved hjelp av en optisk kontakt vinkel måleutstyr ifølge produsenten ' s instruksjonene.

3. 3D-utskrift av Coil likene

  1. Design dobbel coil likene med en høyde av 16 mm (et kammer), 10 mm diameter og en diameter på ca 4 mm ved hjelp av en CAD-programvare ifølge produsenten ' s instruksjonene.
  2. Skrive ut coil organer med en 3D-skriver ifølge produsenten ' s instruksjoner ved å bruke materialer som polylactide filament. Vikle organer med en 0,08 mm kobber wire å oppnå 4500 viklingene ved hjelp av en datamaskin kontrollerte svingete maskin.

4. Fabrikasjon av Actuation plattform

  1. Ordne doblingen spoler i en matrise (f.eks 3 x 3 matrix) på en elektrisk kort med et Peltier-element under, skru på dobbel spoler og koble dem til en kontroll via bånd kabel ( Figur 3).
  2. Avhengig av ønsket program, legger du til en jernkjerne (32 mm høyde, 4 mm diameter) eller en neodymmagnet (12.5 mm høyde, 4 mm diameter, 1,035 kA m -1) til selve CoILen å få et sterkere magnetfelt.
  3. For å fullføre plattformen plassere en plate, fortrinnsvis kvarts glass, med en maksimal høyde på 1 mm på spolen matrisen.
  4. Plasserer et microreactor på overflaten av plattformen.
  5. å trekke den øvre partikler fra reaksjon løsning og dermed åpne en microreactor aktivere en coil med en neodymmagnet innenfor kontrollen nevnt i 4.1). Lukke microreactor igjen deaktivere spolen.
  6. Flette to microreactors som er utgangspunktet ca. 10 mm fra hverandre bruker neodymmagneter som beskrevet i 4.2). Løft magneten i nødvendig coil organer av sløyfer for ca. 25 s for å åpne en microreactor (nødvendig avstanden mellom microreactor og magnet ligger ca 12 mm) og flytte et til samme posisjon på plattformen.
  7. Avkjølt reaksjonen løsning i microreactor på plattformen overflaten og redusere coil temperaturen slå på Peltier-elementet plasseres under coil matrisen som beskrevet i 4.1).

5. Den enzymatiske reaksjonen av sammenslåing Microreactors

  1. oppløsning pepperrotperoksidase i en konsentrasjon av 0,1 µg mL -1 i kalium fosfatbuffer (0.1 M, pH 6,5). Fortynne underlaget, 10-acetyl-3,7-dihydroxyphenoxazine (10 mM dimethylsulfoxide (DMSO)) med kalium fosfatbuffer (0.1 M, pH 6,5) til en konsentrasjon av 200 µM.
  2. Bruk 10 µL av hver av disse løsningene bygge to microreactors som beskrevet i 2.2). Flette de to microreactors av gjennomsnittet av magnetiske krefter (sylinder neodymmagnet: 12.5 mm x 4 mm, 1035 kA m -1) som beskrevet i 4.6) på 25 ° C.
  3. Oppdage reaksjonen ved å plassere en fluorescens sonde (eksitasjon bølgelengde: 570 nm, utslipp bølgelengde: 585 nm) ca. 10 mm rett ovenfor en åpnet microreactor før flettingen.

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 rundt 640 nm. De magnetizable nanopartikler i denne fluorosilane shell partikler har diameter mellom 22 nm og 37 nm. En 5 µL microreactor med vann som en flytende kjerne hadde en kontakt vinkel på rundt 160°.

Kraften som er nødvendig å flytte en 10 µL microreactor som beskrevet ovenfor er 1.34 ± 0,08 µN. figur 1 viser den elektromagnetiske kraften av en coil med 4500 viklingene kobbertråd og en indre jernkjerne drevet med 58 mA. Force fordelingen anslås ved en endelig elementer modell (FEM) for å bestemme nødvendige coil egenskapene til å flytte en microreactor. Som kan ses i figur 1, er magnetiske utført av beskrevet spolen sterk nok til å flytte en microreactor til en avstand lenger enn 10 mm fra coil sentrum.

Magnetisk kraft til å åpne en microreactor lik 0,85 ± 0,05 mN som er mye høyere enn kraften som er nødvendig å flytte slippverktøyet. Som magnetisk kraft av spolen med jernkjerne i (figur 1) ikke er sterk nok til å åpne en microreactor, ble en neodymmagnet brukt i spoler. Av strøm dobbel spoler i vekselstrøm flytretninger, kan permanent magnet flyttes mot eller bort fra plattformen. Microreactor kan dermed åpnet eller lukket magnetisk. Hvis to microreactors med helt intakt shell ligger side ved side de ikke sammen som overflatespenningen hemmer deres fusion. Derfor må minst ett åpnes.

Figur 2 viser Michaelis-Menten kinetics skyldes sammenslåing en 10 µL microreactor som inneholder peroxidase med en annen 10 µL microreactor som inneholder det tilsvarende substratet (n = 3). Lineweaver-Burk linearization beregnet Km verdien for reaksjonen innenfor microreactor er 86.85 µM ± 10.95 µM, ligger denmaksimale verdien som v ved 378.8 nmol L-1 s-1 ± 115.6 nmol L-1 s-1. K-m -verdi er i god korrespondanse med det gitt i litteratur, 81 ± 3 µM 32, kan det antas at enzymatiske reaksjonen i den lille microreactor med hydrofobe shell materiale ikke er påvirket med hensyn til affinitet.

Figure 1
Figur 1: Elektromagnetiske tvinge simulering av en coil med 58 mA og 4500 viklingene kobber wire avhengig av avstanden microreactor coil Center bestemmes av FEM. Coil diameter er 10 mm, diameteren på jernkjerne 4 mm. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2: Michaelis-Menten kinetics av peroxidase målt ved å flette to 10 µL microreactors. Temperaturen er 25 ° C bufferen er kalium fosfat (0.1 M) med en pH på 6.5. Tre gjentakelser ble utført.

Figure 3
Figur 3: Actuation plattformen. Aktivering plattformen består av en 3 x 3-matrise dobbel spoler. En coil har 4500 viklingene, en høyde på 16 mm (et kammer), 10 mm diameter og en diameter på ca 4 mm. Høyden på spoler er forhåndsdefinert som høyden av den brukte neodymmagnet for sylinder. Diameteren ble valgt fordi tidligere studier viste at dette er en rimelig avstand for å flytte en microreactor med denne typen magnet. Viklingene og gjeldende ble bestemt av FEM. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

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 bruk av microfluidic teknologi er det viktig å flytte reaksjon volumet tilsvarer kravene bioteknologisk syntese og analyser. Aktivering plattformen presenteres her gjør det mulig å flytte microfluidic dråper av magnetisk kraft. Bevegelsen kan utføres fritt i to dimensjoner på en plan overflate en reaksjon plattform ved å omslutte flytende slippe med en magnetisk superhydrophobic skall. Dermed er en alternativ systemet til forhåndsdefinerte microfluidic kanaler med komplekse flyt kontrollinstallasjoner som konvensjonelle microfluidic systemer, løsemidler og prøver innført. Den automatiserte aktivering av små reaksjon dråper er dermed en betydelig forenkling av kjente lab-on-a-chip plattformene. Videre gjør plattformen det mulig å åpne reversibel en microreactor for å legge til og fjerne reaksjon prøver. I kombinasjon med en dispenser, dette kan føre til en høy grad av automatiserte reaksjon kontroll og er det første skrittet for i sili designable microreactions i en virtuell lab-i-en-slipp. Den viktigste begrensningen av denne teknikken er at microreactors kan bare bygges med små volumer (opp til ca. 30 µL). En avgjørende skritt i protokollen er oppdagelsen av enzymatiske reaksjonen inne microreactors fordi fluorescens sonden har justeres riktig. En ytterligere mulighet for gjenkjenning kan være UV/vis spektroskopi.

Utviklingsprosessen av plattformen viste at en elektromagnetisk coil med 10 mm diameter er tilstrekkelig for slippverktøy bevegelse. På den annen side, er en dobbel coil fylt med luft eller en jernkjerne ikke kjøpedyktig indusere magnetiske kraften som er nødvendig å åpne en microreactor skall. Derfor ble neodymium kjerner valgt i kveiler å utføre denne oppgaven. Den resulterende magnetfelt forløpninger kan igjen varieres ved electromagnetical bevegelse av magneten loddrett reaksjon-plattformen. Pitch størrelsen på plattformen er bare begrenset av kontrollen. Den eksisterende kontrollen og programvare er utformet og klar til bruk for en 10 x 10 matrise. Peltier-elementet er ikke nødvendig for programmene som beskrives, men kan være nødvendig når microreactor har å være fast for en lengre tid og det vil tillate avkjølt reaksjonsblandingen på havoverflaten plattform.

I fremtiden, kan kombinasjonen av aktivering plattformen med flytende kulene fungere som fleksibel lab-i-en-slipp-systemer for implementering av screenings, fast optisk analyser og komplekse enzym gjennomgripende reaksjoner med svært liten reaksjon volumer. Plattformen kan i tillegg brukes for (bio-) kjemiske analyser som PCR, geleelektroforese eller ELISA. Videre er screening av nye, industrielle relevante enzymer og aptamer amplifications lovende muligheter.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne ikke avsløre.

Acknowledgments

Forfatterne ønsker å erkjenne 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).
Vandig dråper 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