Login processing...

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

Bioengineering

Vattenhaltiga droppar används som enzymatisk Microreactors och deras elektromagnetiska manövrering

doi: 10.3791/54643 Published: August 28, 2017

Summary

Lab-i-a-drop reaktion system tillåter mångsidiga genomförandet av komplexa reaktioner i en mikroflödessystem skala. En automatiserad aktivering plattform som består av en 3 x 3 matris av elektromagnetiska spolar utvecklades och använts framgångsrikt för att sammanfoga två 10 µL microreactors och inleda därmed en enzymatisk reaktion i den resulterande flytande kulor.

Abstract

För ett framgångsrikt genomförande av mikrofabricerade reaktion system, såsom PCR och elektrofores, är förflyttning av små flytande volymer viktigt. I konventionella lab-på-a-chip-plattformar skickas lösningsmedel och prover via definierade mikroflödessystem kanaler med komplexa flöde kontroll installationer. Droplet aktivering plattformen presenteras här är ett lovande alternativ. Med det är det möjligt att flytta en flytande droppe (microreactor) på en plan yta av en reaktion plattform (lab-i-a-drop). Aktivering av microreactors på hydrofoba ytan av plattformen är baserad på användning av magnetiska krafter som verkar på det yttre skalet av de flytande dropparna som är gjord av ett tunt lager av superhydrofobt magnetit partiklar. Hydrofoba ytan av plattformen som behövs för att undvika kontakt mellan den flytande kärnan och ytan så att en jämn rörelse av microreactor. På plattformen, kan en eller flera microreactors med volymer på 10 µL placeras och flyttade samtidigt. Plattformen själv består av en 3 x 3 matris av elektriska dubbla spolar som rymma antingen neodymium eller järn kärnor. Övertoningarna magnetfält styrs automatiskt. Av ändringen av de magnetfält lutningarna, kan den microreactors' magnetiska hydrofoba shell manipuleras automatiskt för att flytta microreactor eller öppna shell reversibelt. Reaktioner av substrat och motsvarande enzymer kan initieras genom sammanslagning av microreactors eller att föra dem i kontakt med ytan immobiliserade katalysatorer.

Introduction

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

Tekniska tillämpningar med micro reaktioner sker huvudsakligen i fördefinierade microchannel marker. Dessa system är allmänt etablerade och utförligt beskriven i litteraturen (bland annat 1,2,3). 2011 uppgick omsättningen för mikroflödessystem teknik över hela världen till 6,2 miljarder euro 4. Däremot var användningen av fritt rörliga micro reaktorn fack tidigare endast prövade och offentliggjorda i begränsad omfattning. Den vanligaste metoden för att flytta aqueous micro droppar är electrowetting 5. Andra metoder för förslaget droppar på ytor bygger på elektriska fält 6, magnetisk kraft 7 eller akustisk aktivering 8. På grund av deras unfavorable ytbehandlar till volymförhållandet utsätts dessa droplet-baserade microreactor system för stark avdunstning effekter. Således, droppe förslaget upprättas vanligtvis som ett flytande faser, där den övre fasen har en hög kokpunkt skydda vattenfasen från avdunstning. Detta tillvägagångssätt innebär dock en hög risk av kontaminerande reaktion droplet-programmet genom okontrollerad diffusion. Detta är ett betydande hinder för tekniska etableringen av de nämnda systemen.

Senaste arbete angå med icke-anhängare flytande-fast fasövergångar. En mycket effektiv strategi är användningen av superhydrofobt ytor, att tillåta bildandet av sfäriska aqueous droppar. En förlängning av denna reaktion koncept är användningen av micro reaktion fack med en superhydrofobt yta eller skal, som kan till exempel bestå av polytetrafluoreten (PTFE) partiklar 9. Deras kontakt vinklar på ytor finns vanligtvis i intervallet 160° (beroende på ytjämnheten). De sfäriska fack ger därmed minimalt motstånd för rörligheten på en yta och ger samtidigt skydd mot vattenavdunstning.

Vattenhaltiga droppar belagd med PTFE mikropartiklar storlek får behålla sin sfärisk form upp till en diameter på cirka 2 mm. Vid högre volymer, är hydrofoba skalet brukar inte helt stängd längre 10. Påverkan av andra shell material och utvidgningen av tillämpningsområdet på flytande marmor till nonpolar vätskor genomfördes av Gao och McCarthy med hjälp av Joniska vätskor 12. För bildandet av hydrofoba partikel-baserade skal, har partikel diametrarna i storlekar 10 nm-30 µm hittills beskrivna 11,14,16. Nya studier visade att hydrofoba nanopartiklar som shell material ännu bättre användning än mikropartiklar 13. Första stabilitetsundersökningar bekräftad ökning i stabilitet när partikelstorleken minskas från ca. 600 nm till ca. 100 nm. Detta sannolikt resultat från fördelningen av tätare partiklarnas runt de vattenhaltiga sfär 15.

Skydd av vattenhaltigt reaktion avdelningar genom en hydrofoba skal och deras beteckning som flytande kulor beskrevs första gången 2001 av Aussillous et al. och Mahadevan o.a. 17 , 18. sedan dess har några tillämpningar av dessa definierade reaktion avdelningar har beskrivits. Till exempel har en gas-sensorenhet baserat på flytande kulor 19 och en detektionsmetod för vattenföroreningar baserat på optiskt kvalitativ basis varit utvecklade 20. Författarna skilja fördelarna med hög reaktion priser och låg konsumtion av kemikalier i deras micro reaktion system. Senaste publikationer behandlar produktion av pH-känsliga flytande kulor 16 eller framställningen av 'Janus partiklar' med två olika beläggningar av olika funktioner. Exempelvis kunde Bormashenko et al. syntetisera en microreactor med skal gjorda av Teflon och halvledande kimrök 21. Dessutom var det visat att microreactors kan effektivt och bekvämt syntetisera polyperoxides genom att absorbera externa syre som monomer genom den genomsläppliga vätske-gränssnitt 24. I ett annat tillvägagångssätt skalet av kiseldioxid-partikel-baserade flytande kulor ge reaktiva substrat ytorna för att reglera den klassiska silver spegel reaktion 26. Aktuella problem för forskning och utveckling inom området av hydrofil-core-hydrofoba-shell droppar är den partikel storlek justeringen, reproducerbara produktion av monodisperse droppar, Vätbarheten hos preparat av ytor och effekten av en sekund hydrofil shell på micro reaktion fack 22, liksom en bättre kontroll av droplet trajectoriesen, t.ex. för utvecklingen av kontinuerliga microPCR-system 4.

En magnetisk aktivering av dessa microreactors erbjuder fördelen med relativt hög rörlighet spänner och en bra selektivitet i kraft när du arbetar i biokemiska system. När du använder hydrofoba magnetit partiklar, uppfyller de funktionen av magnetisk kraft överföring till rörelsen av microreactors, såväl som funktionen av en hydrofoba skal. Det magnetiska flödet av droppar med magnetiska partiklar inuti ett droplet-program var postulerade för första gången i 2006 av Lehmann et al. 23 och Shikida o.a. 25, som använde manuellt flyttade permanentmagneter som manöverdon för mobilisering av en enda droppe. En annan metod att flytta en liten mängd vätska realiserades av Zhao et al., som använde de hydrofoba Fe3O4 partiklarna som magnetisk skal. Skalet av magnetiska flytande marmor öppnades på den övre sidan av nedgången av en lodrät omvänd magnetfält 27. Baserat på detta koncept, kunde Xue et al. utveckla partiklar som bildar en microreactor med en ytspänning 20,1 dyne cm−1 28. Lin et al. fabricerade roman cellulosabaserade mikro/nano hierarkiska sfärer med både superparamagnetism och superhydrophobicity som ger Gud stabilitet för magnetiska flytande droplet transport och manipulation 31. Detta släpptes bara så långt som ett proof-of-principle studera och inte används för alla program. För närvarande bedrivs i första metoder är magnetisk och elektrisk kontroll av flytande kulor. Zhao et al. 2010 15 och Zhang et al. 2012 29 kunde utveckla en droplet manipulation av en permanent magnet under core-shell droppar manuell (handmanövrerade) rörelser. Bormashenko et al. 11 genom att accelerationen av ferromagnetiska flytande marmor till en hastighet av 25 cm s-1 närmar sig en neodymiummagnet. Principen ovan nämnda studier genomfördes uteslutande av manuell förflyttning av en liten permanentmagnet. Som ett nästa steg i utvecklingen kunde Zhao et al. nyligen att uppskatta den krävs magnetisk flödestäthet för förflyttning av magnetiska flytande marmor genom att variera avståndet av en permanentmagnet 30. För en reaktion kontroll jämförbar med gemensamma lab-on-a-chip system verkar det oundvikligt att tillhandahålla medel för automatiserad kontroll av diskreta flytande volumes. För att tillgodose detta behov har utvecklat vi ett nytt styrsystem baserat på variabelfältet lutningar att fixera, flytta och öppna den magnetiska 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 magnetiska nanopartiklar

  1. för syntes av de hydrofoba magnetiska partiklarna, lägga till 0,85 g FeCl 3 hexahydrat (3,14 mmol) och 0.30 g FeCl 2 tetrahydrat (1.51 mmol) till 200 mL vatten/etanol lösningen (4:1 v/v).
  2. Till denna blandning, lägga till 0,20 mL 1H, 1H, 2 H, 2H-Perfluorooctyltriethoxysilane (PFOTES) (5.23 mmol) med kraftig omrörning av en magnetisk omrörare (500 rpm). Utföra syntesen i en inert gasatmosfär (N 2) via en runda-botten kolv med kork för att förhindra sekundära oxidation av magnetit partiklarna.
  3. Justera lösning drop klokt med en ammoniumhydroxidlösning (1,5 M) för ett pH av 8 (pH bestäms av en pH-mätare). Rör om lösningen för 24 h med hjälp av en magnetisk omrörare.
  4. Separera partiklarna magnetiskt från lösningen genom att placera kolven på en bar magnet (neodymium kub magnet 40 x 20 x 10 mm, självhäftande kraft 25 kg). Häll ut lösningen samtidigt hålla magneten sitter på undersidan av kolven.
  5. Tvätta partiklarna tre gånger med vatten/etanol lösningen medan du använder en bar magnet som beskrivs i 1.4). Torra partiklarna vid 60 ° C under 24 h (kapacitet ca 0,43 g).
  6. För att analysera partiklar, använda ett svepelektronmikroskop enligt tillverkaren ' anvisningar.

2. Tillverkning av Microreactors

  1. slipa alla torkade partiklar något med hjälp av ett glas mortel och därefter placera dem alla direkt i en vägning pan (46 × 46 × 8 mm, polystyren).
  2. Pipett 10 µL reaktion lösning (sammansättning enligt beskrivningen i 5.1) på alla partiklar och flytta vägning panorera något på ett cirkulärt sätt för cirka 10 s (partikel massa för en 10 µL microreactor: ca 3,2 x 10 -7 kg < sup Class = ”xref” > 33). Lagra de kvarvarande partiklarna (partiklar som inte själv montera runt reaktion lösningen) vid rumstemperatur för ytterligare program.
  3. För mätning av microreactor kontakt vinkel, bygga en 5 µL microreactor med vatten som beskrivs i 2.2), placera den på en teflon film och analysera kontaktvinkel med en optisk kontaktvinkel mätning enhet enligt tillverkaren ' s instruktionerna.

3. 3D-printing spole organ

  1. designa dubbel spole organ med en höjd av 16 mm (en kammare), en diameter på 10 mm och en inre diameter av ca. 4 mm med hjälp av ett CAD-program enligt tillverkaren ' s instruktionerna.
  2. Skriva ut spolen organ med en 3D-skrivare enligt tillverkaren ' anvisningar med hjälp av material såsom polylaktid glödtråden. Linda organ med en 0,08 mm koppar tråd att uppnå 4500 spolningar med hjälp av en dator kontrollerade slingrande maskin.

4. Tillverkning av aktivering plattformen

  1. ordna dubbla spolar i en matris (t.ex. 3 x 3 matris) en elektrisk ombord med en Peltier-elementet under, skruva på de dubbla spolarna och ansluta dem till en kontroll via ribbon kabel ( figur 3).
  2. Beroende på det önskade programmet, lägga till en järnkärna (höjd 32 mm, 4 mm diameter) eller en neodymiummagnet (12,5 mm höjd, diameter 4 mm, 1.035 kA m -1) till spolen kroppen för att få ett starkare magnetfält.
  3. För att avsluta plattformen placera en tallrik, företrädesvis kvarts glas, med en maximal höjd av 1 mm på spolen matrix.
  4. Placera en microreactor på ytan av plattformen.
  5. Att dra tillbaka de övre partiklarna reaktion lösningen och därmed öppna en microreactor aktivera en spole med en neodymiummagnet inuti med hjälp av kontroll som nämns i punkt 4.1). För att stänga microreactor igen inaktivera spolen.
  6. Att slå samman två microreactors som finns initialt ca. 10 mm mellanrum använder neodymiummagneter som beskrivs i punkt 4.2). Lyft upp magneten i organ som krävs spole genom att aktivera spolarna för ca. 25 s att öppna en microreactor (nödvändiga avståndet mellan microreactor och magnet ligger ca 12 mm) och flytta den andra en samma position på plattformen.
  7. Svalna reaktionen lösning i microreactor på plattform yta och att minska spole temperaturen växla på Peltier-elementet placerad under spolen matrisen som beskrivs i 4.1).

5. Enzymatisk reaktion av sammanslagning Microreactors

  1. Lös pepparrotsperoxidas vid en koncentration på 0,1 µg mL -1 i kalium fosfatbuffert (0.1 M, pH 6.5). Späd substratet, 10-acetyl-3,7-dihydroxyphenoxazine (10 mM i dimetylsulfoxid (DMSO)) med kalium fosfatbuffert (0.1 M, pH 6,5) till en koncentration av 200 µM.
  2. Användning 10 µL av varje av dessa lösningar för att bygga två microreactors som beskrivs i 2.2). Slå samman de två microreactors genom medelvärdet av magnetiska krafter (cylinder neodymiummagnet: 12,5 mm x 4 mm, 1 035 kA m -1) som beskrivs i 4.6) vid 25 ° C.
  3. Upptäcka reaktionen genom att placera en fluorescens sond (excitation våglängd: 570 nm, emission våglängd: 585 nm) ca. 10 mm direkt ovanför en öppnade microreactor före sammanfogningen.

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 partiklarna har en diameter på cirka 640 nm. De magnetizable nanopartiklar inneslutna i denna fluorosilane shell partiklar har diametrar mellan 22 nm och 37 nm. En 5 µL microreactor med vatten som en flytande kärna hade en kontaktvinkel av runt 160°.

Den kraft som behövs för att flytta en 10 µL microreactor som beskrivs ovan är 1,34 ± 0,08 µN. diagram 1 visar den elektromagnetiska kraften av en spole med 4500 lindningar av koppartråd och en inre järnkärna som drivs med 58 mA. Kraft fördelningen uppskattas av finita element modell (FEM) för att bestämma de nödvändiga spole egenskaperna att flytta en microreactor. Som kan ses i figur 1, är den magnetiska kraften utförs av beskrivs spolen tillräckligt stark för att flytta en microreactor till ett avstånd längre än 10 mm från stadens spole.

Den magnetiska kraften att öppna en microreactor motsvarar 0,85 ± 0,05 mN som är mycket högre än den kraft som behövs för att flytta droplet-programmet. Som den magnetiska kraften induceras av spolen med järn kärnan inom (figur 1) inte är tillräckligt stark för att öppna en microreactor, användes en neodymiummagnet i spolarna. Som driver de dubbla spolarna i växelström flow riktningar, kan permanent magneten flyttas mot eller bort från plattformen. Därmed, kan microreactor öppnas eller stängas magnetiskt. Om två microreactors med en helt intakt skal ligga sida vid sida de inte sammanfoga eftersom ytspänningen hämmar deras fusion. Därför måste minst en öppnas.

Figur 2 visar Michaelis-Menten kinetik följd av sammanslagning en 10 µL microreactor som innehåller pepparrotperoxidas med en annan 10 µL microreactor som innehåller motsvarande substratet (n = 3). Av Lineweaver-Burk linearisering beräknade Km värde för reaktionen inom microreactor är 86.85 µM ± 10.95 µM, ligger vmax värdet på 378.8 nmol L-1 s-1 ± 115,6 nmol L-1 s-1. Eftersom värdet av K-m är i bra korrespondens med som ges i litteratur, 81 ± 3 µM 32, kan det antas att den enzymatiska reaktionen inom den småskaliga microreactor med hydrofoba shell material inte påverkas med affinitet.

Figure 1
Figur 1: Elektromagnetiska tvinga simulering av en spole med 58 mA och 4500 spolningar av koppar tråd i beroende av distansera av microreactor till stadens spole bestäms av FEM. Spolen diameter är 10 mm, diameter järn kärnan är 4 mm. vänligen klicka här för att visa en större version av denna siffra.

Figure 2
Figur 2: Michaelis-Menten kinetik av peroxidas mäts genom en sammanslagning av två 10 µL microreactors. Temperaturen är 25 ° C och den bufferten som används är kaliumfosfat (0,1 M) med ett pH på 6,5. Tre repetitioner genomfördes.

Figure 3
Figur 3: Manövrering plattform. Aktivering plattformen består av en 3 x 3 matris av dubbla spolar. En spole har 4500 lindningar, en höjd av 16 mm (en kammare), en diameter på 10 mm och en inre diameter av ca. 4 mm. Höjden av spolarna är fördefinierat av höjden på den begagnade neodymiummagnet cylinder. Diameter valdes eftersom tidigare studier visade att detta är ett rimligt avstånd för att flytta en microreactor med denna typ av magnet. Antal lindningar och nuvarande bestämdes av FEM. vänligen klicka här för att visa en större version av denna siffra.

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

För en framgångsrik användning av mikrofabricerade teknik är det viktigt att flytta reaktion volymen motsvarar kraven i biotekniska syntes och analyser. Aktivering plattformen presenteras här gör det möjligt att flytta mikroflödessystem droppar genom magnetisk kraft. Rörelsen kan utföras fritt i två dimensioner på en plan yta av en reaktion plattform genom att omsluta flytande droppe med en magnetisk superhydrofobt skal. Således införs ett alternativt system till fördefinierade mikroflödessystem kanaler med komplexa flöde kontroll installationer, som används i konventionella mikroflödessystem system, passera lösningsmedel och prover. Den automatisk aktivering av små reaktion droppar är således en betydande förenkling av de kända lab-on-a-chip-plattformarna. Dessutom gör plattformen det möjligt att reversibelt öppna en microreactor för att lägga till och ta bort reaktion prover. I kombination med en dispenser system, detta kan resultera i en hög grad av automatiserade reaktion kontroll och är det första steget för i silico designbara microreactions i ett virtuellt labb-i-a-drop. Den största begränsningen av denna teknik är att microreactors endast kan byggas med små volymer (upp till ca. 30 µL). Ett avgörande steg i protokollet är detektion av enzymatisk reaktion inuti microreactors eftersom fluorescens sonden måste justeras korrekt. En mer ytterligare möjlighet för upptäckt kan vara UV/vis spektroskopi.

Utvecklingsprocessen av plattformen visade att en elektromagnetisk spole med en diameter på 10 mm räcker för droplet rörelse. Däremot, är en dubbel spole fyllda med luft eller en järnkärna inte kunna framkalla den magnetiska kraften som behövs för att öppna en microreactor shell. Därför valdes neodymium kärnor i spolarna att utföra denna uppgift. De resulterande magnetfält Övertoningarna kan igen varieras av elektromagnetiskt rörelse av magneten vertikala till reaktion-plattformen. Fontbreddsteget för plattformen är endast begränsad av kontrollen. Den redan befintliga kontroll- och programvarusystem är utformad och klar att använda för en 10 x 10 matris. Peltier-elementet behövs inte för de beskrivna programmen men kan vara nödvändigt när microreactor har fastställas för en längre tid och det gör att svalna reaktionsblandningen ovanför plattformen.

I framtiden, kan kombinationen av aktivering plattformen med den flytande kulor fungera som flexibla lab-i-a-drop-system för genomförandet av filmvisningar, snabbt optiska analyser och komplexa enzymreaktioner kaskad med mycket liten reaktion volymer. Plattformen kan dessutom användas för (bio-) kemiska analyser till exempel PCR, elektrofores eller ELISA. Screening av nya, industriella relevanta enzymer och aptamer kompletteringar är dessutom lovande möjligheter.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna har något att avslöja.

Acknowledgments

Författarna vill erkänna DFGEN för stöd.

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).
Vattenhaltiga droppar används som enzymatisk Microreactors och deras elektromagnetiska manövrering
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