Summary
O protocolo para uma plataforma nova polarização da concentração de iões (ICP) que pode parar a propagação da zona de ICP, independentemente das condições de funcionamento é descrito. Esta capacidade única da plataforma encontra-se na utilização de fusão depleção de iões e de enriquecimento, que são duas polaridades do fenómeno ICP.
Abstract
O fenômeno de polarização concentração de íons (ICP) é um dos métodos mais prevalentes para pr�concentrado amostras biológicas baixa abundância. O ICP induz uma região não-invasivo para biomoléculas carregadas (isto é, a zona de depleção de íons), e as metas podem ser preconcentrados nesta limite da região. Apesar das elevadas performances de pré-concentração com ICP, é difícil encontrar as condições de funcionamento de zonas não-propagação de depleção de íons. Para superar esta janela operacional estreita, que recentemente desenvolveu uma nova plataforma para pré-concentração espaço-temporalmente fixo. Ao contrário dos anteriores métodos que utilizam apenas o esgotamento de iões, esta plataforma também utiliza a polaridade oposta da ICP (ou seja, o enriquecimento de iões) para parar a propagação da zona de depleção de iões. Ao confrontar a zona de enriquecimento com a zona de depleção, as duas zonas se fundem e parar. Neste trabalho, nós descrevemos um protocolo detalhado experimental para construir este platf ICP espaço-temporalmente definidaORM e caracterizar a dinâmica pré-concentração da nova plataforma, comparando-os com os do dispositivo convencional. perfis de concentração de iões qualitativos e respostas em tempo atual capturar com sucesso as diferentes dinâmicas entre o ICP resultante da concentração e do ICP stand-alone. Em contraste com o convencional que pode fixar a localização pré-concentração em apenas ~ 5 V, a nova plataforma pode produzir um plug-condensado alvo num local específico nas amplas gamas de condições de operação: tensão (0,5-100 V), a força iónica (1-100 mM) e pH (3,7-10,3).
Introduction
Ion concentração polarização (ICP) refere-se a um fenómeno que ocorre durante o enriquecimento de iões e depleção iónica numa membrana de permeabilidade selectiva, o que resulta numa queda de potencial adicional com gradientes de concentração de iões de 1, 2. Este gradiente de concentração é linear, e torna-se mais acentuada como uma tensão mais alta é aplicada (regime óhmica) até que a concentração de iões na membrana se aproxima de zero (regime limitante). Neste estado limitada pela difusão, o gradiente (e correspondente fluxo de iões) tem sido conhecido por ser maximizada / 1 saturado. Para além deste entendimento convencional, quando a tensão (ou corrente) é aumentada ainda mais, uma corrente overlimiting é observado, com zonas de depleção planas e gradientes de concentração muito afiadas no limite da zona 1, 3. A zona plana tem uma concentração muito baixa de iões, mas condução de superfície, electro-osmoti C fluxo (EOF), e / ou instabilidade electro-osmótico promover o fluxo de iões e induzir uma corrente overlimiting 3, 4, 5. Curiosamente, a zona de depleção plana serve como uma barreira electrostática, que filtra 6, 7, 8, 9 e / ou pré-concentrados de alvo 10, 11. Uma vez que há uma quantidade insuficiente de íons para examinar as cargas de superfície de partículas carregadas (por eletroneutralidade satisfatória), as partículas não podem passar por esta zona de depleção e, portanto, alinhar a sua fronteira. Este efeito não-linear ICP é um fenômeno genérico em vários tipos de membranas 10, 11, 12, 13,> 14 e geometrias 6, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21; é por isso que os pesquisadores foram capazes de desenvolver vários tipos de filtração 6, 7, 8, 9 e pré-concentração 10, 11 dispositivos usando o ICP não-linear.
Mesmo com essa alta flexibilidade e robustez, ainda é um desafio prático para esclarecer as condições de funcionamento dos dispositivos ICP não-lineares. O regime não-linear do ICP rapidamente remove catiões através de uma membrana de permuta de catiões, o que faz com que o deslocamento dos aniões que se deslocam em direcção ao ânodo. Como umresultado, a zona de depleção plana se propaga rapidamente, o que é uma reminiscência de propagação de choque 22. Mani et al. chamado esta dinâmica da deionização (ou esgotamento) chocar 23. Para pré-concentrado para alvos a uma posição de detecção designado, evitando a expansão da zona de depleção de ião é necessária, por exemplo, através da aplicação de EOF ou fluxo orientado a pressão contra a zona de expansão 24. Zangle et ai. 22 clarificados os critérios para propagação ICP num modelo unidimensional, e é altamente dependente da mobilidade electroforética 17, 18 a força iónica, pH 25, e assim por diante. Isto indica que as condições de funcionamento apropriadas serão alterados de acordo com as condições da amostra.
Aqui, apresentamos o projeto detalhado e protocolos experimentais para uma plataforma nova ICP que pr�concentrados alvos dentro de um spatiotemporalmente posição 26 definida. A expansão da zona de depleção de iões é bloqueada pela zona de enriquecimento de iões, deixando um tampão de pré-concentração estacionária numa posição atribuído, independentemente do tempo de funcionamento, a tensão aplicada, a força iónica e pH. Este protocolo de vídeo detalhada destina-se a mostrar o método mais simples para integrar membranas de permuta catiónica em dispositivos de microfluidos e para demonstrar o desempenho de pré-concentração da nova plataforma ICP em comparação com o convencional.
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Protocol
1. Fabricação de troca catiônica chips microfluídicos de membrana integrada
- Preparação de mestres de silício
- Design de dois tipos de mestres de silício: um para padronização uma resina de troca catiônica e outro para a construção de um microcanal com polidimetilsiloxano (PDMS).
NOTA: A geometria detalhe será descrito nos passos 1.3.1 e 1.4.1. - Fabricar os mestres de silício usando um fotolitografia convencional ou de iões reactivos profunda gravura 27.
- Silanizar os mestres de silício micropatterned com trichlorosilane (~ 30 mL) em um frasco de vácuo durante 30 minutos.
CUIDADO: Triclorosilano é um líquido pirofórico que é inflamável e tem uma toxicidade aguda (inalação, ingestão oral).
- Design de dois tipos de mestres de silício: um para padronização uma resina de troca catiônica e outro para a construção de um microcanal com polidimetilsiloxano (PDMS).
- Preparação de moldes PDMS
- Misture uma base de elastômero de silicone com um agente de cura em uma proporção de 10: 1 e coloque o copo com este PDMS não curado(30-40 mL para a replicação de microestruturas em um 4-silício em bolacha) em um frasco de vácuo durante 30 min para remover as bolhas.
NOTA: A base de silicone contém oligómeros de siloxano que terminam com grupos de vinilo e de um catalisador à base de platina. O agente de cura contém reticulação oligômeros que têm três ligações silício-hidreto 28. - Verter o PDMS não curado dos modelos de silício, remover as bolhas com um ventilador, e curar o PDMS a 80 ° C durante 2 h num forno de convecção.
- Separar os PDMS curados dos mestres de silício e moldar correctamente o PDMS com uma faca (formas quadradas, como se mostra na Figura 2a-b, IV).
- Misture uma base de elastômero de silicone com um agente de cura em uma proporção de 10: 1 e coloque o copo com este PDMS não curado(30-40 mL para a replicação de microestruturas em um 4-silício em bolacha) em um frasco de vácuo durante 30 min para remover as bolhas.
- Padronização das membranas de permuta catiónica
- Cortar a metade do molde PDMS perpendicularmente aos dois microcanais paralelos e perfurar orifícios nas extremidades dos canais de PDMS com um perfurador de biópsia de 2,0 mm.
NOTA: O molde PDMS para padronização da membrana seletiva cação tem dois parmicrocanais ALLEL (largura: 100 mm; altura: 50 mm; Interchannel distância: 100 um; Figura 1A). A forma original do molde pode ser imaginado por espelhamento do molde cortado ao longo da linha de corte. microcanais em forma de L são recomendados para perfurar os dois buracos sem sobreposição. - Limpar uma lâmina de vidro e o molde PDMS com fita adesiva e um ventilador e colocar o molde sobre a lâmina de vidro para criar fixação reversível entre eles.
- De acordo com a técnica de modelação 29 microfluxo, libertação ~ 10 mL de uma resina de permuta catiónica na extremidade aberta do canal que foi cortado no passo 1.3.1 (Figura 1B). Coloque a cabeça de seringa sobre os furos e puxar o êmbolo (setas pretas na figura 1b); uma suave pressão negativa vai puxar a resina de permuta de catiões, e a resina vai encher os dois canais.
NOTA: Recomenda-se que a altura do microcanal é maior do que 1581; m, por causa da alta viscosidade da resina exige alta pressão para encher os canais. Por outro lado, é melhor do que a altura não exceda 100 um, porque a membrana selectiva de iões modelado irá tornar-se mais espessa do que 1 uM; uma membrana tal espessura pode criar um intervalo entre a membrana e o canal 13 de PDMS. - Separe o molde PDMS sem tocar na resina modelado e colocar a lâmina de vidro sobre o aquecedor, a 95 ° C durante 5 minutos para evaporar o solvente na resina.
NOTA: A espessura da membrana modelado é geralmente inferior a <1 uM. O molde é suavemente destacada pelo que articula-se o molde para o lado aberto (linha pontilhada e seta na Figura 1b). É melhor separar o molde inferior a 1 min após o enchimento da resina. Se o molde é separado de alguns minutos mais tarde, pode ser obtido membranas mais espessas, mas teriam uma forma côncava, devido ao efeito capilar. - Retire o desnecessárioparte da membrana modelado com uma lâmina de barbear, fazendo duas separadas linha-padrões (Figura 1C).
NOTA: O material de permuta de catião utilizada aqui tem grupos perfluorados, o que significa que o padrão não está fortemente ligado ao vidro. Portanto, o método de patins em linha simples pode facilmente remover a parte desnecessária da membrana.
- Cortar a metade do molde PDMS perpendicularmente aos dois microcanais paralelos e perfurar orifícios nas extremidades dos canais de PDMS com um perfurador de biópsia de 2,0 mm.
- Integração do microcanal e o substrato-padrão membrana
- Perfurar dois buracos nas extremidades dos microcanais e mais dois furos, onde os padrões de membrana vai ser localizadas após a colagem, o canal de PDMS ao substrato modelado-membrana fabricada no passo 1.3.
Nota: O microcanal o PDMS tem um canal (largura: 50-100 uM; altura: 10 mm), mas está ligado às extremidades do canal vizinho (Figura 1D). - Vínculo do microcanal PDMS ao substrato-padrão membrana imediatamente após o tratamento de plasma de oxigênio durante 40 s em 100 W e 50 mTorr.
NOTA: Colocar a membrana modelado de modo perpendicular no meio do microcanal.
- Perfurar dois buracos nas extremidades dos microcanais e mais dois furos, onde os padrões de membrana vai ser localizadas após a colagem, o canal de PDMS ao substrato modelado-membrana fabricada no passo 1.3.
2. ICP pré-concentração
- Preparação para o experimento
- Preparar várias soluções de teste, incluindo KCl 1-100 mM, NaCl a 1 mM (pH ~ 7), a mistura de NaCl a 1 mM e 0,2 mM HCl (pH ~ 3,7), a mistura de NaCl e 1 mM de NaOH a 0,2 mM (pH ~ 10.3), e 1 x solução salina tamponada com fosfato.
- Adicionar um corante fluorescente com carga negativa (~ 1,55 mM) às soluções de teste.
NOTA: A concentração do corante adicionado deve ser muito menor do que os iões de sal (<10 um), de modo que os corantes carregadas não contribuem para uma corrente eléctrica 30, 31. - Carregar a solução amostra em um reservatório do canal e aplicar pressão negativa para o outro reservatório para encher o canal com a solução. Ligue os dois reservatórios hydrodynamically por releasing uma grande gota para eliminar o gradiente de pressão ao longo do canal (Figura 2a).
- Encher os dois reservatórios, que são ligados aos padrões de permuta catiónica, com soluções tampão (1 M de KCl ou de NaCl 1 M) utilizando uma seringa ou uma pipeta para compensar o efeito ICP nos reservatórios.
- Colocar os fios nos reservatórios, através das duas membranas estampados (ânodo sobre o reservatório de cátodo esquerda e à direita), e ligá-los com uma unidade de medição de fonte (Figura 2a).
- A visualização do fenômeno ICP e ICP pré-concentração
- Carregar o dispositivo ICP num microscópio de epifluorescência invertida. Aplicar uma tensão (0,5100 V) e medir a resposta atual com uma unidade de medida de origem.
- Capturar imagens fluorescentes com uma câmara de dispositivo de carga acoplada e analisar a intensidade de fluorescência utilizando software de imagem 32.
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Representative Results
As etapas de fabrico esquemático de um preconcentrator microfluidos integrado à membrana são mostrados na Figura 1. Uma descrição detalhada da invenção é dada no protocolo. Os desenhos e imagens de dispositivos do preconcentrator espaço-temporalmente definido 26 são contrastados com os de um convencional preconcentrator 11 (Figura 2). O fenómeno ICP na preconcentrator espaço-temporalmente definido foi investigada em termos de respostas de tensão-tempo actual e os perfis de intensidade de fluorescência (Figura 3-4). Semelhante ao fenómeno ICP com uma única membrana preconcentrator 3, 11, três regimes diferentes (óhmica, limitando, e overlimiting) foram observadas na curva de corrente-tensão: 0,5-1 V (óhmica e limitando a) e 5 V (overlimiting) . No entanto, a recuperação atual não convencional foidetectados na curva de tempo atual como o enriquecimento de íons e as zonas de depleção de íons mescladas. Em seguida, a pré-concentração ICP foi testado em diferentes momentos e tensões com o preconcentrator espaço-temporalmente definido (Figura 5) e o dispositivo de uma membrana convencional (Figura 6). A dinâmica de pré-concentração foram quantificados por imagens de fluorescência, respostas em tempo atual, e gráficos intensidade de fluorescência em diferentes distâncias e os tempos. Ao comparar as duas plataformas, a nova plataforma ICP mostra uma vantagem em sempre coletando metas (corantes fluorescentes) entre os padrões de membranas seletivas dois cátions. Em adição, confirmou-se que o tampão de pré-concentração é a mesma em diferentes forças iónicas (NaCl 1-100 mM) e valores de pH (3.7-10.3), verificando-se a elevada disponibilidade da fusão preconcentrator ICP em ampla gama de condições de funcionamento (Figura 7). Na Figura 8, uma preconcentr proteína de 10000 vezesção foi também demonstrada.
Figura 1. etapas de fabricação de um chip microfluídico de troca catiônica de membrana integrada. Depois de um molde PDMS é cheia com uma resina de permuta catiónica utilizando a técnica de modelação de microfluxo (A - C) 29, o substrato de vidro modelado-membrana é ligada com um microcanal PDMS por tratamento com plasma de oxigénio (d). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2. Esquema do espaço-temporalmente preconcentrator definido (a) e preconcentrator convencional (b). (A) Em the nova plataforma, entre dois padrões de membrana (i), a depleção de ião / zonas de enriquecimento são desenvolvidos e fundiu-se em conjunto com linear (óhmica e limitando regime; ii) ou não lineares (overlimiting regime; iii) Os perfis de concentração. Em todos os três regimes atuais, os blocos da zona de enriquecimento ion a propagação da zona e metas de esgotamento (círculos ocos; i) são preconcentrados na interface das zonas de depleção de íons e de enriquecimento (curva, linha pontilhada; I). A parede do canal de PDMS é carregada negativamente, e isto gera um fluxo electro-osmótico (EOF) entre as duas membranas de permuta catiónica sob um campo eléctrico. O EOF fornece continuamente alvos para a interface entre as zonas de depleção e de enriquecimento. (B) Na plataforma convencional, apenas a zona de depleção de iões é desenvolvido perto da membrana com linear (óhmica e limitando regime; II) e não-linear (overlimiting regime; iii) gradientes de concentração. Como a EOF entrega as metas, o pré-concentração alassim ocorre no limite da zona de esgotamento, mas nesta zona (e o bujão preconcentrados) afasta-se da membrana de permuta catiónica (seta preta; i). Note-se que não há um aumento na concentração do ião aqui sem a zona de enriquecimento de iões (ii-iii). Em (AB), as imagens do dispositivo são mostradas em (IV). C 0 representa a concentração inicial de ião. V + e G indicam o ânodo e o cátodo, respectivamente. Reproduzido de 26t de referência com a permissão de The American Chemical Society. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3. Fundido fenômeno ICP entre duas membranas de troca catiônica. (A) A curva de corrente-tensão mostra três regim distintaes (Ohmic, limitação, e overlimiting). A resposta da corrente é medido pela elevação de a tensão em intervalos discretos de 0,25 V a cada 40 s, o que é repetido três vezes. A barra de erro indica o desvio padrão das respostas actuais. (b, c) Nos três regimes, obtiveram-se imagens de fluorescência (b) e os perfis de intensidade ao longo de AA 'no meio do canal (C). Caixas amarelas, a tracejado indicam os locais das membranas selectivas de catiões. foi usada uma solução de KCl 1,55 mm, com um um (1 ug / ml) carregado negativamente corante fluorescente. Reproduzido de Referência 26 com permissão da American Chemical Society. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4.
Figura 5. espaço-temporalmente fixo pré-concentração aos 5, 10, 20 e V. (A - C) As imagens de fluorescência da ICP fundidas e as respostas em tempo corrente (D - F) ao longo do tempo (0-100 s). As linhas pontilhadas, amarelo indicam a localização das membranas de permuta catiónica. (G) perfis de intensidade fluorescente de lapso de tempo são marcados ao longo do microcanal (AA '). As intensidades de pico aumentará à medida que o tempo passa, com locais fixos. (H) O pico de intensidade vezes (isto é, quantas vezes maior do que a intensidade de fluorescência inicial). Em tensões mais elevadas, o mais rápido EOF proporciona alvos para o interface das zonas de depleção e de enriquecimento de iões, de modo a velocidade de pré-concentração aumenta. Um pico a 20 V é induzida pela depleção de choque (
Figura 6. fenómeno ICP ICP na preconcentrator convencional a 5, 10, e 20 V. (A - c) As imagens de fluorescência da zona de depleção de íons e a resposta de tempo atual (d - f) ao longo do tempo (0-100 s). A propagação da zona de depleção e o tampão de pré-concentração é claramente visualizada nas imagens de fluorescência. Por conseguinte, os vórtices não se limitam, de modo que a corrente de recuperação não ocorre, mesmo em regime overlimiting. Amarelos, linhas pontilhadas marcar a localização das membranas de permuta catiónica. (G) perfis de intensidade fluorescente de lapso de tempo são marcados ao longo do microcanal (AA '). As intensidades de pico aumentará à medida que o tempo passa, mas a localização afasta-se da membrana. (H) Pico da intensidade de dobragem do dispositivo de ICP convencional. Em contraste com o dispositivo resultante da fusão ICP (Figura 5H), não existe pico de intensidade, sem o isolamento de zonas de ICP, porque o aumento da intensidade de fluorescência como o corante foi preconcentrados. O aumento de Tele atingir o pico da intensidade de dobragem é semelhante à do dispositivo de ICP fundidas ao mesmo tempo (em uma dada tensão). Isto indica que o período de tempo em que o tampão preconcentrados é mantida no lugar é crucial para o desempenho de pré-concentração. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 7. pré-concentração espaço-temporalmente definido em vários pontos fortes iônicos (NaCl 1-100 mM) e valores de pH (3,7-10,3). (A) As imagens de fluorescência obtidas após 100 s de funcionamento a 50 V. Como pode ser visto, as localizações das velas de pré-concentração são ainda entre as duas membranas de permuta catiónica (amarelo, linhas a tracejado), mesmo que a intensidade é enfraquecida sob alto iónico força e num ácido ou básico fortesolução. (B, c) A localização do pico de intensidade e a sua dobra intensidade (isto é., Quantas vezes maior do que a intensidade inicial), mapeado sob 10, 20, 50, e 100 V. Para uma única condição (1, 10, 100 mM e / ou um pH de 3,7, 7, e 10), existem quatro pontos de dados que correspondem aos quatro condições de tensão. Em voltagens mais altas, existe um pico mais alto intensificar vezes em todos os casos. 100 V não foi testado em NaCl a 1 mM (pH 7), porque a intensidade de pico já tocado os valores mais elevados (devido à saturação da câmara) a 50 V. A partir do perfil de intensidade de pico, a região de picos é também identificada, com um % abaixo do pico de intensidade, que é representada por barras de erro (B, C). Uma tensão mais elevada e uma mais forte EOF mudar a localização de pico para a direita, com uma maior intensidade de dobragem e de um tampão de pré-concentração mais acentuada. caixas cinzentas indicam os locais das membranas de permuta catiónica. A 0 distância (a) representa a origem do eixo x (b, c), que éna borda direita da membrana de permuta catiónica esquerda. A origem da distância é a extremidade direita da membrana à esquerda. Reproduzido de Referência 26 com permissão da American Chemical Society. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 8. Demonstração de pré-concentração de proteína espaço-temporalmente fixada. foi usada com FITC-albumina (1 ug / ml) em solução salina tamponada com fosfato de 1x. 0,1% de Tween 20, também foi adicionado para evitar ligação não específica. Uma vez que a pré-concentração é dificilmente conseguido a uma força iónica mais elevada (Figura 7), que duplicou a largura do padrão de Nafion (200 uM) e utilizado um canal estreito PDMS (50 uM). Desta forma, o desempenho do ICP de pré-concentração foi aumentada pelaalargar o caminho de iões e reduzindo a quantidade absoluta de iões no canal. A uma voltagem aplicada de 100 V, o pico e a média intensidades fluorescentes foram traçadas na, caixa pontilhada branco, que é a região entre as duas membranas de permuta catiónica. Dentro de 10 minutos de operação, as proteínas foram preconcentrados até 10 mg / ml (de pico) e ~ 0,1 mg / ml (média), indicando 10.000 e preconcentrations de 100 vezes, respectivamente. As imagens de fluorescência foram obtidas inserir a 0, 10, e 20 min. Neste trabalho, uma operação de 20 minutos foi suficiente para pr�concentrado as moléculas-alvo, de modo que não cobrem vezes mais tempo de operação. Reproduzido de Referência 26 com permissão da American Chemical Society. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
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Discussion
Nós descrevemos o protocolo de fabricação e o desempenho de um preconcentrator espaço-temporalmente definida numa gama de tensão aplicada (0,5-100 V), a força iónica (1-100 mM) e pH (3,7-10,3), conseguindo um 10.000 vezes pré-concentração de corantes e proteínas dentro de 10 min. Como tal como dispositivos ICP anteriores, o desempenho pré-concentração torna-se melhor em maior tensão e na força iónica inferior. Um parâmetro adicional que pode considerar aqui é a distância entre duas membranas de permuta catiónica. Se aumentar a distância inter-membrana, o campo eléctrico diminui sob a mesma tensão aplicada, resultando na diminuição da velocidade de pré-concentração 26.
A técnica de modelação microfluxo 29 usado neste trabalho é um método robusto para resinas de troca catiónica modelação, por isso, tem sido um dos métodos padrão-ouro para integrar os materiais de permuta de iões em sistemas de microfluidos. Não obstante, é necessário fabricar duas membranas de permuta catiónica justapostos com uma curta distância intermembranar (menores do que algumas centenas de micrómetros). Nos passos 1.3.3-1.3.4, a resina de permuta catiónica é de uma fase líquida. Por conseguinte, a resina nos dois microcanais podem ser recolhidas, e a queda de resina remanescente na extremidade aberta dos canais também pode inundar durante o descolamento do molde (passo 1.3.4.). Para construir duas membranas de permuta catiónica com alta fidelidade padrão, utilizou-se a resina com uma viscosidade relativamente elevada (20% do material de permuta catiónica nas solventes) e definir cuidadosamente o processo de distanciamento com um sentido de retirar designado.
Mesmo que a flexibilidade operacional de alta desta plataforma foi demonstrado, o leitor pode estar preocupado sobre como determinar as condições ideais da vasta gama dentro da janela de funcionamento. Um representante trade-off é entre a velocidade pré-concentração e a estabilidade do efeito ICP. como se podeser visto na Figura 5 na Kwak et al. 26, uma alta voltagem aplicada (> 50 V) pode condensar rapidamente alvos; No entanto, isso também induz fortes vórtices na zona vazia (1 mM / pH 7 na Figura 7a), o que diminui a estabilidade do pré-concentração da amostra. Por conseguinte, a velocidade de pré-concentração se torna difícil prever 33. Na fase atual, recomendamos condições experimentais com uma tensão relativamente baixa (<30 V) e da força iônica (<10 mM) para uma pré-concentração estável, previsível e espaço-temporalmente fixa. Este trade-off entre a velocidade pré-concentração e a estabilidade do plugue preconcentrados também está relacionado com as fontes do ICP não-linear (com condução em superfície, EOF, e instabilidade electro-osmótica). A principal fonte da ICP não linear a uma tensão relativamente pequena (<50 V) é EOF, criando um par de vórtice coerente na zona de depleção (Figura 3b), que leanúncios para a pré-concentração estável. Numa relativamente alta tensão (> 50 V), a principal fonte de ICP não linear é alterado para electro-osmótico instabilidade, resultando múltiplos vórtices caóticos, que diminuem a estabilidade do pré-concentração.
Recentemente, plataformas ICP à base de papel têm sido desenvolvidos por Phan et al. 34, Gong et al. 19, e Han et ai. 21. Estes dispositivos de papel com estruturas microporosas podem suprimir electro-osmótico instabilidade 4, 35 e aliviar o problema de estabilidade. No entanto, os tamanhos dos canais de papel são geralmente de cerca de 0,5-5 mm, o que é muito maior do que um canal microfluídico convencional. Este canal de papel mais amplo com redes de fibra aleatórios faz com que os movimentos irregulares nas fichas preconcentrados. Este tem sido inevitável na preconcentrators ICP baseados em papel, porque o recurso mínimotamanho da padronização cera e corte de papel (isto é, métodos de fabricação para construir canais de papel) é de cerca de algumas centenas de micrômetros.
O preconcentrator ICP foi usado em uma ampla gama de plataformas biomicrofluidic para pré-concentração vários agentes biológicos; amplificar os sinais de diferentes ensaios; e alvos de detecção, tais como proteínas, péptidos terapêuticos 36, 37 aptâmeros 17, 38 e enzimas. Estes trabalhos anteriores alvo biomoléculas marcados com fluorescência. Isto é porque nós não pode especificar as condições de funcionamento exatas (ou seja, a tensão ea taxa de fluxo) para manter o site pré-concentração, por isso, primeiro precisa encontrar as condições adequadas para as metas preconcentrator. Partindo do trabalho anterior, o fenômeno ICP resultante da fusão nos permite sempre fixar os plugues preconcentrados em uma ampla gama de condições de funcionamento, mantendo a alta flexibilidade dodispositivos PIC. Por exemplo, pode-se modular o sistema ICP fundiu-se com um fluxo de fluido tangencial, e que operam no modo de fluxo contínuo 39. Isso indica que agora podemos ampliar as aplicações de preconcentrators ICP para rotular-livres técnicas de detecção sem o uso de instrumentos de visualização e traçadores. Esta vantagem única da controlabilidade espaço-temporal proporciona uma forte oportunidade comercial para integrar o dispositivo ICP com as plataformas de bancada genéricas, como máquinas de reação em cadeia da polimerase e espectrômetros de massa.
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Sylgard 184 Silicone Elastomer kit | Dow Corning | ||
| Trichlorosilane | Sigma Aldrich | 175552 | Highly toxic |
| Nafion perfluorinated resin, 20 wt% | Sigma Aldrich | 527122 | |
| Sodium chloride | Sigma Aldrich | 71394 | |
| Potassium chloride | Sigma Aldrich | 60121 | |
| Alexa Fluor 488 carboxylic acid, succinimidyl ester | Invitrogen | A20000 | |
| Isothiocyanate-conjugated albumin | Sigma Aldrich | A9771 | |
| Phosphate buffer saline, 1x | Wengene | LB004-02 | |
| Tween 20 | Sigma Aldrich | P1379 | |
| Epifluorescence microscope | Olympus | IX-71 | |
| Charged-coupled device camera | Hamamtsu Co. | ImageEM X2 | |
| Source measurement unit | Keithley Instruments | 2635A | |
| Covance-MP | Femto Science |
References
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