Yan yana İyon Değişimi Membranlar arasında İyon Konsantrasyon Polarizasyon birleştirme Polarizasyon Bölgesi İlerlemesinin yasakla

Bu deneyin genel amacı, iyon konsantrasyonu polarizasyon bölgesini iki özdeş iyon değişim zarı arasında sınırlayarak biyoajanları önceden konsantre etmektir. Bu yöntem, konsantrasyonu sensörün algılama sınırından daha az olduğunda düşük bolluktaki biyomolekülün nasıl tespit edileceği gibi alandaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, çalışma koşullarından bağımsız olarak çok spesifik bir çarpışmada ICP bölgesi ve ön konsantre biyoajan üretebilmemizdir.

Bu prosedüre başlamak için, polidimetilsiloksan mikrokanal ve katyon seçici membran kalıpları için silikon ustalar üretmek için geleneksel fotolitografi veya derin reaktif iyon aşındırma kullanın. Silikon ustaları yaklaşık 30 mikrolitre triklorosilan içeren bir vakumlu desikatöre yerleştirin. Kurutucuyu kapatın ve silikon ustaları 30 dakika tuzlayın.

Daha sonra, kürlenmemiş PDMS elde etmek için bir silikon elastomer baz ve bir sertleştirme maddesini ağırlıkça 10'a bir oranında karıştırın. Karışımı 30 dakika boyunca vakum altında gazdan arındırın. Daha sonra gazı alınmış kürlenmemiş PDMS'yi silikon masterların üzerine dökün.

El tipi bir üfleyici ile PDMS'den kabarcıkları çıkarın ve ardından PDMS kalıplarını iki saat boyunca 80 santigrat derecede sertleştirin. Kürlenmiş PDMS bileşenlerini silikon master'lardan ayırın. Her bileşeni bir dikdörtgen şeklinde şekillendirmek için bir bıçak kullanın.

Daha sonra, katyon seçici membran kalıbında kalıbın kenarından prefabrike mikro kanallara kadar iki çizgi kesin. Her L şeklindeki kanalın sonunda bir delik açmak için iki milimetrelik bir biyopsi zımbası kullanın. Katyon değişim membran kalıbının mikro makine yüzeyindeki bir cam slaytı akrilik yapışkan bant ve bir üfleyici ile temizleyin.

Kalıbı sürgüye geri dönüşümlü olarak kapatmak için kalıbın temiz yüzünü cam sürgünün üzerine yerleştirin. L şeklindeki kanalların uçlarıyla temas edecek şekilde cam sürgünün üzerine 10 mikrolitre katyon değişim reçinesi yerleştirin. Bir şırınganın ucunu mikro kanal deliklerinin üzerine yerleştirin ve reçineyi kanallara çekmek için pistonu yavaşça geri çekin.

Reçine kanallarını doldurduktan sonraki bir dakika içinde, slayt üzerindeki desenli reçineye dokunmadan kalıbı dikkatlice ayırın. Çözücüyü reçineden buharlaştırmak için slaytı 95 santigrat derecede beş dakika ısıtın. L şeklinde katyon seçici membranlar oluşturmak için katyon değişim reçinesinin gereksiz kısımlarını slayttan çıkarmak için bir tıraş bıçağı kullanın.

Daha sonra, PDMS mikrokanal bileşenindeki prefabrike mikrokanalın her iki ucunda 2.0 milimetrelik bir rezervuarı delmek için biyopsi zımbasını kullanın. Ardından, PDMS'de L şeklindeki zarların uçlarına karşılık gelen iki delik daha açın. PDMS mikrokanal bileşenini ve zar desenli substratı oksijen plazması ile 40 saniye boyunca 100 watt'ta tedavi edin ve 50 Substratın işlenmiş yüzünü, katyon seçici membranların mikrokanalı geçtiğinden ve PDMS'deki deliklerle kaplı olduğundan emin olarak PDMS mikrokanalının işlenmiş yüzüne yerleştirin.

Cihaz montajını tamamlamak için PDMS bileşenini alt tabakaya kapatmak için gerektiği kadar hafif basınç uygulayın. Deneye başlamak için, değişen konsantrasyonlarda ve pH'larda birkaç test iyonik çözeltisi elde edin. Bir molar potasyum klorür veya sodyum klorürden oluşan bir tampon çözeltisi hazırlayın.

Her test çözeltisine az miktarda negatif yüklü floresan boya ekleyin, boya konsantrasyonunun bir elektrik akımı çözeltisine katkısı ihmal edilebilir olacak kadar düşük olduğundan emin olun. İlk test çözeltisini mikrokanalın bir rezervuarına yükleyin. Diğer mikro kanal rezervuarına hafif negatif basınç uygulayarak çözeltiyi mikro kanala çekin.

Kanaldaki herhangi bir basınç gradyanını ortadan kaldırmak için her iki mikro kanal rezervuarının üzerine büyük bir test çözeltisi damlası yerleştirin. Ardından, ICP etkisini telafi etmek için katyon seçici membran rezervuarlarını seçilen tampon çözeltisiyle doldurun. ICP çipini, şarj bağlantılı bir cihaz kamerası ile donatılmış ters çevrilmiş bir epifloresan mikroskobuna yükleyin.

Sol membran rezervuarına bir anot ve sağ membran rezervuarına bir katot bağlayın. Elektrotları bir kaynak ölçüm birimine bağlayın. Cihaza bir voltaj uygulamak ve akım tepkisini ölçmek için kaynak ölçüm birimini kullanın.

Voltaj uygulaması sırasında çipin floresan görüntülerini elde edin. Deneyden sonra, uygun görüntüleme yazılımı ile floresan yoğunluğunu analiz edin. Bu yöntem kullanılarak, bir mikroakışkan ön yoğunlaştırıcı üretildi ve çeşitli test çözeltilerine karşılık gelen floresan yoğunluk profillerindeki akım voltajı zaman tepkileri araştırıldı.

Konvansiyonel tek membranlı ön yoğunlaştırıcılarda olduğu gibi, üç farklı voltaj rejimi gözlenmiştir. Omik ve sınırlayıcı rejimler sırasında, doğrusal konsantrasyon gradyanı katyon seçici membranlarda gelişti ve yaklaşık bir saniye sonra birleşti. Tek membranlı ön yoğunlaştırıcıların aksine, aşırı sınırlayıcı rejimde, ICP bölgeleri, floresan görüntüleme ile gözlemlenebilen tükenme şoku ile bir saniyeden daha kısa sürede birleşti.

İletkenlikteki karşılık gelen düşüş, mevcut zaman tepkisine yansıtıldı. Geçerli saat daha sonra kurtarıldı. Bu, aşırı sınırlayıcı rejimde birkaç voltajda gözlendi.

Akım geri kazanımı, voltaj uygulaması boyunca ön konsantrasyon tapalarını izole eden katyon seçici membranlar arasında birleştirilen ICP bölgeleri tarafından bağ taşınmasına bağlandı. Bu akım geri kazanımı, tükenme bölgesi ve ön konsantrasyon tapası mikrokanal boyunca serbestçe yayıldığı için geleneksel ICP ön yoğunlaştırıcılarında gözlenmedi. Artan iyonik kuvvet, asitlik ve bazlık, uzay-zamansal olarak tanımlanmış ön yoğunlaştırıcıdaki ön konsantrasyon tıkaçlarının nispi yoğunluğunu azaltırken, tıkaçlar hala sınırlıydı.

Ön konsantrasyona yaklaşan ek testler, daha dar bir kanaldaki daha geniş katyon değişim membranlarının bu elverişsiz koşullarda ICP ön konsantrasyonunu kolaylaştırabileceğini gösterdi. Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik uygun şekilde yapılırsa 30 dakika içinde yapılabilir. Geliştirilmesinden sonra bu teknik, elektrokinetik alanındaki araştırmacıların mikroakışkan sistemlerdeki uygulamaları keşfetmelerinin yolunu açtı.

Bu videoyu izledikten sonra, iyon değişim malzemelerinin mikroakışkan sistemler arasında nasıl entegre edileceğini ve bu platformun biyoajanları önceden konsantre etmek için nasıl kullanılacağını iyi anlamış olmalısınız.