قطيرة المنصات المرتكزة ميكروفلويديك من المرشحين واعدة للتجارب إنتاجية عالية نظرا لأنها قادرة على توليد بيكو لتر ، ذاتية مجزأة السفن بأسعار غير مكلفة كيلوهرتز. من خلال التكامل مع الأساليب مضان سريع وحساسة وعالية الدقة الطيفية ، يمكن أن كميات كبيرة من المعلومات التي يتم انشاؤها داخل هذه النظم استخراج بكفاءة ، وتسخيرها والاستفادة منها.
تطوير منصات ميكروفلويديك لأداء والكيمياء والبيولوجيا في جزء كبير منه كان مدفوعا بمجموعة من الفوائد المحتملة التي تصاحب التصغير النظام. المزايا تشمل القدرة على العملية بكفاءة نانو لfemoto لتر حجم العينة ، والتكامل السهل لمكونات وظيفية ، وهي نزعة ذاتية نحو واسع النطاق المتنوعة ، التي مرت التحليلية المعززة ، وتحسين مراقبة آثار مفيدة مخفضة. 1
في السنوات الأخيرة الكثير من الاهتمام تركز على تطوير النظم (أو تدفق مجزأة) قطيرة المستندة ميكروفلويديك وإمكاناتهم ومنصات عالية الإنتاجية في التجريب. 2-4 هنا مصنوعة المياه في النفط المستحلبات لتشكيل تلقائيا في قنوات ميكروفلويديك نتيجة لعدم الاستقرار الشعري بين المرحلتين إمتزاج. الأهم ، يمكن إنشاء microdroplets كميات محددة بدقة والتراكيب بتردداتمن عدة كيلو هرتز. وعلاوة على ذلك ، عن طريق التغليف الكواشف المصالح داخل المقصورات المعزولة مفصولة مرحلة إمتزاج مستمرة ، سواء عبر عينة نقاش والتشتت (نشر ومقرها تايلور) يمكن القضاء عليها ، الأمر الذي يؤدي إلى الحد الأدنى من التلوث المتبادل والقدرة على العمليات التحليلية الوقت بدقة كبيرة. بالإضافة إلى ذلك ، لأنه ليس هناك أي اتصال بين محتويات قطرات وجدران القناة (وهي المرحلة التي ترطب مستمر) يمنع امتصاص الخسائر والكواشف على جدران القناة.
مرة واحدة وقد تم إنشاؤها قطرات من هذا النوع ومعالجتها ، فمن الضروري لاستخراج المعلومات المطلوبة التحليلية. في هذا الصدد على طريقة الكشف عن الاختيار يجب أن يكون سريعا ، وتوفير ذات حساسية عالية ومنخفضة من حدود الكشف ، وتكون قابلة للتطبيق لمجموعة من الأنواع الجزيئية ، وتكون غير المدمرة وتكون قادرة على أن تكون متكاملة مع أجهزة ميكروفلويديك بطريقة سهلة. لمعالجة هذه الحاجة كما طورناuite من الأدوات التجريبية والبروتوكولات التي تمكن من استخراج كميات كبيرة من المعلومات photophysical من بيئات صغيرة الحجم وقابلة للتطبيق لتحليل مجموعة واسعة من المعلمات ، والفيزيائية والكيميائية والبيولوجية. هنا يتم تقديم مثالين من هذه الأساليب وتطبيقها على الكشف عن خلايا واحدة ورسم خرائط لعمليات الخلط داخل قطرات بيكو لتر الحجم. نحن تقرير كامل العملية التجريبية بما في ذلك تصنيع رقائق ميكروفلويديك والبصرية والإعداد لعملية توليد الحبرية والكشف.
وقد وصفت نحن تصنيع جهاز ميكروفلويديك ، والإعداد التجريبية والبروتوكولات المرتبطة بها لتشكيل microdroplet والتغليف كاشف وكشف بصري من قطرات معالجتها. والمثالان مختارة (الكشف عن خلايا واحدة في قطرات ورسم خرائط لعمليات الخلط داخل قطرات ينساب) تمثل التطبيقات الشائعة التي يجري التحقيق مع على microfluidics الحبرية.
كما عرضت تجارب لتوضيح ، واستخدام منصات ميكروفلويديك الحبرية الحاضر خصائص جذابة معينة ، مثل إنتاجية عالية ، والحبس شبه الكمال ، واستنساخ عالية… وكمية كبيرة من المعلومات المنتجة وسرعة عالية في الذي يجري إنشاؤه على هذه المعلومات ، رغم ذلك ، تتطلب استخدام طرق الكشف السريع للقرار spatiotemporal عالية إذا كان هو الاستفادة الكاملة التي يمكن الحصول عليها من هذه المنصات المنمنمة. في هذه الحالة علينا أن نظهر أن هذا هومن الممكن استخدام تقنيات عالية الدقة الطيفية الفلورية. على وجه الخصوص ، تقنية الكشف عن فليم (والذي يجعل من استخدام ليزر نابض مع تكرار فترات قصيرة باعتبارها نانوثانية قليلة) يكشف عن القدرة على الحصول على معلومات سريعة جدا من قطرات المتدفقة بسرعة (من نحو 200 في الثانية الواحدة). في هذه الحالة كان القرار وقت الكشف عن الأحداث منخفضة مثل 1 ميكروثانية. من حيث الحدود في حجم القطيرات والتركيز ، فإن استخدام العدسات ذات الفتحة العددية الأكبر والليزر أكبر قوة تسمح بسهولة الكشف عن تركيزات نانومتر داخل قطرات صغيرة مثل 5 ميكرون (يتم فرض قيود على حجم قطرات من قرارات الطباعة بصفائح معدة ضوئيا وعملية التصنيع من مرحلة submicron تحديد المواقع).
قطرات ميكروفلويديك المرشحين المثالي للقيام بعمليات واسعة النطاق تشمل التجارب كميات صغيرة من المواد الكاشفة ، وصولا الى هدف واحد / الحدث. القيود الحالية لهذه التكنولوجيا تنطوي على صعوبة لتوليد الدكتورoplets من مجموعة كبيرة ومتنوعة (عشرات أو مئات) من مصادر مختلفة على نحو الإنتاجية العالية. بالإضافة إلى ذلك ، صعوبة في التعامل مع كل هدف واحد ولدت الحبرية يفرض قيودا شديدة على التطبيق العملي لهذه التقنيات. ولذلك ، فإن هذه القضايا هي في صلب الجهود البحثية الهامة التي تهدف إلى تطوير الحلول التكنولوجية اللازمة التي ستمكن منصات الحبرية ميكروفلويديك لتصبح وسيلة مرجعية معيارية للبحث والتحليل في التطبيقات الإنتاجية العالية.
The authors have nothing to disclose.
فإن الكتاب أن نعترف بدعم من مجالس البحوث والمنح التالية : EPSRC ، HFSP ، القومي للبحوث مؤسسة كوريا (رقم المنحة R11 – 2009 – 044 – 1002 – 0K20904000004 – 09A050000410).
Name of the reagent | タイプ | Company | Catalogue number |
Fluorescein 5-isothiocyanate (FITC) | Reagent | Sigma-Aldrich | F3651 |
Streptavidin-Alexa Fluor 488 | Reagent | Molecular Probes | S11223 |
Perfluorodecalin | Reagent | Sigma-Aldrich | P9900 |
1H,1H,2H,2H-perfluorooctanol | Reagent | Sigma-Aldrich | 370533 |
Sylgard 184 silicone elastomer kit | Reagent | Premier Farnell UK LTD | 1673921 |
auramine-O | Reagent | Sigma-Aldrich | 861030 |
485 nm pulsed diode laser | Equipment | PicoQuant | LDH-P-C-485 |
TCSPC Card | Equipment | PicoQuant | TimeHarp 100 |
dichroic mirror | Equipment | Chroma Technology Corp. | z488rdc, |
Microscope objective | Equipment | Olympus | UPLSAPO 60XW |
Avalanche photodiode | Equipment | AQR-141, EG&G, Perkin-Elmer). | AQR-141 |
DMEM | Reagent | Invitrogen | ABCD1234 |
SYTO9 | Reagent | Invitrogen | S34854 |
Propidium Iodide | Reagent | Invitrogen | P3566 |
Escherichia coli top 10 strain | Cells | Invitrogen | C4040-10 |