Fabrication d'une extraction en phase solide Microchip Dipole-assistée pour analyse de traces métalliques dans des échantillons d'eau

Attention! Plusieurs produits chimiques (par exemple, l' acrylamide, le 1,1'-dichloroéthylène) utilisé dans ces procédures sont extrêmement toxiques et cancérigènes. Consultez toutes les fiches de données de sécurité des matériaux pertinents (MSDS) avant utilisation. Suivez les consignes de sécurité appropriées lors de la réalisation des expériences. Note: Sauf indication contraire, effectuer toutes les procédures à la température ambiante dans une hotte de classe 100 à flux laminaire. 1. Fabrication de la Microchip SPE Dipole assistée Préparation de la puce électronique PMMA Remarque: Le protocole de fabrication de la puce était similaire à celui décrit par ailleurs 8. Dessinez le motif de réseau de la puce (figure 1 (a)) en utilisant la conception assistée par ordinateur (CAO) selon le protocole du fabricant. Monter une feuille de PMMA (350 mm (L) x 20 mm (L) x 2 mm (H)) sur la table de travaille système de micro-usinage laser, puis concentrer la source laser sur la surface de la feuille de PMMA. Sélectionnez l'impression dans le logiciel de CAO, puis définir le mode d' alimentation, la vitesse et Pen 45% (4,5 W), 13% (99,06 mm sec -1), et VECT à travers le panneau du système de micro – usinage de commande. Remarque: Les paramètres tels que puissance, vitesse et mode Pen affectant les caractéristiques du canal ont été étudiées à l' avance. La méthode d'évaluation a été similaire à celle proposée par Yuan et Dasa. 17 Les paramètres sélectionnés dans cette étude ont été utilisées pour usiner un canal approprié pour l' adaptation aux conduits sans fins académiques compliquées. Les gens peuvent choisir une autre condition pour l'usinage au laser en fonction de leur besoin. Imprimer le motif dessiné, puis usiner la feuille de PMMA par le système de micro – usinage laser selon le protocole du fabricant. La figure 1 (b) , </strong> affiche la mise en page de la puce fabriquée. La figure 1 (c) affiche la photographie de la section transversale de la plaque usinée. Attention! Porter des lunettes lors de l' utilisation du système laser pour éviter de graves lésions oculaires dues à l' exposition au rayonnement laser. Un système d'échappement approprié est recommandé en raison de la production de fumées / fumée lors de l'usinage laser. Percer des trous d'accès au diamètre trois 16/01 pouces pour une entrée d'échantillon, une entrée de tampon et une entrée d' éluant sur ​​la plaque de fond et une sortie pour une confluentes sur la plaque de recouvrement Figure 1 (b). Attention! Évitez tout contact corporel avec le foret pendant les procédures d'usinage pour éviter les blessures. Le port de gants est interdit lors du forage. Immerger les plaques usinées dans 1 L de 0,1% (p / v) de dodécylsulfate de sodium (SDS) à une solution dans 1 litre bécher, sous agitation par l'intermédiaire d'un oscillateur à ultrasons pendant 10 min. Remplacer la solution SDS wl'eau déminéralisée i et agiter par un oscillateur à ultrasons pendant 10 min. Remplacer le résidu DI H 2 O avec une douce, puis immerger les plaques usinées dans 1 L de DI H 2 O sous agitation au moyen d' un oscillateur à ultrasons pendant 10 min. Ensuite, sécher chaque plaque nettoyée avec un léger courant d'azote pendant 2 min. Alignez les deux plaques usinées à l'œil nu, puis en sandwich les deux plaques entre deux plaques de verre en utilisant des clips de liant. Lier les deux plaques en compression à 105 ° C pendant 30 min. Refroidir le sandwich à la température ambiante, puis retirer les clips de liant et des planches de verre. Insérer 16/01 pouces poly diamètre extérieur (étheréthercétone) (PEEK) des tubes dans les trous d'accès, puis fixer les conduits avec un adhésif à base d'époxy à deux composants. Sécher l'adhésif à température ambiante pendant 12 heures. Modification de l'Intérieur Canal du Microchip PMMA <br/> Note:. Ce qui suit se réfère partiellement aux procédures publiées avec de légères modifications 8,18,19 Fournir une solution d' hydroxyde de sodium saturée (NaOH) à un débit de 100 ul min – 1 par l' intermédiaire d' une pompe péristaltique dans la puce électronique pendant 12 heures (72 ml au total du volume de livraison). Retirer la solution résiduelle, puis rincez à l'intérieur du canal avec DI H 2 O à un débit de 100 pl min – 1 via une pompe péristaltique pendant 30 min (3 ml de volume total livré). Retirez la DI résiduelle H 2 O puis livrer un (v / v) d' acide 0,5% nitrique (HNO 3) solution dans la puce à un débit de 100 min pi de débit – 1 via une pompe péristaltique pendant 30 min (3 ml de volume total livré ). Éliminer la solution résiduelle et ensuite délivrer un 50% (p / v) de solution d'acrylamide dans la puce électronique dans l'obscurité , à un débit de 100 ul min – 1 via pompe péristaltique pendant 8 heures (48 ml de volume total livré). Retirer la solution résiduelle, puis rincez à l'intérieur du canal avec DI H 2 O à un débit de 100 pl min – 1 via une pompe péristaltique pendant 30 min (3 ml de volume total livré). Pomper l' air pour enlever la DI résiduelle H 2 O avec une pompe péristaltique, puis couvrir la puce avec un photomasque en interne construit permettant la région désirée du canal d'extraction d'être exposés à la lumière. Remarque: Le photomasque en interne construite a été faite d'un papier noir (114 mm (L) x 22 mm (W)) qui contenait une fenêtre ouverte (94 mm (L) x 2 mm (W)) permettant la région désirée du canal d'extraction afin d'être exposée à la lumière. Préparation du contenant Cl SPE Formation Solution Rincer la cartouche SPE de retrait de l'inhibiteur avec de l'éthanol à hauteur d'au moins trois cartouches volumes. Rincer la cartouche avec le 1,1'-dichloroethenereprésentant au moins trois cartouches volumes avant utilisation. Passez 1 ml de 1,1'-dichloroethene à travers la cartouche traitée puis recueillir la fraction dans un flacon d'échantillon (20 ml) enveloppé dans une feuille d'aluminium. Ajouter 491 pi de 1,1'-dichloroéthylène dans la solution contenant 12 mg de 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIBN), 3,18 ml d'éthanol et 1,65 ml d'hexane dans 100 ml bouteille en verre. Remplir le canal de la puce avec la solution contenant Cl formation de SPE (environ 200 pi) par injection de la seringue, puis d' exposer la puce électronique aux rayons ultraviolets (UV 365) , une irradiation avec une longueur d' onde maximale d'émission de 365 nm pendant 10 min (intensité lumineuse ~ 2,65 mW cm -2). Attention! Un système d'échappement approprié est recommandé, en raison de la production d'ozone pendant l' irradiation UV. Remplacer la solution résiduelle avec une solution fraîche contenant Cl SPE formation (environ 200 pi) par seringue Injection puis exposer la puce aux UV 365 irradiation pendant 10 minutes à nouveau (intensité lumineuse ~ 2,65 mW cm -2). Répétez l'étape 1.2.9 18 fois. Rincez l'intérieur du canal avec de l' éthanol à raison de 100 min pi de débit – 1 via une pompe péristaltique pendant 30 min (3 ml de volume total livré). Après avoir enlevé la solution résiduelle avec pompe péristaltique, stocker la puce fabriquée dans un sac à fermeture à glissière pour l'utilisation ultérieure. 2. Vérification de PMMA Modification de surface Contactez – Analyse Angle Découper une feuille de PMMA (350 mm (L) x 20 mm (L) x 2 mm (H)) dans des substrats en PMMA (50 mm (L) x 20 mm (L) x 2 mm (H)) par le système de micro-usinage au laser . Immerger les substrats PMMA dans 40 ml de solution saturée de NaOH dans un tube conique de 50 ml, puis agiter les mélanges obtenus par un agitateur à bascule pendant 12 heures. Retirer la solution résiduelle, puis rincer le PSubstrats MMA avec 40 ml DI H 2 O. Immerger les substrats PMMA dans 40 ml DI H 2 O puis agiter les mélanges obtenus par un agitateur à bascule pendant 30 min. Retirer le résidu DI H 2 O. Immerger les substrats PMMA dans un 40 ml de 0,5% (v / v) HNO 3 solution, puis agiter les mélanges obtenus par un agitateur à bascule pendant 30 min. Retirer la solution résiduelle. Immerger les substrats PMMA dans 40 ml de 50% (p / v) d'acrylamide, puis agiter les mélanges obtenus par un agitateur à bascule dans l'obscurité pendant 8 heures. Retirer la solution résiduelle, puis rincer les substrats en PMMA avec 40 ml DI H 2 O. Immerger les substrats PMMA dans 40 ml de DI H 2 O puis agiter les mélanges obtenus par un agitateur à bascule pendant 30 min. Retirer le résidu DI H 2 O puis sécher chaque substrat de PMMA avec un léger courant d'azote pendant 2 min. Préparation de laCl contenant du SPE Formation Solution Rincer la cartouche SPE de retrait de l'inhibiteur avec de l'éthanol à hauteur d'au moins trois cartouches volumes. Rincer la cartouche avec le 1,1'-dichloroethene représentant au moins trois cartouches volumes avant utilisation. Passez 6 ml de 1,1'-dichloroethene à travers la cartouche traitée puis recueillir la fraction dans un flacon d'échantillon (20 ml) enveloppé dans une feuille d'aluminium. Ajouter 4,91 ml de 1,1'-dichloroéthylène dans la solution contenant 120 mg d'AIBN, 31,8 ml d'éthanol et 16,5 ml d'hexane dans 100 ml bouteille en verre. Appliquer 2 ml de la solution contenant Cl formation de SPE sur les surfaces des substrats en PMMA et ensuite exposer les substrats aux UV irradiation 365 pendant 10 min (intensité lumineuse ~ 2,65 mW cm -2). Attention! Un système d'échappement approprié est recommandé, en raison de la production d'ozone pendant l' irradiation UV. Remplacez la solu résiduelletion avec 2 ml de frais Cl contenant une solution de formation SPE et ensuite exposer les substrats aux UV 365 irradiation pendant 10 minutes à nouveau (intensité lumineuse ~ 2,65 mW cm -2). Répétez l'étape 2.1.12 18 fois. Retirer la solution résiduelle, puis rincer les substrats de PMMA avec 40 ml d'éthanol dans un tube conique de 50 ml. Retirer la solution résiduelle, puis rincer les substrats en PMMA avec 40 ml DI H 2 O. Retirer le résidu DI H 2 O puis sécher chaque substrat de PMMA avec un léger courant d'azote pendant 2 min. Déposer 5 ul DI H 2 O sur les substrats en PMMA et déterminer l'angle de contact par un dispositif de mesure d'angle de contact selon le protocole du fabricant. Remarque: Utilisez la moyenne des trois mesures répétées pour déterminer les angles de contact rapportés dans chaque cas. Laser Ablation (LA) -Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (ICP-MS) Analyse </ Strong> Broyer 8 g de billes de PMMA en poudres PMMA par un mortier et un pilon. Immerger les poudres de PMMA dans 40 ml de solution saturée de NaOH dans un tube conique de 50 ml, puis agiter les mélanges obtenus par un agitateur à bascule pendant 12 heures. Retirer la solution résiduelle par une pipette numérique avec des pointes de 5 ml, puis rincer les poudres de PMMA avec 40 ml DI H 2 O. Immerger les poudres de PMMA dans 40 ml DI H 2 O puis agiter les mélanges obtenus par un agitateur à bascule pendant 30 min. Retirer le résidu DI H 2 O. Immerger les poudres de PMMA dans 40 ml de 0,5% (v / v) HNO 3 solution, puis agiter les mélanges obtenus par un agitateur à bascule pendant 30 min. Retirer la solution résiduelle. Immerger les poudres de PMMA dans 40 ml de 50% (p / v) d'acrylamide, puis agiter les mélanges obtenus par un agitateur à bascule dans l'obscurité pendant 8 heures. Retirer la solution résiduelle, puis rincer les poudres de PMMA with 40 ml de DI H 2 O. Immerger les poudres de PMMA dans 40 ml de DI H 2 O puis agiter les mélanges obtenus par un agitateur à bascule pendant 30 min. Retirer le résidu DI H 2 O, puis cuire les poudres de PMMA à 60 ° C pendant 8 heures. Préparation du contenant Cl SPE Formation Solution Rincer la cartouche SPE de retrait de l'inhibiteur avec de l'éthanol à hauteur d'au moins trois cartouches volumes. Rincer la cartouche avec le 1,1'-dichloroethene représentant au moins trois cartouches volumes avant utilisation. Passez 16 ml 1,1'-dichloroéthylène à travers la cartouche traitée puis recueillir la fraction dans un flacon d'échantillon (20 ml) enveloppé dans une feuille d'aluminium. Ajouter 14,73 ml de 1,1'-dichloroéthylène dans la solution contenant 360 mg d'AIBN, 95,4 ml d'éthanol et 49,5 ml d'hexane dans un flacon en verre de 250 ml. Mélanger les poudres PMMA avec 6 ml d'une solution contenant Cl formation d'une SPEtube conique de 50 ml de transfert, et également 1 ml du mélange provenant du tube conique dans six puits d'une plaque de culture tissulaire à 24 puits. Couvrir la plaque de culture tissulaire avec un conseil PMMA puis exposer la plaque de culture de tissus aux UV 365 irradiation pendant 10 min (intensité lumineuse ~ 2,65 mW cm -2). Attention! Un système d'échappement approprié est recommandé, en raison de la production d'ozone pendant l' irradiation UV. Remplacer la solution résiduelle avec 1 ml de frais Cl contenant une solution de formation SPE de chaque puits, puis exposer la plaque de culture de tissus aux UV 365 irradiation pendant 10 minutes à nouveau (intensité lumineuse ~ 2,65 mW cm -2). Répétez l'étape 2.2.13 18 fois. Retirer la solution résiduelle, puis rincer les poudres de PMMA dans chaque puits avec 1 ml d'éthanol. Retirer la solution résiduelle, puis rincer les poudres de PMMA dans chaque puits avec 1 ml DI H 2 O. Retirer le résidu DI H <sub> 2 O, puis cuire les poudres de PMMA à 60 ° C pendant 8 heures. Compresser les poudres séchées (1 g) à une pastille par l'intermédiaire d'une machine de presse hydraulique, puis de mesurer le signal de Cl par un système LA-ICP-MS. Remarque: Le signal Cl m / z 35 a été sélectionné comme un indicateur pour les fragments C-Cl implantés. Un laser à 193 nm a été utilisée comme source d'ablation. L'énergie, Fluence, Spot Taille et taux de répétition ont été fixés à 75%, 8,85 J cm -2, 100 um, et 5 Hz. Au moins 7 mesures répétées pour chaque résultat ont été nécessaires. Les procédures analytiques LA-ICP-MS se réfèrent à des procédures publiées ailleurs. 20 Analyse Raman spectroscopique Effectuer le protocole de l'étape 2.2.1 à l'étape 2.2.17. Compresser les poudres séchées (1 g) à une pastille par l'intermédiaire d'une machine de presse hydraulique, puis prendre les spectres par un spectromètre Raman. <br /> Remarque: Utilisez une ligne laser de 780 nm avec une puissance laser maximale de 100 mW comme source de photoexcitation. Utiliser la région du spectre Raman allant de 550 à 900 cm -1 pour étudier la fixation des fragments C-Cl dans le PMMA. 3. Caractérisation de la réaction SPE Dipole assistée Effectuer le protocole de l'étape 2.2.1 à l'étape 2.2.17. Immerger 0,5 g de poudre de PMMA dans 5 ml de 20% (p / v) de tétrahydrate de nitrate de manganèse (Mn NO 3) 2 4H 2 O () solution et ensuite également mélanger les mélanges ainsi obtenus avec une solution tampon maléate de 5 ml de 40 mM. Ajuster le pH des mélanges résultants à 8 en utilisant une solution pure de HNO3 puis agiter les mélanges au moyen d' un secoueur oscillant pendant 1 h. Retirer la solution résiduelle, puis cuire les poudres de PMMA à 60 ° C pendant 8 heures. Stocker les poudres dans un tube conique de 15 ml enveloppé dans une feuille d'aluminium pour la Absor X-rayption la structure quasi-bord (XANES) analyse. Note: Le K-bord Mn XANES spectres ont été collectés en utilisant 07A et 17C1 beamlines du Synchrotron Centre national de recherche sur les rayonnements (NSRRC, Hsinchu, Taiwan). L'anneau de stockage d'électrons a été opéré avec une énergie de 1,5 GeV et un courant de 100-200 mA. Un Si (111) à double monochromateur à cristal a été utilisé pour fournir hautement monochromatique faisceaux de photons avec une énergie de 1 à 15 keV et un pouvoir de résolution (E / AE) jusqu'à 5,000.The énergie des photons a été calibré par rapport aux normes de Mn en utilisant le Mn connu K- bord point d'inflexion d'absorption à 6539,0 eV. Le K-bord Mn XANES spectres dans la région entre 6530 et 6570 eV ont été utilisées pour étudier les interactions dipôle-ion pour la caractérisation de la réaction de SPE proposé.