This work was supported by UWS and ThermoFisher Scientific. One of the authors (DK) acknowledges the receipt of an Australian Postgraduate Award.

ملاحظة: هذا البروتوكول يحتوي على إرشادات حول كيفية استخدام عمود PSF على نظام HPLC إلى جانب كشف متعددة للكشف عن المضاعفة. لقد كتب البروتوكول على افتراض أن القارئ لديه المعرفة الأساسية والخبرة في اللوني ومختلف طرق الكشف HPLC. تنبيه: يرجى الرجوع إلى ورقة بيانات سلامة المواد (MSDS) لجميع المواد والكواشف قبل الاستخدام (أي، MSDS للميثانول). ضمان استخدام جميع ممارسات السلامة المناسبة عند التعامل مع المذيبات وعالية الأداء اللوني السائل (HPLC) شاطف. ضمان الاستخدام الملائم للضوابط هندسية من HPLC والتوازن وكشف تحليلي الأجهزة، وضمان استخدام معدات الوقاية الشخصية (النظارات الواقية، والقفازات، معطف المختبر، وطول السراويل الكاملة، وأحذية مغلقة اصبع القدم). 1. إعداد صك من HPLC <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد الصك HPLC مع الماء عالى النقاء (على سبيل المثال، 100٪ ملي-Q الماء) للينه A و 100٪ الميثانول لخط B كما الطور المتحرك وتطهير المضخات وفقا لمتطلبات الشركة المصنعة. إذا كان أحد أجهزة الكشف المستخدمة غير MS، كما هو الحال هنا، إضافة حمض الفورميك بنسبة 0.1٪ لمرحلتي النقالة A و B. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد HPLC مكونات وأجهزة الكشف عن دور فعال كما هو موضح في الشكل (2). وهذا يتطلب وضع مناسب للكشف عن النسبية إلى العمود وذلك لتقليل حجم القتلى بين كشف والعمود. المرونة في تكوين النظام HPLC أمر مرغوب فيه. </li></ol> 2. الإعداد للأشعة فوق البنفسجية فيس وكشف MS <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين كاشف الأشعة فوق البنفسجية فيس على الطول الموجي المطلوب تعتمد على عينة من الفائدة (على سبيل المثال، 280 نانومتر). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين كاشف MS في وضع إيجابي لإجمالي عدد ايون (TIC) التحليل باستخدام مسح كامل طريقة الكشف. أيضا ضبط المعلمات MS التالية بناء على ذلك: درجة الحرارة المرذاذ 500 درجة مئوية، ودرجة الحرارة الشعرية 350 ° C، الغاز غمد تعيين بمعدل 60 وحدة، وتدفق الغاز المساعد40 واكتساح تدفق الغاز في 5 وحدات، ورذاذ الجهد 3،5 كيلو فولت. ويمكن تعديل هذه الإعدادات في وقت لاحق لمتطلبات المستخدم محددة تعتمد على العينة التي تم تحليلها. </li></ol> 3. إعداد 2،2-ثنائي الفينيل-1-picrylhydrazyl الراديكالي (DPPH •) الكاشف الإعداد من DPPH • للكشف عن نظام <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تزن 25 ملغ من DPPH • وتذوب في 250 مل من الميثانول في قارورة حجمية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 250 ميكرولتر من حمض الفورميك إلى DPPH • كاشف. تغطية قارورة في احباط لمنع التعرض للضوء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يصوتن القارورة التي تحتوي على DPPH • كاشف لمدة 10 دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تطهير DPPH • مضخة مع استعداد DPPH • كاشف وفقا لمتطلبات الشركة الصانعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد نظام DPPH • وفقا لشكل 2 عن طريق ربط خط ضخ إلى مدخل لT-قطعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إرفاق 100 ميكرولتر فائف رد الفعل إلى thمنفذ (ه) من T-قطعة ونعلق على الطرف الآخر من لفائف رد فعل على كاشف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> غلف لفائف التفاعل في سخان العمود وضبط درجة الحرارة سخان عمود إلى 60 درجة مئوية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين DPPH • الأشعة فوق البنفسجية فيس كاشف إلى 520 نانومتر. </li></ol> 4. الإعداد لPSF العمود <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط مدخل العمود PSF في الصك HPLC. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط ميناء المركزي للكشف عن مرض التصلب العصبي المتعدد، وذلك باستخدام طول 15 سم من 0.13 ملم معرف الأنابيب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الاتصال منفذ الطرفية للكشف عن الأشعة فوق البنفسجية فيس باستخدام طول 15 سم من 0.13 ملم معرف الأنابيب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط ميناء هامشية أخرى إلى T-قطعة من نظام الكشف DPPH • استخدام طول 15 سم من 0.13 ملم معرف الأنابيب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> منع ميناء الطرفية غير المستخدمة باستخدام سدادة العمود. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جعل معدل تدفق مضخة HPLC إلى 1 مل دقيقة -1 في 100٪ خط B -٪ الميثانول 100 (حمض الفورميك 0.1٪). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تتوازن العمود مع الميثانول بنسبة 100٪ المحمول فتاهبورصة عمان لمدة 20 دقيقة للحصول على 4.6 ملم × 250 ملم معرف طول العمود. يتم تحجيم هذه المرة وفقا لأبعاد الأعمدة الأخرى يمكن للمستخدم توظيف. </li></ol> 5. ضبط العمود PSF لكشف المضاعفة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قياس كتلة اثنين على الأقل من السفن جمع فارغة (واحد للمنفذ توصيل للكشف عن الأشعة فوق البنفسجية فيس واحد للDPPH • كاشف) باستخدام الميزان التحليلي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جمع الطور المتحرك من الأشعة فوق البنفسجية فيس وDPPH • الموانئ إلى سفينتين منفصلة، ​​وزنه قبل جمع (5،1). تسجيل فترة من الزمن لجمع. جمع ما لا يقل عن 500 ملغ من المذيبات في كل سفينة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تزن الأوعية جمع وتحديد كتلة الطور المتحرك. ونظرا لكثافة الميثانول هو 0.791 ز مل -1، وتحديد حجم الطور المتحرك التي تم جمعها من كل منفذ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> من قبل الفرق، وهذا هو، مضخة الاسمية مجموعة معدل تدفق ناقص معدل التدفق من خلال DPPH و• والأشعة فوق البنفسجية فيس كاشفالموانئ تدفق ص، وتحديد معدل التدفق للكشف عن مرض التصلب العصبي المتعدد. التعبير عن كل نسبة تدفق كنسبة مئوية من إجمالي التدفق. ملاحظة: من الناحية المثالية، ونسب التدفق هي: إلى MS هو 18٪ من معدل التدفق الكلي، إلى الأشعة فوق البنفسجية فيس 22٪، إلى DPPH • كشف 60٪. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إن لم يكن، وضبط نسب التدفق من خلال تغيير الضغط مرة أخرى على كشف الأشعة فوق البنفسجية فيس. على سبيل المثال، إذا كان تدفق للأشعة فوق البنفسجية فيس مرتفع جدا، وانخفاض نسبة بإضافة إضافة المادة 15 سم من 0.13 ملم معرف أنابيب إلى منفذ للكشف عن الأشعة فوق البنفسجية فيس. ثم كرر الخطوات 5،1-5،5. </li></ol> 6. شروط الإعداد النهائية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط معدل تدفق DPPH • مضخة كاشف لنفس معدل تدفق الخروج من الميناء منفذا متصلا DPPH • كاشف. ملاحظة: العمود PSF المضاعفة مع UV-فيس، DPPH • وMS هو الآن على استعداد لتحليلها. </li></ol>

<ol>
	<li>Camenzuli, M., Ritchie, H. J., Ladine, J. R., Shalliker, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+design+of+a+new+concept+chromatography+column.">The design of a new concept chromatography column.</a> Analyst. 136 (24), 5127-5130 (2011).</li><li>Camenzuli, M., Ritchie, H. J., Ladine, J. R., Shalliker, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+separation+performance+using+a+new+column+technology:+Parallel+segmented+outlet+flow.">Enhanced separation performance using a new column technology: Parallel segmented outlet flow.</a> J. Chromatogr, A. 1232, 47-51 (2012).</li><li>Camenzuli, M., Ritchie, H. J., Ladine, J. R., Shalliker, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Active+flow+management+in+preparative+chromatographic+separations:+A+preliminary+investigation+into+enhanced+separation+using+a+curtain+flow+inlet+fitting+and+segmented+flow+outlet.">Active flow management in preparative chromatographic separations: A preliminary investigation into enhanced separation using a curtain flow inlet fitting and segmented flow outlet.</a> 35 (3), 410-415 (2012).</li><li>Camenzuli, M., Ritchie, H. J., Shalliker, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gradient+elution+chromatography+with+segmented+parallel+flow+column+technology:+A+study+on+4.6mm+analytical+scale+columns.">Gradient elution chromatography with segmented parallel flow column technology: A study on 4.6mm analytical scale columns.</a> J. Chromatogr., A. 1270, 204-211 (2012).</li><li>Camenzuli, M., Ritchie, H. J., Shalliker, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+HPLC+separation+performance+using+parallel+segmented+flow+chromatography.">Improving HPLC separation performance using parallel segmented flow chromatography.</a> Microchem. J. 111, 3-7 (2013).</li><li>Shalliker, R. A., Ritchie, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Segmented+flow+and+curtain+flow+chromatography:+Overcoming+the+wall+effect+and+heterogeneous+bed+structures.">Segmented flow and curtain flow chromatography: Overcoming the wall effect and heterogeneous bed structures.</a> J. Chromatogr, A. 1335, 122-135 (2014).</li><li>Camenzuli, M., Ritchie, H. J., Shalliker, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluating+active+flow+technology+HPLC+columns+as+a+platform+for+multiplexed+detection.">Evaluating active flow technology HPLC columns as a platform for multiplexed detection.</a> Microchem. J. 110, 473-479 (2013).</li><li>Camenzuli, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parallel+segmented+outlet+flow+high+performance+liquid+chromatography+with+multiplexed+detection.">Parallel segmented outlet flow high performance liquid chromatography with multiplexed detection.</a> Anal. Chim. Acta. 803, 154-159 (2013).</li><li>Shalliker, R. A., Camenzuli, M., Pereira, L., Ritchie, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parallel+segmented+flow+chromatography+columns:+Conventional+analytical+scale+column+formats+presenting+as+a+'virtual'+narrow+bore+column.">Parallel segmented flow chromatography columns: Conventional analytical scale column formats presenting as a 'virtual' narrow bore column.</a> J. Chromatogr., A. 1262, 64-69 (2012).</li><li>Soliven, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+the+performance+of+narrow-bore+HPLC+columns+using+active+flow+technology.">Improving the performance of narrow-bore HPLC columns using active flow technology.</a> Microchem. J. 116, 230-234 (2014).</li><li>Camenzuli, M., Ritchie, H. J., Dennis, G. R., Shalliker, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parallel+segmented+flow+chromatography+columns+with+multiplexed+detection:+An+illustration+using+antioxidant+screening+of+natural+products.">Parallel segmented flow chromatography columns with multiplexed detection: An illustration using antioxidant screening of natural products.</a> Microchem. J. 110, 726-730 (2013).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

وتنطوي هذه الدراسة توصيف والتنميط من القهوة باستخدام HPLC مع الكشف عن المضاعفة توظف تدفق مجزأة (PSF) العمود المتوازي. المضاعفة HPLC باستخدام أعمدة PSF تمكن من توصيف وتحديد الكيانات الكيميائية الأساسية عن طريق الحد من تعقيد البيانات من عينة حين الحصول على قدر أكبر من المعلو?...

أعمدة تكنولوجيا تدفق النشطة تم تطوير تكنولوجيا تدفق النشطة (AFT) الأعمدة اللوني مؤخرا للتغلب على عدم الكفاءة في فصل المرتبطة تدفق التجانس 1-6، وكذلك لتمكين الكشف المضاعفة. في هذا بعينه نحن الاتصالات بالتفصيل عملية التشغيلية للبالتوازي مجزأة تدفق (PSF) عمود مع الكشف عن المضاعفة. المزايا الوظيفية الرئيسية للعمود PSF هي: (1) يتم عزل التدفق من المنطقة الوسطى شعاعي من السرير العمود من المنطقة الطرفية أو جدار التدفق، (2) حجم الطور المتحرك التي يجب معالجتها بواسطة الكشف يتم تقليل المصدر، ويمكن المضاعفة مصادر (3) كشف لتوسيع المعلومات عينة من دون غرس التأخير كشف عبر كل عملية الكشف، أو في وقت لاحق يستلزم تقسيم عمود آخر تيار تدفق 7،8. السمة الرئيسية في تصميم العمود PSF تمكن لdvantage الكشف المضاعفة هي منفذ التجمع المناسب وفريت رواية الشكل 1 هو صورة من العمود الخلف مقارنة العمود التقليدي. من المهم أن نفهم أن عملية تقسيم الحصول عليها باستخدام أعمدة تدفق مجزأة موازية ليست هي نفسها كما تدفق تيار عمود آخر تقسيم. في تيار تدفق عمود آخر تقسيم كامل الفرقة عينة من حافة الرائدة إلى الحدود القصوى من الذيل وعينات بالتساوي (أي محوريا)، وبالتالي، كل تيار تدفق يساوي فيما يتعلق الكفاءة وحساسية. حجم حساسية مما يجري مقسوما على عدد الانشقاقات. في قوات الأمن الفلسطينية، ومع ذلك، فإن العينات عملية تقسيم الفرقة شعاعيا، وليس محوريا. على هذا النحو، وعينات الساحلية بوسط ذروة قمة - المنطقة الأكثر تركيزا من الذروة. وهكذا، فإن حساسية هنا هي أعلى كما لا تضعف الذروة التي كتبها المنطقة منتشر المخلفات. عينة يبلغ حجمه من الموانئ الطرفية ليست فعالة كما هو الحال في سنترامنطقة لتر، ولكن، منذ يتم أخذ عينات الفرقة شعاعيا، وليس محوريا، عرض ذروة أضيق مما هو الحال بالنسبة لعملية أخذ العينات التي تقسم الذروة في الاتجاه المحوري، أي انشقاق العمود آخر. وبالتالي لا يتم تقليل حساسية مع كاشف تعتمد التركيز. في العمود قوات الأمن الفلسطينية، ويشمل تركيب منفذ منافذ الخروج متعددة وعلى داخل هذه الغاية المناسب ويقع هناك فريت الحلقي. الجزء الداخلي من هذه القنوات فريت الحلقي تتدفق من عمود شعاعي عبر منفذ ميناء المركزي، في حين أن الجزء شعاعي الخارجي للقنوات منفذ فريت تتدفق من العمود عن طريق الموانئ تدفق منفذ الطرفية أو منطقة الجدار. يتم فصل الأجزاء الداخلية والخارجية للفريت منفذ بجدار كتيمة تمنع تدفق المتبادل بين هذه المناطق تدفق 2. ونتيجة لهذا التصميم يتم فصل التيار تدفق شعاعي المركزي من خلال السرير عمود من خصوصيات تدفق منطقة الجداربيئة تطوير متكاملة العمود. الجزء النسبي للتدفق من هاتين المنطقتين يمكن أن تختلف على أي نسبة المطلوبة تقريبا من خلال إدارة الضغط من أجل تحسين مختلف الجوانب الفنية للتكنولوجيا العمود، مثل كفاءة الانفصال أو حساسية الكشف. في جوهرها، وهذا التصميم وتحدد بشكل فعال ضمن أكبر العمود شكل عمود &quot;الظاهري&quot;، التي يبلغ قطرها الداخلي الضيق، وبالتالي وظائف العمود كعمود الجدار أقل صحيح، والتغلب على عمود التجانس السرير وآثار الجدار 9،10. الفوائد الرئيسية من الأعمدة PSF هي التحسينات في كفاءة العمود، والحد من تجهيز المذيبات لمصدر كشف (ق) وتمكين الكشف المضاعفة. ومع ذلك، ميزة إضافية هي أنه منذ تتم إزالة المخلفات والمناطق المواجه من أي فرقة من شطف العام ملف المذاب في شطف أو الكشف موجود في أعلى تركيز من لولاها ملاحظتها لنفس الصورةolute الحقن وتحميل تركيز على عمود التقليدية، اعتمادا على نسبة تجزئة المستخدمة. ونتيجة لذلك كثيرا ما لوحظ هناك مكاسب في كثافة إشارة للفصل أجريت على الأعمدة PSF 2. في الواقع، إذا تم تعديل نسبة تجزئة مثل أن 25٪ من مخارج تدفق من كل من منافذ خروج أربعة، وشدة إشارة إلى أن لوحظ استخدام الأشعة فوق البنفسجية (UV) كشف وتبين عمليا بالضبط نفس كثافة إشارة تظهر بشكل واضح باستخدام التقليدية العمود حيث كامل (100٪) من الطور المتحرك ويتم تحليل 7. وعلاوة على ذلك، ضبط نسبة منفذ بين المناطق تدفق الوسطى والجدار يسمح كفاءة العمود على الوجه الأمثل. لاحظت مكاسب في الكفاءة العمود باستخدام أعمدة AFT لا يمكن القول أن قيمة واحدة، لأن هذه المكاسب الكفاءة هي وظيفة من ثلاثة عوامل هي: (1) معدل التدفق، (2) نسبة تجزئة، و (3) عامل الاحتفاظ المذاب . ومع ذلك، وتحقيق مكاسب في الكفاءة مقارنة التحويلويلاحظ دائما تقريبا الأعمدة entional، وأحيانا هذه المكاسب أكثر من 100٪ في عدد من لوحات النظرية 1،2. القدرة على ضبط نسبة تجزئة يسمح المحلل لتكييف فعال قطر عمود &quot;الظاهري&quot;، وهذا هو عامل مهم في ما يتعلق بعملية الكشف. على سبيل المثال، يتم تأسيس 2.1 مم القطر الداخلي (ID) عمود الظاهري من 4.6 ملم عمود معرف البدني عندما تكون نسبة تجزئة هي 21٪ من المرحلة المتنقلة يبلغ حجمه من شعاعي ميناء الخروج المركزي. في ظل هذه الظروف، ينفذ الظاهري 2.1 ملم عمود الهوية مع الكفاءة التي قد تكون أكبر أكثر من 70٪ من التقليدية 2.1 ملم عمود الهوية، اعتمادا على معدل التدفق، والمذاب الاحتفاظ عامل 10. تصميم عمود PSF الحالي الذي يستخدم للكشف عن المضاعفة يشتمل على 4 منافذ منفذ المناسب، ولكن يمكن تركيبها على عمود مع 2-الميناء أيضا تركيب النهاية، ومع ذلك، وهذا يحد كشف رس اثنين فقط من كشف. العملية الأساسية من هذه الأعمدة، مع ذلك، في نفسه، إلا يمكن أن يقترن أن أربعة كشف في وقت واحد إلى 4 منافذ منفذ العمود PSF توسيع نطاق الكشف المضاعفة. وبصرف النظر عن عمود أنابيب الضام قبل وبعد، ومتطلبات إضافية الوحيدة التي تشغل عمود PSF غير الأنابيب التي يمكن توصيلها إلى الموانئ منفذ الطرفية، والوسائل التي يمكن قياس كمية الطور المتحرك مرورا كل أنبوب، عادة إما قياس كتلة أو القياس الحجمي. لسهولة ضبط، ويجب أن يكون القطر الداخلي لجميع أنابيب تدفق مخرج نفسه. ثم اختلفت نسبة التدفق بين موانئ الخروج المركزية الطرفية وشعاعي من خلال استخدام إدارة الضغط، وذلك ببساطة عن طريق تغيير طول الأنبوب الموجود على منفذ الطرفية المناسب، أو طول كاشف آخر الأنابيب على شعاعي الميناء منفذا المركزي. كشف المضاعفة عن طريق أعمدة PSF </stroنانوغرام&gt; ميزة هامة من الأعمدة PSF هي أن كل من منافذ الخروج منفذ يمكن ان تكون مرتبطة مباشرة إلى المصدر الكشف، وبالتالي تمكين الكشف المضاعفة. في نظام الكشف مصممة تصميما جيدا لتحليل واحد مع الكشف عن المضاعفة يمكن أن توفر معلومات كبيرة في ما يخص طبيعة المكونات داخل العينة. الأهم من ذلك، يمكن إجراء الاختبارات المدمرة وغير المدمرة في نفس الوقت بالضبط، دون تأخير الكشف. وهذا يسمح للاحالة المطلق، على سبيل المثال، المواد المضادة للتأكسد باستخدام DPPH • كاشف، مع مكونات احظت أن أزل مع الأشعة فوق البنفسجية و / أو قياس الطيف الكتلي (MS) ردود الكشف عن 7،11. ولذلك، يمكن تشغيل أربعة أجهزة كشف مستقلة في وقت واحد مع الأجزاء المناسبة من تدفق الموجهة إلى كل كاشف عن طريق أي من منافذ مأخذ الأربعة. منذ تدفق من خلال هذه المنافذ يمكن تعديلها بسهولة كمية من المذاب الوصول إلى أي من أجهزة الكشف يمكن تعديلها لتناسبحساسية مصدر كاشف معين. وتجدر الإشارة إلى أنه، مع ذلك، أن الهجرة المذاب الأكثر فعالية لوحظ من خلال شعاعي الميناء منفذا المركزي. كل من الموانئ الطرفية تقديم كفاءة الفصل ما يعادلها، والتي عند تعيينها إلى 25٪ من خلال كل ميناء، ليست سوى أقل قليلا كفاءة من عمود التقليدي. على هذا النحو، فمن المهم أن يتم تعيين كاشف الكمي لتحليل عينة من شعاعي ميناء الخروج المركزي. عند إعداد عمود PSF لغرض الكشف عن الإرسال المتعدد هناك عدد من الاعتبارات التي يجب القيام بها لتحقيق نتائج فعالة وعالية الجودة؛ هذا هو أبعاد أنبوب لكل منفذ، واختيار أي منفذ لنوع من كشف وضبط التدفق. الأبعاد أنبوب لكل منفذ في اللوني طول عمود آخر أنابيب يلعب دورا حاسما في كفاءة وأداء الانفصال. وكالة مكافحة المخدرات كبيرةود الحجم نتيجة طويلة أو واسعة أنابيب معرف من منفذ عامود لكشف يؤدي إلى فقدان الكفاءة والقرار، وحساسية. وبالتالي، يجب أن تستخدم أبعاد أنابيب المناسبة عند إعداد العمود PSF لتحقيق أقصى قدر من إمكانات في توفير الفصل كفاءة وفي الوقت ذاته توفير فوائد مضاعفة. الميناء لالكاشف الرقم 2 هو التوضيح لإعداد سبيل المثال الكشف المضاعفة (البنفسجية المرئية (U فيس)، مطياف الكتلة (MS) و2،2-ثنائي-1-picrylhydrazyl (DPPH •) كشف). ويبين الرسم التوضيحي يتم إرفاق ميناء المركزي للكشف عن مرض التصلب العصبي المتعدد، في حين DPPH و• ويتم إرفاق كشف عن الأشعة فوق البنفسجية فيس إلى الموانئ الطرفية. منذ MS هو كاشف الأكثر حساسية من الثلاثة، وتدفق للكشف عن هذا كان موجها من ميناء منفذ المركزي. كما DPPH • الكشف غير انتقائية لpresencوجهت ه من المواد المضادة للاكسدة، وأقل حساسية والأكثر تسامحا لفرقة توسيع، تتدفق إلى هذا كاشف من ميناء الطرفية. كان للأشعة فوق البنفسجية فيس كاشف &#39;عام&#39; الثانوية، حتى تتدفق إلى هذا كاشف كان موجها من ميناء الطرفية الثاني. ضبط تدفق مرة واحدة وقد تم إرفاق الأنبوب المناسب من ميناء إلى كشف، وتدفق الخروج من كل من كشف يمكن تعديلها لالمبلغ المطلوب. وهناك طريقة بسيطة لقياس كمية تدفق الخروج من كل كاشف هو لوزن كمية من المرحلة المتنقلة التي elutes من خلال كل ميناء على مدى فترة معينة من الزمن. وهكذا يمكن تحديد تدفق مئوية، ونسب التدفق يمكن تعديلها من قبل أي تقصير أو إطالة الأنابيب التي تعلق على خط منفذ على كشف وفقا لذلك لتتناسب مع متطلبات كشف في الاختيار. كشف المختلفة لها متطلبات مختلفة من التدفق، على سبيل المثال، الخلية تدفقكاشف مضان (FLD) لا تتدفق نسبة محدودة، ولكن يجب توخي الحذر لتجنب الضغط الزائد للخلايا التدفق. وبالتالي السيطرة على تدفق من خلال FLD عادة ما يتحقق عن طريق ضبط هبوط الضغط عبر أجهزة الكشف الأخرى وما تبقى من تدفق ثم يمر عبر الكبد الدهني. وكشف عن أن تراعي كمية تدفق التي يتم تسليمها هو MS. عموما، يمكن الطيف الحالية كتلة الراقية معالجة بسهولة في جميع أنحاء 1-1،5 مل / دقيقة من الطور المتحرك المائية باعتدال. فوق هذا معدل التدفق والفيضانات من مصدر قد جعل MS غير صالحة للعمل. ومع ذلك، استفاد حساسية الكشف في معظم الطيف الجماهيري باستخدام انخفاض معدلات تدفق؛ وبالتالي قدرات تقسيم تدفق PSF مفيدة للغاية للتطبيقات التي تنطوي على كشف MS. ويمكن استخدام عمود ارتفاع معدلات التدفق الحجمي، ولكن مع الأحمال انخفاض حجم نقلها إلى كشف MS. ضبط تدفق للكشف عن مرض التصلب العصبي المتعدد، ولكن يجب أن يتم عن طريق ضبط هبوط الضغط مسبق للكشف MS، MS بدلا من آخر. هنا، واستخدام أنابيب ضيق تجويف (0.1 ملم معرف) مفيد جدا، حيث أن الضغط يمكن تعديلها بسهولة دون إضافة حجم القتلى غير مناسب. اعتمادا على نوع من كاشف تعديل نسبة التقسيم يمكن أن يتم إما قبل أو بعد كشف. إذا كاشف غير المدمرة، مثل استخدام الأشعة فوق البنفسجية فيس، سيتم قياس نسبة تدفق وضبطها للكشف عن آخر. إذا تم استخدام جهاز كشف المدمرة واحد في متعدد إعداد يتم تحديد نسبة التدفق عن طريق حساب الوراء فيما يتعلق أخرى نسب تدفق الميناء. إذا تم استخدام جهاز الكشف عن أساس كاشف مثل DPPH •، يتم قياس نسبة تدفق للكشف عن آخر دون إضافة كاشف. وإذا تم استخدام اثنين أو أكثر تدميرا للكشف عن، ثم يتم قياس نسبة تدفق ما قبل كاشف. الأنظمة التي قد تتطلب أجهزة إضافية، مثل DPPH • الكشف، وسوف يكون نظام الضغط الإضافي الذي قد يغير تدفقنسبة تعلق مرة واحدة لنظام الكشف. ولذلك، ينبغي إيلاء دراسة متأنية لضغوط النظام من كشف مدمرة، عند ضبط نسبة تدفق ما قبل كاشف. بغض النظر عن نسبة تدفق التي تم تعيينها من خلال أي من المنافذ، يجب الحصول على معلومات كمية عن طريق توحيد المناسب. مرة واحدة يتم تعيين نسب التدفق، ومع ذلك، فهي قوية، وأنها لا تتغير حتى في ظل ظروف شطف التدرج 7، ويهدف البروتوكول فيديو مفصل يرافق هذه المخطوطة لإظهار كيفية استخدام وتوليف أداء العمود PSF في وضع المضاعفة من الكشف.

<table><tbody><tr><td>HPLC instrument</td><td></td><td></td><td>Multiple detectors of choice for multiplexed detection. Detectors of choice may require additional instrumentation, &lt;em&gt;e.g.&lt;/em&gt;, pump.</td></tr><tr><td>Parallel Segmented Flow HPLC column</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>Not Defined</td><td>Soon to be commercialized</td></tr><tr><td>Methanol</td><td>Any brand</td><td></td><td>HPLC Grade</td></tr><tr><td>PEEK tubing</td><td>Any brand</td><td></td><td>Various lengths and i.d.</td></tr><tr><td>Column stoppers</td><td>Any brand</td><td></td><td>For blocking unused peripheral ports.</td></tr><tr><td>PEEK tube cutter</td><td>Any brand</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Analytical Scale Balance</td><td>Any brand</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Stop watch</td><td>Any brand</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Eluent collection vessels</td><td>Any brand</td><td></td><td>1-2 ml sample vials can be used as eluent collection vessels</td></tr></tbody></table>

tuning a parallel segmented flow column and enabling multiplexed detection

Active flow technology (AFT) is new form of column technology that was designed to overcome flow heterogeneity to increase separation performance in terms of efficiency and sensitivity and to enable multiplexed detection. This form of AFT uses a parallel segmented flow (PSF) column. A PSF column outlet end-fitting consists of 2 or 4 ports, which can be multiplexed to connect up to 4 detectors. The PSF column not only allows a platform for multiplexed detection but also the combination of both destructive and non-destructive detectors, without additional dead volume tubing, simultaneously. The amount of flow through each port can also be adjusted through pressure management to suit the requirements of a specific detector(s). To achieve multiplexed detection using a PSF column there are a number of parameters which can be controlled to ensure optimal separation performance and quality of results; that is tube dimensions for each port, choice of port for each type of detector and flow adjustment. This protocol is intended to show how to use and tune a PSF column functioning in a multiplexed mode of detection.

وأجري تحليل HPLC المضاعفة خارج باستخدام عمود الخلف في وضع PSF (الشكل 1)، وإعداد كما هو موضح في الشكل (2). يسمح هذا النوع من الإعداد عينة القهوة ليتم تحليلها في وقت واحد باستخدام الأشعة فوق البنفسجية فيس، DPPH • وMS في إجمالي عدد ايون (TIC) واسطة. المركبات ...

Watch this Scientific Journal Video about Tuning a Parallel Segmented Flow Column and Enabling Multiplexed Detection at JoVE.com

Tuning a Parallel Segmented Flow Column and Enabling Multiplexed Detection

Here, we present a protocol for the operation and tuning of parallel segmented flow chromatography columns to enable multiplexed detection.

ضبط عمود مقطع التدفق الموازي وتمكين الكشف المضاعفة

Active flow technology (AFT) is new form of column technology that was designed to overcome flow heterogeneity to increase separation performance in terms ...

tuning-parallel-segmented-flow-column-enabling-multiplexed

Research

JoVE Journal

Chemistry

7.3K Views.  University of Western Sydney. Here, we present a protocol for the operation and tuning of parallel segmented flow chromatography columns to enable multiplexed detection. 

Video: Tuning a Parallel Segmented Flow Column and Enabling Multiplexed Detection

Parallel-plate Flow Chamber and Continuous Flow Circuit to Evaluate Endothelial Progenitor Cells under Laminar Flow Shear Stress

The overall goal of this method is to describe a technique to subject adherent cells to laminar flow conditions and evaluate their response to well quantifiable fluid shear stresses1.
Our flow chamber design and flow circuit (Fig. 1) contains a transparent viewing region that enables testing of cell adhesion and imaging of cell morphology immediately before flow (Fig. 11A, B), at various time points during flow (Fig. 11C), and after flow (Fig. 11D). These experiments are illustrated with human umbilical cord blood-derived endothelial progenitor cells (EPCs) and porcine EPCs2,3.
This method is also applicable to other adherent cell types, e.g. smooth muscle cells (SMCs) or fibroblasts.
The chamber and all parts of the circuit are easily sterilized with steam autoclaving. In contrast to other chambers, e.g. microfluidic chambers, large numbers of cells (&gt; 1 million depending on cell size) can be recovered after the flow experiment under sterile conditions for cell culture or other experiments, e.g. DNA or RNA extraction, or immunohistochemistry (Fig. 11E), or scanning electron microscopy5. The shear stress can be adjusted by varying the flow rate of the perfusate, the fluid viscosity, or the channel height and width. The latter can reduce fluid volume or cell needs while ensuring that one-dimensional flow is maintained. It is not necessary to measure chamber height between experiments, since the chamber height does not depend on the use of gaskets, which greatly increases the ease of multiple experiments. Furthermore, the circuit design easily enables the collection of perfusate samples for analysis and/or quantification of metabolites secreted by cells under fluid shear stress exposure, e.g. nitric oxide (Fig. 12)6.

We are describing a method to subject adherent cells to laminar flow shear stress in a sterile continuous flow circuit. The cells' adhesion, morphology can be studied through the transparent chamber, samples obtained from the circuit for metabolite analysis and cells harvested after shear exposure for future experiments or culture.

موازية لوحة الدائرة التدفق المستمر وحلبة لتقييم تدفق الخلايا الاصلية تحت تدفق رقائقي غشائي إجهاد القص

The overall goal of this method is to describe a technique to subject adherent cells to laminar flow conditions and evaluate their response to well ...

Bioengineering

Fluorescence detection methods for microfluidic droplet platforms

The development of microfluidic platforms for performing chemistry and biology has in large part been driven by a range of potential benefits that accompany system miniaturisation. Advantages include the ability to efficiently process nano- to femoto- liter volumes of sample, facile integration of functional components, an intrinsic predisposition towards large-scale multiplexing, enhanced analytical throughput, improved control and reduced instrumental footprints.1
In recent years much interest has focussed on the development of droplet-based (or segmented flow) microfluidic systems and their potential as platforms in high-throughput experimentation.2-4 Here water-in-oil emulsions are made to spontaneously form in microfluidic channels as a result of capillary instabilities between the two immiscible phases. Importantly, microdroplets of precisely defined volumes and compositions can be generated at frequencies of several kHz. Furthermore, by encapsulating reagents of interest within isolated compartments separated by a continuous immiscible phase, both sample cross-talk and dispersion (diffusion- and Taylor-based) can be eliminated, which leads to minimal cross-contamination and the ability to time analytical processes with great accuracy. Additionally, since there is no contact between the contents of the droplets and the channel walls (which are wetted by the continuous phase) absorption and loss of reagents on the channel walls is prevented.
Once droplets of this kind have been generated and processed, it is necessary to extract the required analytical information. In this respect the detection method of choice should be rapid, provide high-sensitivity and low limits of detection, be applicable to a range of molecular species, be non-destructive and be able to be integrated with microfluidic devices in a facile manner. To address this need we have developed a suite of experimental tools and protocols that enable the extraction of large amounts of photophysical information from small-volume environments, and are applicable to the analysis of a wide range of physical, chemical and biological parameters. Herein two examples of these methods are presented and applied to the detection of single cells and the mapping of mixing processes inside picoliter-volume droplets. We report the entire experimental process including microfluidic chip fabrication, the optical setup and the process of droplet generation and detection.

Droplet-based microfluidic platforms are promising candidates for high throughput experimentation since they are able to generate picoliter, self-compartmentalized vessels inexpensively at kHz rates. Through integration with fast, sensitive and high resolution fluorescence spectroscopic methods, the large amounts of information generated within these systems can be efficiently extracted, harnessed and utilized.

طرق الكشف عن منصات مضان الحبرية ميكروفلويديك

The development of microfluidic platforms for performing chemistry and biology has in large part been driven by a range of potential benefits that ...

Detection and Isolation of Circulating Melanoma Cells using Photoacoustic Flowmetry

Circulating tumor cells (CTCs) are those cells that have separated from a macroscopic tumor and spread through the blood and lymph systems to seed secondary tumors1,2,3. CTCs are indicators of metastatic disease and their detection in blood samples may be used to diagnose cancer and monitor a patient&prime;s response to therapy. Since CTCs are rare, comprising about one tumor cell among billions of normal blood cells in advanced cancer patients, their detection and enumeration is a difficult task. We exploit the presence of pigment in most melanoma cells to generate photoacoustic, or laser induced ultrasonic waves in a custom flow cytometer for detection of circulating melanoma cells (CMCs)4,5. This process entails separating a whole blood sample using centrifugation and obtaining the white blood cell layer. If present in whole blood, CMCs will separate with the white blood cells due to similar density. These cells are resuspended in phosphate buffered saline (PBS) and introduced into the flowmeter. Rather than a continuous flow of the blood cell suspension, we induced two phase flow in order to capture these cells for further study. In two phase flow, two immiscible liquids in a microfluidic system meet at a junction and form alternating slugs of liquid6,7. PBS suspended white blood cells and air form microliter slugs that are sequentially irradiated with laser light. The addition of a surfactant to the liquid phase allows uniform slug formation and the user can create different sized slugs by altering the flow rates of the two phases. Slugs of air and slugs of PBS with white blood cells contain no light absorbers and hence, do not produce photoacoustic waves. However, slugs of white blood cells that contain even single CMCs absorb laser light and produce high frequency acoustic waves. These slugs that generate photoacoustic waves are sequestered and collected for cytochemical staining for verification of CMCs.

We have developed a flow cytometer using laser induced ultrasound to detect circulating melanoma cells as an early indicator of metastatic disease.

كشف وعزل خلايا الميلانوما تعميم استخدام Flowmetry الضوئي

Circulating tumor cells (CTCs) are those cells that have separated from a macroscopic tumor and spread through the blood and lymph systems to seed ...

Post Column Derivatization Using Reaction Flow High Performance Liquid Chromatography Columns

A protocol for the use of reaction flow high performance liquid chromatography columns for methods employing post column derivatization (PCD) is presented. A major difficulty in adapting PCD to modern HPLC systems and columns is the need for large volume reaction coils that enable reagent mixing and then the derivatization reaction to take place. This large post column dead volume leads to band broadening, which results in a loss of observed separation efficiency and indeed detection in sensitivity. In reaction flow post column derivatization (RF-PCD) the derivatization reagent(s) are pumped against the flow of mobile phase into either one or two of the outer ports of the reaction flow column where it is mixed with column effluent inside a frit housed within the column end fitting. This technique allows for more efficient mixing of the column effluent and derivatization reagent(s) meaning that the volume of the reaction loops can be minimized or even eliminated altogether. It has been found that RF-PCD methods perform better than conventional PCD methods in terms of observed separation efficiency and signal to noise ratio. A further advantage of RF-PCD techniques is the ability to monitor effluent coming from the central port in its underivatized state. RF-PCD has currently been trialed on a relatively small range of post column reactions, however, there is currently no reason to suggest that RF-PCD could not be adapted to any existing one or two component (as long as both reagents are added at the same time) post column derivatization reaction.

A protocol for the use of reaction flow high performance liquid chromatography columns for methods employing post column derivatization (PCD) is presented.

آخر العمود اشتقاق عن طريق رد الفعل أعمدة تدفق عالية الأداء اللوني السائل

A protocol for the use of reaction flow high performance liquid chromatography columns for methods employing post column derivatization (PCD) is ...

Curtain Flow Column: Optimization of Efficiency and Sensitivity

Active Flow Technology (AFT) is a form of column technology that increases the separation performance of a HPLC column through the use of a specially purpose built multiport end-fitting(s). Curtain Flow (CF) columns belong to the AFT suite of columns, specifically the CF column is designed so that the sample is injected into the radial central region of the bed and a curtain flow of mobile phase surrounding the injection of solute prevents the radial dispersion of the sample to the wall. The column functions as an 'infinite diameter' column. The purpose of the design is to overcome the radial heterogeneity of the column bed, and at the same time maximize the sample load into the radial central region of the column bed, which serves to increase detection sensitivity. The protocol described herein outlines the system and CF column set up and the tuning process for an optimized infinite diameter 'virtual' column.

Here, we present a protocol for the operation and optimization of Active Flow Technology (AFT) column in Curtain flow (CF) mode for enhanced separation performance.

الستار العمود تدفق: تحسين الكفاءة والحساسية

Active Flow Technology (AFT) is a form of column technology that increases the separation performance of a HPLC column through the use of a specially ...

Microfluidic Imaging Flow Cytometry by Asymmetric-detection Time-stretch Optical Microscopy (ATOM)

Scaling the number of measurable parameters, which allows for multidimensional data analysis and thus higher-confidence statistical results, has been the main trend in the advanced development of flow cytometry. Notably, adding high-resolution imaging capabilities allows for the complex morphological analysis of cellular/sub-cellular structures. This is not possible with standard flow cytometers. However, it is valuable for advancing our knowledge of cellular functions and can benefit life science research, clinical diagnostics, and environmental monitoring. Incorporating imaging capabilities into flow cytometry compromises the assay throughput, primarily due to the limitations on speed and sensitivity in the camera technologies. To overcome this speed or throughput challenge facing imaging flow cytometry while preserving the image quality, asymmetric-detection time-stretch optical microscopy (ATOM) has been demonstrated to enable high-contrast, single-cell imaging with sub-cellular resolution, at an imaging throughput as high as 100,000 cells/s. Based on the imaging concept of conventional time-stretch imaging, which relies on all-optical image encoding and retrieval through the use of ultrafast broadband laser pulses, ATOM further advances imaging performance by enhancing the image contrast of unlabeled/unstained cells. This is achieved by accessing the phase-gradient information of the cells, which is spectrally encoded into single-shot broadband pulses. Hence, ATOM is particularly advantageous in high-throughput measurements of single-cell morphology and texture &#8211; information indicative of cell types, states, and even functions. Ultimately, this could become a powerful imaging flow cytometry platform for the biophysical phenotyping of cells, complementing the current state-of-the-art biochemical-marker-based cellular assay. This work describes a protocol to establish the key modules of an ATOM system (from optical frontend to data processing and visualization backend), as well as the workflow of imaging flow cytometry based on ATOM, using human cells and micro-algae as the examples.

Microfluidic Imaging Flow Cytometry by Asymmetric-detection Time-stretch Optical Microscopy ATOM

This protocol describes the implementation of an asymmetric-detection time-stretch optical microscopy system for single-cell imaging in ultrafast microfluidic flow and its applications in imaging flow cytometry.

ميكروفلويديك تدفق التدفق الخلوي بواسطة غير المتماثلة الكشف الوقت تمتد المجهر الضوئي (أتوم)

Scaling the number of measurable parameters, which allows for multidimensional data analysis and thus higher-confidence statistical results, has been the ...

Engineering

A Modular Microfluidic Technology for Systematic Studies of Colloidal Semiconductor Nanocrystals

Colloidal semiconductor nanocrystals, known as quantum dots (QDs), are a rapidly growing class of materials in commercial electronics, such as light emitting diodes (LEDs) and photovoltaics (PVs). Among this material group, inorganic/organic perovskites have demonstrated significant improvement and potential towards high-efficiency, low-cost PV fabrication due to their high charge carrier mobilities and lifetimes. Despite the opportunities for perovskite QDs in large-scale PV and LED applications, the lack of fundamental and comprehensive understanding of their growth pathways has inhibited their adaptation within continuous nanomanufacturing strategies. Traditional flask-based screening approaches are generally expensive, labor-intensive, and imprecise for effectively characterizing the broad parameter space and synthesis variety relevant to colloidal QD reactions. In this work, a fully autonomous microfluidic platform is developed to systematically study the large parameter space associated with the colloidal synthesis of nanocrystals in a continuous flow format. Through the application of a novel translating three-port flow cell and modular reactor extension units, the system may rapidly collect fluorescence and absorption spectra across reactor lengths ranging 3 - 196 cm. The adjustable reactor length not only decouples the residence time from the velocity-dependent mass transfer, it also substantially improves the sampling rates and chemical consumption due to the characterization of 40 unique spectra within a single equilibrated system. Sample rates may reach up to 30,000 unique spectra per day, and the conditions cover 4 orders of magnitude in residence times ranging 100 ms - 17 min. Further applications of this system would substantially improve the rate and precision of the material discovery and screening in future studies. Detailed within this report are the system materials and assembly protocols with a general description of the automated sampling software and offline data processing.

Detailed herein are the operation and assembly protocols of a modular microfluidic screening platform for the systematic characterization of colloidal semiconductor nanocrystal syntheses. Through fully adjustable system arrangements, highly efficient spectra collection may be carried out across 4 orders of magnitude reaction time scales within a mass transfer-controlled sampling space.

وحدات تقنية موائع جزيئية لدراسات منهجية الغروية أشباه الموصلات نانوكريستالس

Colloidal semiconductor nanocrystals, known as quantum dots (QDs), are a rapidly growing class of materials in commercial electronics, such as light ...

Multicolor Fluorescence Detection for Droplet Microfluidics Using Optical Fibers

Fluorescence assays are the most common readouts used in droplet microfluidics due to their bright signals and fast time response. Applications such as multiplex assays, enzyme evolution, and molecular biology enhanced cell sorting require the detection of two or more colors of fluorescence. Standard multicolor detection systems that couple free space lasers to epifluorescence microscopes are bulky, expensive, and difficult to maintain. In this paper, we describe a scheme to perform multicolor detection by exciting discrete regions of a microfluidic channel with lasers coupled to optical fibers. Emitted light is collected by an optical fiber coupled to a single photodetector. Because the excitation occurs at different spatial locations, the identity of emitted light can be encoded as a temporal shift, eliminating the need for more complicated light filtering schemes. The system has been used to detect droplet populations containing four unique combinations of dyes and to detect sub-nanomolar concentrations of fluorescein.

Multicolor fluorescence detection in droplet microfluidics typically involves bulky and complex epifluorescence microscope-based detection systems. Here we describe a compact and modular multicolor detection scheme that utilizes an array of optical fibers to temporally encode multicolor data collected by a single photodetector.

متعدد الألوان كشف الإسفار عن القطرة على microfluidics عن طريق الألياف البصرية

Fluorescence assays are the most common readouts used in droplet microfluidics due to their bright signals and fast time response. Applications such as ...

Microfluidic Platform with Multiplexed Electronic Detection for Spatial Tracking of Particles

Microfluidic processing of biological samples typically involves differential manipulations of suspended particles under various force fields in order to spatially fractionate the sample based on a biological property of interest. For the resultant spatial distribution to be used as the assay readout, microfluidic devices are often subjected to microscopic analysis requiring complex instrumentation with higher cost and reduced portability. To address this limitation, we have developed an integrated electronic sensing technology for multiplexed detection of particles at different locations on a microfluidic chip. Our technology, called Microfluidic CODES, combines Resistive Pulse Sensing with Code Division Multiple Access to compress 2D spatial information into a 1D electrical signal. In this paper, we present a practical demonstration of the Microfluidic CODES technology to detect and size cultured cancer cells distributed over multiple microfluidic channels. As validated by the high-speed microscopy, our technology can accurately analyze dense cell populations all electronically without the need for an external instrument. As such, the Microfluidic CODES can potentially enable low-cost integrated lab-on-a-chip devices that are well suited for the point-of-care testing of biological samples.

We demonstrate a microfluidic platform with an integrated surface electrode network that combines resistive pulse sensing (RPS) with code division multiple access (CDMA), to multiplex detection and sizing of particles in multiple microfluidic channels.

منصة ميكروفلويديك مع تعدد كشف الالكترونية لتتبع المكانية من الجسيمات

Microfluidic processing of biological samples typically involves differential manipulations of suspended particles under various force fields in order to ...

Use of Dual Optical Tweezers and Microfluidics for Single-Molecule Studies

Visual biochemistry is a powerful technique for observing the stochastic properties of single enzymes or enzyme complexes that are obscured in the averaging that takes place in bulk-phase studies. To achieve visualization, dual optical tweezers, where one trap is fixed and the other is mobile, are focused into one channel of a multi-stream microfluidic chamber positioned on the stage of an inverted fluorescence microscope. The optical tweezers trap single molecules of fluorescently labeled DNA and fluid flow through the chamber and past the trapped beads, stretches the DNA to B-form (under minimal force, i.e., 0 pN) with the nucleic acid being observed as a white string against a black background. DNA molecules are moved from one stream to the next, by translating the stage perpendicular to the flow to enable the initiation of reactions in a controlled manner. To achieve success, microfluidic devices with optically clear channels are mated to glass syringes held in place in a syringe pump. Optimal results use connectors permanently bonded to the flow cell, tubing that is mechanically rigid and chemically resistant, and which is connected to switching valves that eliminate bubbles that prohibit laminar flow.

Visual, single-molecule biochemistry studied through microfluidic chambers is greatly facilitated using glass barrel, gas-tight syringes, stable connections of tubing to flow cells, and elimination of bubbles by placing switching valves between the syringes and tubing. The protocol describes dual optical traps that enable visualization of DNA transactions and intermolecular interactions.