Name: tuning a parallel segmented flow column and enabling multiplexed detection
Uploaded: 2015-12-15T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 1 s
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This work was supported by UWS and ThermoFisher Scientific. One of the authors (DK) acknowledges the receipt of an Australian Postgraduate Award.

Hinweis: Dieses Protokoll enthält eine Anleitung, wie man ein PSF-Säule auf einem HPLC-System in Verbindung mit mehreren Detektoren zur Mehrfachdetektion zu verwenden. Das Protokoll geschrieben wurde unter der Annahme der Leser grundlegende Kenntnisse und Erfahrung in der Chromatographie und HPLC verschiedenen Nachweismethoden. Achtung: Bitte den Sicherheitsdatenblätter (MSDS) für alle Materialien und Reagenzien beziehen sich vor der Verwendung (dh MSDS für Methanol). Achten Sie darauf, den Einsatz aller geeigneten Sicherheitspraktiken beim Umgang mit Lösungsmitteln und High Performance Liquid Chromatography (HPLC) Laufmittel. Stellen Sie sicher, angemessene Nutzung von Engineering-Kontrollen der HPLC, Analysenwaage und Detektor Instrumentierung, und sorgen für die Verwendung von persönlicher Schutzausrüstung (Schutzbrille, Handschuhe, Labormantel, in voller Länge Hosen und geschlossene Schuhe). 1. Setup-HPLC-Instrument <ol><li> Bereiten Sie die HPLC-Instrument mit hochreinem Wasser (zB 100% Milli-Q-Wasser) für line A und 100% Methanol Linie B als mobile Phase und bereinigen die Pumpen nach Hersteller Anforderung. Wenn eines der verwendeten Detektoren MS, da es hier mit 0,1% Ameisensäure zu beiden mobilen Phasen A und B. </li><li> Die HPLC instrumental Komponenten und Detektoren, wie in 2 gezeigt an. Dies erfordert bequeme Platzierung der Detektoren in bezug auf die Säule, so dass das Totvolumen zwischen dem Detektor und Spalte zu minimieren. Flexibilität in das HPLC-System-Konfiguration ist wünschenswert. </li></ol> 2. Richten von UV-Vis und MS-Detektoren <ol><li> Stellen Sie die UV-Vis-Detektor auf die gewünschte Wellenlänge abhängig von der interessierenden Probe (beispielsweise 280 nm). </li><li> Legen Sie die MS-Detektor im positiven Modus für die Gesamtionenzahl (TIC) Analyse mit Full Scan-Erfassungsverfahren. Auch die folgenden MS-Parameter entsprechend anpassen: Verdampfertemperatur 500 ° C, Kapillartemperatur 350 ° C Mantelgas mit einer Rate von 60 Einheiten, Hilfsgasstrom eingestellt40 und fegen Gasstrom bei 5 Einheiten und Spritzspannung 3,5 kV. Diese Einstellungen können später für spezifische Benutzeranforderungen abhängig von der untersuchten Probe eingestellt werden. </li></ol> 3. Herstellung von 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl Radical (DPPH •) Reagenz-Setup von DPPH • System-Detektor <ol><li> Wiegt 25 mg DPPH • und lösen sich in 250 ml Methanol in einem volumetrischen Kolben. </li><li> Fügen Sie 250 ul von Ameisensäure zu dem DPPH • Reagenz. Bedecken Sie den Kolben in der Folie die Einwirkung von Licht zu verhindern. </li><li> Beschallen den Kolben, der die DPPH • Reagenz für 10 min. </li><li> Spülen Sie die DPPH • Pumpe mit der vorbereiteten DPPH • Reagenz gemäß Hersteller Anforderung. </li><li> Das DPPH • System nach Figur 2 durch Befestigen der Pumpleitung zu dem Einlaß eines T-Stück einzustellen. </li><li> Bringen Sie ein 100 ul Reaktionsschlange zu the Auslass des T-Stücks und das andere Ende der Reaktionsspule zum Detektor. </li><li> Encase Reaktionsspule in einer Säulenheizung und stellen Sie die Spaltenheizungstemperatur bis 60 ° C. </li><li> Stellen Sie die DPPH • UV-Vis-Detektor bis 520 nm. </li></ol> 4. Aufbau von PSF Spalte <ol><li> Verbinden des Einlasses des PSF Spalte zu der HPLC-Instrument. </li><li> Verbinden Sie den zentralen Anschluss mit dem MS-Detektor, mit einem 15 cm Länge von 0,13 mm id Schlauch. </li><li> Verbinden einer Peripherieschnittstelle zu der UV-Vis-Detektor unter Verwendung einer 15 cm-Länge von 0,13 mm id Schläuche. </li><li> Schließen Sie ein anderes Peripherieschnittstelle an das T-Stück des DPPH • Detektionssystem mit einem 15 cm Länge von 0,13 mm id Schlauch. </li><li> Blockieren Sie die unbenutzte Peripherieschnittstelle unter Verwendung einer Säule Stopper. </li><li> Bringen die Strömungsgeschwindigkeit des HPLC-Pumpe auf 1 ml min -1 auf 100% der Linie B - 100% Methanol (0,1% Ameisensäure). </li><li> Äquilibrieren der Säule mit dem 100% Methanol Mobil phase 20 Minuten für eine 4,6 mm ID x 250 mm Länge Spalte. Diese Zeit wird entsprechend den Abmessungen der anderen Spalten der Benutzer verwenden kann, skaliert. </li></ol> 5. Einstellen des PSF Spalte für Mehrfachanalysen <ol><li> Messen Sie die Gesamtmasse von mindestens zwei leere Sammelgefäße (eine für den Anschluss mit dem UV-Vis-Detektor und eine für die DPPH • Detektor) mit einer Analysenwaage. </li><li> Sammeln mobile Phase von der UV-Vis und den DPPH • Anschlüsse in zwei separate, vorgewogen Sammelgefäße (5.1). Notieren Sie sich die Zeit für die Sammlung. Sammeln Sie mindestens 500 mg des Lösungsmittels in jedem Gefäß. </li><li> Wiegen Sie die Sammelgefäße und bestimmen die Masse der mobilen Phase. Angesichts der Dichte von Methanol 0,791 g ml -1, bestimmen das Volumen der von jedem Port gesammelt mobilen Phase. </li><li> Mit dem Unterschied, das heißt, Nennpumpenaggregat Flussrate abzüglich der Fließgeschwindigkeit durch das DPPH • und UV-Vis Detector Flussöffnungen, den Volumenstrom zu dem MS-Detektor. Express jedem Strömungs Anteils als Prozentsatz des Gesamtdurchflusses. Hinweis: Im Idealfall sind die Strömungsprozente: um die MS 18% der Gesamtströmungsrate, um die UV-Vis 22%, auf das DPPH • Detektor 60%. </li><li> Wenn nicht, die Durchflussprozentsätze durch Änderung der Gegendruck auf die UV-Vis-Detektor. Zum Beispiel, wenn der Ablauf zu dem UV-Vis zu hoch ist, zu verringern, den Anteil durch Zugabe Eine 15 cm Schnitt von 0,13 mm id Schlauch mit dem Auslaß des UV-Vis-Detektor. Wiederholen Sie die Schritte 5.1 bis 5.5. </li></ol> 6. Schluss Setup-Bedingungen <ol><li> Die Durchflussrate des DPPH • Reagenzienpumpe zu der gleichen Strömungsgeschwindigkeit Verlassen der Austrittsöffnung zu der DPPH • Detektor verbunden. Anmerkung: Die PSF Säule mit UV-Vis gemultiplext DPPH • MS und ist nun bereit für die Analyse. </li></ol>

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	<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.

Diese Studie umfasst die Charakterisierung und Profilierung von Kaffee unter Verwendung von HPLC mit Multiplex-Nachweis unter Verwendung eines parallelen segmentierten Flusses (PSF) Spalte. Multiplex HPLC mit PSF Säulen ermöglicht die Charakterisierung und Identifizierung der wichtigsten chemischen Einheiten durch eine Verringerung der Daten Komplexität der Probe unter Gewinnung einen höheren Grad der molekülspezifischen Information in einem Bruchteil der Zeit, die unter Verwendung von herkömmlichen Mehrfachnachwe...

Aktive Flow Technology Columns Aktive Flow-Technologie (AFT) Chromatographiesäulen wurden kürzlich entwickelt, um Ineffizienz bei Trennungen mit Flußheterogenität 1-6 zu überwinden und auch zu Mehrfachdetektion zu ermöglichen. In diesem speziellen Kommunikations wir ausführlich die Betriebsprozess der parallel segmentiert Strom (PSF) Säule mit Multiplex-Detektion. Die wichtigsten funktionalen Vorteile der PSF Spalte sind: (1) die Strömung von der radialen Mittelbereich des Säulenbett von dem Peripheriegerät oder Wandbereich der Strömung isoliert ist, (2) das Volumen der mobilen Phase, die durch ein Erfassungs verarbeitet werden müssen, Quelle reduziert wird, und (3) Detektion Quellen können gemultiplext werden, um Probeninformationen ohne Einträufeln Detektionsverzögerungen für jeden Erfassungsvorgang oder nachfolgend erfordern die Spaltung eines Nachsäulenderivatisierung Strömung 7,8 erweitern. Das Schlüsselmerkmal in der Gestaltung der PSF Spalte, die eine ermöglichtV orteil gemultiplexter Detektion ist die neuartige Auslaßarmatur und Fritte Montage. 1 ist eine Fotografie des AFT Spalte im Vergleich zu einem herkömmlichen Spalte. Es ist wichtig zu verstehen, dass das Spaltverfahren unter Verwendung von parallelen segmentierten Flusssäulen ist nicht die gleiche wie Nachsäulenderivatisierung Strömung Spaltung erhalten. In einer post-Säule Strömung spaltete die gesamte Probe-Band von der Vorderkante zu den Extremitäten des Schwanzes wird gleichmäßig abgetastet (dh axial), wodurch, gleich in Bezug auf Effizienz und Empfindlichkeit jeder Strömungsstrom; der Betrag der Empfindlichkeit wodurch er geteilt durch die Anzahl spaltet. In PSF jedoch die Spaltprozess tastet das Band radial, axial nicht. Als solche sind die zentrale Öffnung tastet das Peakspitzen - die konzentrierten Bereich des Peaks. Somit ist die Empfindlichkeit hier höchste als Peak nicht durch die diffuse Tailing Bereich verdünnt. Die Probe durch Elution von den peripheren Ports ist nicht so effizient wie in der CentraL-Zone, aber, da das Band radial abgetastet, anstatt axial, ist die Breite der Spitze geringer als es der Fall für einen Abtastprozeß, der die Spitze in der Axialrichtung teil, dh eine Nachsäulenderivatisierung aufgeteilt werden. Daher ist die Empfindlichkeit mit einem konzentrationsabhängigen Detektor wird nicht reduziert. In der PSF-Spalte umfasst die Auslaßarmatur mehreren Austrittsöffnungen und an der Innenseite dieses Endstück ist ein ringförmiger Fritte gebracht. Der innere Abschnitt dieses ringförmigen Fritte Kanäle strömen aus der Kolonne über den radialen zentralen Auslaßöffnung, während der äußere radiale Teil der Auslassfritte Kanäle strömen aus der Kolonne über den peripheren Wandbereich oder Austrittsströmungsöffnungen. Die inneren und äußeren Abschnitte des Auslassfritte werden durch eine undurchlässige Barriere, die Querströmung zwischen diesen Strömungsbereichen 2 verhindert getrennt. Als Folge dieser Konstruktion der zentrale radiale Strömung durch das Säulenbett wird von den Wandbereich fließen ins abgetrenntide die Spalte. Der relative Anteil der Strömung aus diesen beiden Bereichen kann auf fast jedem gewünschten Verhältnis durch Druckregelung, um verschiedene funktionale Aspekte der Säule Technik wie Trennleistung oder die Nachweisempfindlichkeit zu optimieren variiert werden. Im wesentlichen stellt diese Konstruktion effektiv in dem größeren Format Spalte eine Spalte &quot;virtuelle&quot;, mit einem engeren Innendurchmesser und damit die Funktionen der Spalten als eine wahre wandlosen Spalte Überwindung Säulenbett Heterogenität und die Wandeffekte 9,10. Die Hauptvorteile der PSF-Säulen sind Verbesserungen in Säuleneffizienz, Minimierung des Lösungsverarbeitung zur Detektion Quelle (n) und damit eine Mehrfachdetektion. Ist jedoch ein zusätzlicher Vorteil, dass seit der Tailing und Fronting Regionen jeder Band aus dem Gesamt Elution entfernt Profile den gelösten Stoff bei Elution oder Detektion in einer höheren Konzentration, als es sonst für die gleichen s einzuhalten vorhanden istolut Einspritzung und der Konzentration Last auf einer herkömmlichen Säule, in Abhängigkeit von der Segmentierung Verhältnis eingesetzt. Als Folge gibt es oft eine Verstärkung der Signalintensität für Trennungen auf PSF Spalten 2 geführt beobachtet. In der Tat, wenn die Segmentierungsverhältnis so eingestellt wird, dass 25% der Strömung tritt aus jedem der vier Ausgangsanschlüsse, die Signalstärke, die mit ultraviolettem (UV) Detektion beobachtet weist praktisch genau die gleiche Signalintensität offensichtlich unter Verwendung eines herkömmlichen Spalte, wo die gesamte (100%) der mobilen Phase analysiert 7. Ferner eine Feinabstimmung des Austrittsverhältnis zwischen der zentralen und Wandströmungsbereiche ermöglicht die Säuleneffizienz zu optimieren. (1) die Durchflussrate, (2) die Segmentierung Verhältnis, und (3) der gelöste Stoff Retentionsfaktor: Die Gewinne in der Säuleneffizienz mit AFT Spalten können nicht auf einen einzelnen Wert anzugeben, da diese Effizienzgewinne sind eine Funktion der drei Faktoren zu beachten . Dennoch Effizienzgewinne im Vergleich zu konventionelle Spalten sind fast immer beobachtet und manchmal diese Gewinne sind mehr als 100% der Zahl der theoretischen Trennstufen 1,2. Durch die Manipulation der die Segmentierungsverhältnis erlaubt es dem Analysten effektiv anzupassen den Durchmesser der Säule &quot;virtuelle&quot;, und dies ist ein wichtiger Faktor in Bezug auf die Erkennung aktiviert. Beispielsweise wird eine virtuelle Durchmesser (id) -Säule 2,1 mm Innen aus physikalischer 4,6 mm ID-Säule hergestellt wird, wenn die Segmentierungsverhältnis 21% der mobilen Phase eluiert von der radialen zentralen Austrittsöffnung. Unter diesen Bedingungen führt die 2,1 mm-ID-Säule virtuelle mit einer Effizienz, die mehr als 70% größer ist als die herkömmlichen 2,1 mm-ID-Säule sein kann, abhängig von Durchflussmenge, und Stoffretentionsfaktor 10. Die aktuelle PSF Spalte Design, das für die Multiplex-Nachweis verwendet wird, umfasst ein 4-Port Auslassfitting, aber die Spalte kann versehen sein mit einem 2-Port-End-Montage auch begrenzt jedoch diese Erkennung to nur zwei Detektoren. Der Grundbetrieb dieser Spalten ist jedoch derselbe, außer daß vier Detektoren gleichzeitig zu dem 4-Port-Auslass PSF Spalte der Geltungsbereich zur Mehrfachdetektion gekoppelt werden. Abgesehen von Pre-und Post-Säule Verbindungsschläuche, die nur zusätzliche Anforderungen, um eine PSF Kolonne betrieben wird Schlauch bis in die Rand Auslassöffnungen verbunden werden kann, und ein Mittel, mit dem die Menge der mobilen Phase, die durch jedes Rohr gemessen werden kann, typischerweise entweder eine Massenmessung oder eine volumetrische Messung. Zur Erleichterung der Tuning, sollte der Innendurchmesser aller Abströmung Schläuche die gleiche sein. Das Strömungsverhältnis zwischen den peripheren und radialen zentralen Austrittsöffnungen wird dann durch die Verwendung von Druckregelung, indem einfach die Länge der Rohrleitung auf der Umfangsauslaufarmatur oder die Länge der Rohrpost Detektor auf der radialen zentralen Auslassöffnung befindet variiert. Multiplex-Nachweis unter Verwendung PSF Columns </strong&gt; Ein wichtiger Vorteil der PSF Spalten ist, dass jede der Austrittsaustrittsöffnungen können direkt auf ein Erfassungsquelle verbunden werden, wodurch Multiplex-Detektion. In einem gut gestalteten Nachweissystem eine einzelne Analyse mit Mehrfachdetektion können sachdienliche Informationen in Bezug auf die Art der Komponenten in der Probe bereitzustellen. Wichtig ist, dass zerstörende und zerstörungsfreie Prüfungen an genau der gleichen Zeit durchgeführt werden kann, ohne Erfassungsverzögerung. Dies ermöglicht die absolute Zuordnung von zum Beispiel Antioxidationsmittel mit DPPH • Reagens mit Komponenten beobachtet mit UV- und / oder Massenspektrometrie (MS) Erfassungsantworten 7,11 eluieren. Daher können vier unabhängigen Detektoren gleichzeitig mit entsprechenden Anteilen der Strömung zu jeder Detektor über jede der vier Auslaßöffnungen gerichtet betrieben werden. Da die Strömung durch diese Anschlüsse können Sie bequem die Menge des gelösten Stoffes Erreichen einer der Detektoren eingestellt werden können, um Anzug angepasst werdendie Empfindlichkeit des gegebenen Detektor Quelle. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass die effizienteste Migration gelöster Stoff ist durch die radiale zentrale Auslaßöffnung beobachtet. Jedes der Peripheriegerätetore gleichwertige Abscheidegrad, die, wenn sie zu 25% durch jeden Port wird, ist nur geringfügig weniger effizient als eine herkömmliche Säule. Als solches ist es wichtig, dass das Mengendetektor eingestellt Probe von der radialen zentralen Austrittsöffnung zu analysieren. Beim Einrichten eines PSF Kolonne zwecks Multiplexdetektion gibt es eine Reihe von Überlegungen, die vorgenommen werden, um effiziente und hochwertige Ergebnisse erzielt werden müssen; dh Rohrabmessungen für jeden Port, Wahl, welche Port für einen Detektortyp und Durchflusseinstellung. Rohr Abmessungen für jeden Port In der Chromatographie spielt die Länge des Pfostens Spalte Schlauch eine entscheidende Rolle in der Effizienz und Leistung der Trennung. Große dead-Volumen infolge der langen oder breiten id Schlauch vom Säulenausgang zum Detektor wird in einem Verlust an Effizienz, Auflösung und Empfindlichkeit führen. Somit entsprechende Schlauchdimensionen bei der Einrichtung der PSF Spalte das maximale Potential der Bereitstellung effiziente Trennung zu gewährleisten und gleichzeitig die Vorteile des Multiplex erreichen, verwendet werden. Port-Detektor Figur 2 ist eine Darstellung eines beispielhaften Aufbau des Multiplexdetektion (Ultra Violet-Visible (U-Vis), Massenspektrometer (MS) und 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH •) Erkennung). Die Abbildung zeigt die zentrale Port wird der MS-Detektor angebracht ist, während die DPPH • und UV-Vis-Detektoren sind mit den peripheren Ports angeschlossen. Da die MS ist die empfindlichen Detektor der drei, zu fließen, um diesen Detektor wurde von der zentralen Auslassöffnung gerichtet ist. Wie DPPH • Erkennung ist selektiv auf die Presence von Antioxidantien und die am wenigsten empfindliche und besonders tolerant gegenüber der Bandverbreiterung, fließen, um diesen Detektor wurde von einer Peripherieschnittstelle gerichtet ist. Das UV-Vis war ein Sekundär &quot;Generika&quot; Detektors, so fließt dieser Detektor wurde von einer zweiten Peripherieschnittstelle gerichtet ist. Flow Adjustment Sobald die geeignete Rohre ist von einem Port zu Detektor angebracht ist, sind die Austrittsströmung von jedem der Detektoren auf das erforderliche Maß eingestellt werden kann. Ein einfacher Weg, um die Menge der Strömung, die aus von jedem Detektor zu messen, ist die Menge der mobilen Phase, die durch jeden Anschluss über einen gegebenen Zeitraum eluiert wiegen. So kann der Prozentsatz Fluss bestimmt werden, und die Strömungsverhältnisse kann entweder durch Verkürzung oder Verlängerung der Schlauch an der Ausgangsleitung auf die Detektoren angebracht entsprechend den Anforderungen der Detektoren der Wahl zu entsprechen angepasst werden. Verschiedene Detektoren verschiedene Anforderungen der Strömung beispielsweise die Durchflusszelle voneinen Fluoreszenzdetektor (FLD) nicht Strömungsgeschwindigkeit begrenzt, aber es muss darauf geachtet werden, einen Überdruck von der Strömungszelle zu vermeiden. Damit die Regelung von Strömung durch das FLD wird normalerweise durch Einstellen des Druckabfalls über der anderen Detektoren und der Rest der Strömung gelangt dann durch die FLD erreicht. Ein Detektor, der empfindlich für die Menge der Strömung, die abgegeben wird, ist die MS. Im Allgemeinen können aktuelle High-End-Massenspektrometer leicht verarbeiten rund 1 bis 1,5 ml / min mäßig wässrige mobile Phase. Oberhalb dieser Durchflussrate kann Hochwasser der Quelle machen die MS nicht mehr funktioniert. Allerdings ist die Nachweisempfindlichkeit in den meisten Massenspektrometer unter Verwendung von niedrigeren Durchflussraten profitiert; damit die PSF Stromteilung Funktionen sind sehr nützlich für Anwendungen mit MS-Detektion. Hohe Säulenvolumenströmen verwendet werden, aber mit Raumbelastungen niedrig, um den MS-Detektor transportiert. Abstimmen der Strömung zu dem MS-Detektor muss jedoch durch Einstellen des Druckabfalls vor dem gemacht werdenMS-Detektor, sondern als Beitrag MS. Hier ist die Verwendung von engen Bohrung Schlauch (0,1 mm id) sehr nützlich, da der Druck leicht ohne Zugabe unangemessen Totvolumen eingestellt werden. Abhängig von der Art des Detektors die Einstellung der Segmentierungsverhältnis kann entweder vor oder nach dem Detektor durchgeführt werden. Wenn ein zerstörungsDetektor, wie zum Beispiel UV-Vis verwendet wird, würde die Strömung in Prozent gemessen und abgestimmt Postdetektor sein. Wenn ein einzelner destruktiven Detektor ist in dem Multiplex-Einrichtung verwendet, die Durchflussprozent durch Rück Berechnung in Bezug auf andere Port Flussprozentsätze festgelegt. Ein Reagenz, basierend Detektor wie DPPH • verwendet wird, wird die Strömungs Prozent gemessen Post-Detektor ohne die Zugabe von Reagens; und wenn zwei oder mehr destruktiv Detektoren verwendet werden, dann das Strömungsverhältnis wird pre-Detektor gemessen. Detection-Systeme, die zusätzliche Instrumentierung, wie DPPH • erfordern, werden zusätzliche Systemdruck, die die Strömung verändern kannProzent einmal, um das Erfassungssystem angebracht ist. Daher sollten sich sorgfältig überlegen, Systemdruck von einer destruktiven Detektor, bei der Einstellung Durchflussprozent Pre-Detektor bezahlt werden. Unabhängig von der Stromverhältnis, das durch einen der Ports festgelegt ist, sollten quantitative Informationen über entsprechende Standardisierung erreicht werden. Sobald die Strömungsverhältnisse eingestellt werden, jedoch sind sie robust, und sie haben nicht einmal unter Gradientenelution Bedingungen 7 zu ändern, Das dieses Manuskript beiliegenden ausführlichen Video-Protokoll soll zeigen, wie man eine PSF Spalte Funktionieren in einem Multiplex-Modus der Erkennung verwenden und Melodie.

<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.

Ein Multiplex-HPLC-Analyse wurde unter Verwendung eines AFT-Spalte in PSF-Modus (Abbildung 1) durchgeführt und wie in Abbildung 2 dargestellt eingestellt. Erlaubt Diese Art von Setup eine Kaffeeprobe gleichzeitig mit UV-Vis, DPPH • und MS in Gesamt analysiert werden Ion Count (TIC) Modus. Die Verbindungen der Kaffeeprobe, die DPPH • reagierte könnte dann leicht bis in den UV-Vis und MS angepaßt werden - TIC Antworten basierend auf der Ausrichtung der Halteze...

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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.

Abstimmen eines Parallel Segmented Flow Säule und Aktivieren von Mehrfachanalysen

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

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Research

JoVE Journal

Chemistry

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

Serie: 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.

Parallel-Platten-Flow-Kammer und Continuous Flow Circuit endothelialen Vorläuferzellen unter Laminar Flow Schubspannung Bewerten

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 ...

Forschung

Biotechnik

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.

Fluoreszenz-Nachweisverfahren für Mikrofluidik-Tropfen-Plattformen

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.

Erkennung und Isolierung von zirkulierenden Melanomzellen mit Photoakustische Flowmetrie

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.

Nachsäulenderivatisierung Mit Reaktionsfluß 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 ...

Chemie

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.

Vorhang-Flow-Säule: Optimierung der Effizienz und Empfindlichkeit

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.

Mikrofluidische Imaging-Durchflusszytometrie durch asymmetrische Detektion Zeitstreck-Optische Mikroskopie (ATOM)

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

Ingenieurwesen

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.

Eine modulare mikrofluidische Technologie für systematische Studien von kolloidalen Halbleiter-Nanokristallen

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.

Mehrfarbenfluoreszenzdetektion für Droplet Mikrofluidik Verwendung von 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 ...

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.

Mikrofluidik-Plattform mit Multiplexed elektronische Sensoren für Raumverfolgung von Partikeln

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.