Estamos agradecidos por el apoyo financiero proporcionado por la Universidad Nacional de Singapur (R-143-000-645-112, R-143-000-665-114) y GSK-EDB (R-143-000-687-592).

Consulte todas las hojas de datos seguridad material (MSDS) antes de manipular cualquier posible productos químicos tóxicos y cancerígenos. Realizar evaluaciones de riesgo apropiado antes de iniciar cualquier reacción, incluyendo el uso de controles, como campanas y cilindros de gas, así como usar equipo de protección personal suficiente de ingeniería. Una formación adecuada debe realizarse antes de utilizar cualquier gas altamente inflamables para evitar accidentes causados por mal manejo de los cilindros de gas.
1. gas involucrado reacción2
<ol>
	<li>Preparación del tanque de acetileno Regulador de gas sistema de tanque de acetileno a 20 psi (137895 Pa), por encima de la presión deseada de 5 psi (34474 Pa) utilizado en el sistema. 
	Nota: Consulte la figura 1 sobre más detalles del configurar el regulador de gas. 
	Nota: Regulador de contrapresión (BPR) se encuentra en el extremo del tubo, consulte la figura 2 y 3 para más detalles sobre la configuración SFMT.</li>
	<li>Preparación de solución 4-iodoanisole
	<ol>
		<li>Agregar una barra de agitación magnética de 10 mm en un matraz de fondo redondo de 10 mL.</li>
		<li>Mide 58,5 mg 4-iodoanisole con una balanza de pesaje y transferir al matraz de fondo redondo. 
		PRECAUCIÓN: Haluros de arilo son irritantes y pueden ser perjudiciales. Consulte las MSDS correspondientes antes de proceder.</li>
		<li>Añadir 8,5 mg Pd (PPh3)2Cl2, yoduro de cobre (i) de 1.0 mg, magnesio 21,0 1, 3, 5-Trimetoxibenceno (estándar interno) y 80 μl de N, N-Diisopropylethylamine (DIPEA) en el mismo matraz de fondo redondo. Añadir aproximadamente 2,5 mL de dimetilsulfóxido (DMSO) al matraz de fondo redondo. 
		PRECAUCIÓN: PD (PPh3)2Cl2, yoduro de cobre (i), DIPEA son irritantes y pueden ser perjudiciales. Consulte las MSDS correspondientes antes de proceder. 
		PRECAUCIÓN: 1, 3, 5 Trimetoxibenceno son inflamables y volátiles. Mantener alejado de fuentes de ignición. 
		PRECAUCIÓN: DMSO es una sustancia química tóxica. Consulte las MSDS correspondientes antes de proceder.</li>
		<li>El matraz de fondo redondo con una membrana de goma del sello y se mezcla revuelva en una placa de calor a temperatura y presión hasta que todos los sólidos se disuelvan. 
		Nota: Sonicación más puede hacerse para asegurar una solución homogénea.</li>
		<li>Desgasificar la mezcla de reacción con un globo lleno de argón durante aproximadamente 15 minutos manteniendo una constante agitación en la placa de calor. Retirar ambas agujas después de 15 minutos para asegurar un ambiente inerte en el matraz de fondo redondo. 
		Nota: Consulte figura 4 detalles sobre degas procedimiento.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Mezcla de capa de gas líquido en el reactor SFMT
	<ol>
		<li>Extraiga toda la mezcla de reacción del matraz de fondo redondo con una jeringa de acero inoxidable de 8 mL conectada a una aguja larga a través de un conector de aguja a través de la membrana de goma. Retire la aguja y conecte la jeringa de acero inoxidable a la bomba de jeringa. Conectar la jeringa a los alkanes de Perfluoroalkoxy de alta pureza (HPFA) tubería (diámetro 1/16", diámetro interior 0.03", 300 cm, volumen = 1,37 mL) a través de un conector en T. 
		Nota: Utilice un conector de aguja para conectar tanto el acero inoxidable y largo de la aguja, consulte la figura 5 para más detalles sobre el uso del conector de la aguja. 
		Nota: Todas las burbujas de aire se debe quitar de la jeringa de acero inoxidable antes de conectar la bomba de jeringa. 
		Nota: Asegúrese de que todos los tubos son apretar antes de conectar la mezcla de reacción a la puesta a punto para reducir la exposición del aire, véase figura 2 y 3 las conexiones para la tubería.</li>
		<li>Establece el caudal de la bomba de jeringa en 300 μL/min para la mezcla de reacción se bombea en el tubo de la HPFA. Ajustar el caudal de acetileno con la válvula de aguja de relación 1:1 líquido: gas a lo largo de los tapones. Equilibrado de la relación se mantuvo hasta que se llene el tubo de la HPFA con reactivos del slug de líquido/gas. 
		PRECAUCIÓN: El acetileno es muy inflamable. Mantener alejado de fuentes de ignición. 
		Nota: BPR se coloca en el frasco de la acetona antes de purgar la tubería con gas de acetileno. 
		Nota: Purgar la tubería con gas acetileno primero hasta que la burbuja se observa en el frasco de la acetona para el BPR asegurar que la presión se acumula dentro del reactor SFMT antes de bombear la mezcla de reacción en el reactor SFMT. Para mejor ilustración de la relación de líquido: gas consulte la figura 6 .</li>
		<li>Cerrar la válvula al final cuando había inyectado el líquido en la tubería de la HPFA o líquido empieza a gotear del BPR. Bomba en acetileno más hasta que el líquido detiene en la tubería para mantener la presión dentro de la tubería. Cierre la válvula en el punto de inicio y cierre la válvula de aguja, una vez finalizado. Transferir la configuración entera en el baño del aceite e incubar durante 2 horas. 
		Nota: Las válvulas se mantienen por encima del baño de aceite para evitar la contaminación de aceite de silicona. 
		Nota: Calentar previamente el baño de aceite a la temperatura deseada antes de transferir el reactor SFMT a él.</li>
		<li>Después de 1 hora, bomba de la mezcla de reacción en un vial de 10 mL con una jeringa de acero inoxidable de 8 mL. Llene una jeringa de acero inoxidable de 8 mL con éter dietílico (aproximadamente 4,0 mL) para lavar cualquier residuo en el tubo. 
		PRECAUCIÓN: Éter etílico es altamente inflamable. Manténgalo alejado de toda fuente de ignición. 
		Nota: Hexano podría utilizarse para lavar el aceite de silicona antes de continuar para evitar la contaminación para los pasos posteriores.</li>
		<li>Saturada de NH4Cl solución acuosa (4,0 mL) fue añadido a la capa orgánica combinada, seguida de una extracción líquido-líquido con éter dietílico de 1.5 mL, con la ayuda de un embudo. 
		PRECAUCIÓN: NH4Cl puede ser perjudicial. Consulte las MSDS correspondientes antes de proceder.</li>
		<li>Realizar un análisis de espectro de masas (GC-MS) de la cromatografía de gases con la capa orgánica para determinar el rendimiento. 
		Nota: 1, 3, 5 Trimetoxibenceno se agregó en el paso 1.2.3 como estándar interno. 
		Nota: Una curva de calibración estándar interno fue complot con diversa masa del producto para obtener una curva de regresión lineal. El rendimiento del producto se interpola de la curva de regresión lineal. Consulte la ref 2 para más detalles sobre la curva de calibración.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2.Reacción mediada por la foto5
<ol>
	<li>Añadir 30,8 mg benzylidenemalonitrile, 4,1 mg 9-Mesitilo-10-methylacridinium perclorato, 67,3 mg tetramethylethylene y dicloroetano de 2.0 mL en un vial de 10 mL silicona septa. 
	PRECAUCIÓN: Perclorato de 9-Mesitilo-10-methylacridinium, tetramethylethylene, Benzylidenemalonitrile y dicloroetano son altamente inflamables. Manténgalo alejado de toda fuente de ignición.</li>
	<li>Degas de unos 15 minutos con el globo lleno de argón. Retirar ambas agujas después de 15 minutos para asegurar un ambiente inerte dentro del frasco. 
	Nota: Consulte figura 4 detalles sobre degas procedimiento.</li>
	<li>Purgar la tubería HPFA (D.E. 1/16", diámetro interior 0.03", 340 cm, volumen = 1,5 mL) con gas de argón durante aproximadamente 5 minutos por conexión directa del reactor SFMT al cilindro de gas argón con un cuerpo de Unión PEEK. Cierre ambas válvulas para atrapar el gas de argón dentro de la tubería de la HPFA después de alcanzar el indicador tiempo de 5 minutos. 
	Nota: Para más detalles sobre el uso de la OJEADA de Unión cuerpoconsulte la figura 5 .</li>
	<li>Con una jeringa desechable de 3 mL conectada una aguja larga, extraer la mezcla de reacción de vial de 10 mL silicona septa. Retire la aguja y conecte la jeringuilla a la tubería de la HPFA vía un conector de la jeringa. Abra las dos válvulas para bombear manualmente en la mezcla de reacción. Cierre ambas válvulas de nuevo una vez que la tubería HPFA se ha llenado con la mezcla de reacción. 
	Nota: Refierase a figura 5 para más detalles sobre el uso del conector de la jeringa. 
	Nota: Mezclar la mezcla de reacción con la jeringa para asegurar una solución homogénea antes de bombeo en la tubería de la HPFA. 
	Nota: Puede haber exceso solvente que superará el volumen de la tubería. Coloque el extremo de la tubería en una basura puede para recoger cualquier mezcla de reacción desbordada.</li>
	<li>Colocar el reactor SFMT en medio el LED azul (λmax = 425 nm, 2 m, 20 W) raya para asegurar igual exposición de la tubería HPFA. La HPFA fue expuesto para la irradiación de aproximadamente de 5 a 48 horas. 
	Nota: La longitud de la tira de LED azul se encuentra a 2 metros para proporcionar suficiente energía para la reacción proceder.</li>
	<li>Bombear la mezcla de reacción con jeringa desechable de 3 mL en un matraz de fondo redondo limpio con una pieza de conector de la jeringa . Lave los residuos con exceso el éter dietílico utilizando una jeringa desechable de 3 mL en el mismo matraz de fondo redondo. 
	Nota: Refierase a figura 5 para más detalles sobre el uso del conector de la jeringa.</li>
	<li>Medida 0.06 mmol de 1, 3, 5-Trimetoxibenceno (estándar interno) y agregue a la mezcla orgánica combinada. Quitar exceso disolvente bajo presión reducida con un equipo rotavapor.</li>
	<li>Mide 0,6 mL de cloroformo deuterado con jeringa desechable de 1 mL conectado aguja larga y agregar al producto crudo concentrado. Transferir la mezcla deuterada en un tubo limpio de NMR para crudo 1análisis H NMR. 
	Nota: La integral (x) para el estándar interno en 6,10 ppm se utiliza para calcular la tasa de conversión mediante la comparación de la integral (y) de producto formado en 3,38 ppm. 
	<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56897/56897eq1v2.jpg"></li>
</ol>
3. foto-mediada reacción participan Gas2
<ol>
	<li>Preparación del tanque de acetileno Gradúe el regulador de gas del tanque de acetileno a alrededor de 20 psi (137895 Pa) que es superior a la presión deseada de 5 psi (34474 Pa) en el sistema. 
	Nota: Consulte la figura 1 sobre más detalles del configurar el regulador de gas. 
	Nota: Regulador de contrapresión (BPR) se encuentra en el extremo del tubo, consulte la figura 2 y 3 para más detalles sobre la configuración SFMT.</li>
	<li>Preparación de solución de bromopentafluorobenzene
	<ol>
		<li>Bajo atmósfera inerte, añadir 74,1 mg bromopentafluorobenzene, 2,8 mg Ir(ppy)2(dtbbpy) PF6 y 46,8 mg 2.2.6.6-Tetramethylpiperidin-1-yl) oxyl (TEMPO) en una septa de silicona de 10 mL. Añadir 3,0 mL de acetonitrilo en la misma cubeta de vidrio de 10 mL para disolver todos los reactivos. 
		PRECAUCIÓN: Bromopentafluorobenzene y acetonitrilo son altamente inflamables y volátiles. Manténgalo alejado de toda fuente de ignición. 
		PRECAUCIÓN: Ir(PPY)2(dtbbpy) PF6 y TEMPO puede ser peligrosa. Consulte las MSDS correspondientes antes de proceder.</li>
		<li>Desgasificar la mezcla de reacción con un globo lleno de argón con cuidado durante 10 minutos en un baño de hielo. Retirar ambas agujas de los tabiques para asegurar una atmósfera inerte en el frasco. 
		Nota: Consulte figura 4 detalles sobre degas procedimiento.</li>
		<li>Añadir 56.0 μL de DIPEA en la mezcla con una jeringa de 1 mL y desgasifica durante otros 5 minutos en un baño de hielo similar a paso 3.2.2.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Mezcla de capa de gas líquido en el reactor SFMT
	<ol>
		<li>Con una jeringa de acero inoxidable de 8 mL conectada aguja larga a través de un conector de aguja, extraer la mezcla de reacción del frasco de tabiques de silicona. Retire la aguja y coloque la jeringa en la bomba de jeringa. Conectarse a la salida del conector en T. 
		Nota: Utilice un conector de aguja para conectar tanto el acero inoxidable y largo de la aguja, consulte la figura 5 para más detalles sobre el uso del conector de la aguja. 
		Nota: Todos los gases deben quitar de la jeringa de acero inoxidable antes de conectar la bomba de jeringa. 
		Nota: Asegúrese de que todos los tubos son apretar antes de conectar la mezcla de reacción a la puesta a punto para reducir la exposición del gas, véase figura 2 y 3 las conexiones para la tubería.</li>
		<li>Caudal del aparato flujo a 100 μl/min y bomba de la mezcla de reacción en el tubo de la HPFA (D.E. 1/16", diámetro interior 0.03", 300 cm, volumen = 1,37 mL). Ajustar el caudal de acetileno con válvula de aguja hasta que la proporción 2:1 gas/líquido se observa en el enchufe.</li></ol></li></ol>Los tapones de relación fue determinar mediante estimación en el tubo transparente. 
		Nota: BPR se coloca en el frasco de la acetona antes de purgar la tubería con gas de acetileno. 
		Nota: Purgar la tubería con gas acetileno primero hasta que la burbuja se observa en el frasco de la acetona para el BPR asegurar que la presión se acumula dentro del reactor SFMT antes de bombear la mezcla de reacción en el reactor SFMT. 
		Nota: Consulte la figura 6 para mejor ilustración de la relación de líquido: gas pero tenga en cuenta que el volumen del gas debe ser doble el volumen del líquido en el enchufe por estimación visual.
		<li>Cierre la válvula al final cuando todo el líquido había inyectado en el reactor SFMT (volumen total 0,65 ml, 0.065 mmol) o líquido comenzó a escaparse del BPR. Bomba en acetileno más hasta la parada de líquido en la tubería. Cerrar la válvula en el punto de inicio y cierre la válvula de la aguja una vez hecha. Transferencia del todo a un baño de agua precalentado a 60 ° C y permite para reaccionar por 3 h con luz de LED azul (λmax = 425 nm, 3 m, 30 W). 
		Nota: Las válvulas quedan por encima de la bañera de agua para evitar cualquier contaminación. 
		Nota: La longitud de la tira de LED azul se encuentra a 3 metros para proporcionar suficiente energía para la reacción proceder.</li>
		<li>Bomba de la mezcla de reacción en el tubo de la HPFA con una jeringa de acero inoxidable de 8 mL en un matraz de fondo redondo. Lavar los residuos del reactor de tubo con exceso éter dietílico en el mismo matraz de fondo redondo. Concentrar la mezcla bajo presión reducida con un equipo rotavapor. 
		Nota: Reducir cuidadosamente la presión como material de partida y los productos son altamente volátiles.</li>
		<li>Añadir 0,6 mL de cloroformo deuterado por medio de una jeringa desechable de 1 mL en el matraz de fondo redondo para disolver la mezcla cruda concentrada. Transferir la mezcla deuterada en un tubo NMR 19análisis de RMN F. 
		Nota: Los espectros de RMN F 19del material de partida (bromopentafluorobenzene) y los 2 productos (2, 3, 4, 5, 6-Pentafluorostyrene y pentafluorobenzene) se analizaron para encontrar un pico significativo para cada producto químico. El espectro de RMN F crudo 19se utiliza para comparar la integral de estos 3 picos significativos para determinar la proporción de producto formado. Consulte la ref 2 para más detalles sobre el cálculo de la conversión del producto y el cociente del producto.</li>

<ol>
	<li>Mallia, C. J., Baxendale, I. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Use+of+Gases+in+Flow+Synthesis.">The Use of Gases in Flow Synthesis.</a> Organic Process Research &amp; Development. 20 (2), 327-360 (2016).</li><li>Xue, F., Deng, H., Xue, C., Mohamed, D. K. B., Tang, K. Y., Wu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reaction+discovery+using+acetylene+gas+as+the+chemical+feedstock+accelerated+by+the+&amp;#34;stop-flow&amp;#34;+micro-tubing+reactor+system.">Reaction discovery using acetylene gas as the chemical feedstock accelerated by the &amp;#34;stop-flow&amp;#34; micro-tubing reactor system.</a> Chemical Science. 8 (5), 3623-3627 (2017).</li><li>McTeague, T. A., Jamison, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoredox+Activation+of+SF6+for+Fluorination.">Photoredox Activation of SF6 for Fluorination.</a> Angewandte Chemie International Edition. 55 (48), 15072-15075 (2016).</li><li>Mohamed, D. K. B., Yu, X., Li, J., Wu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reaction+screening+in+continuous+flow+reactors.">Reaction screening in continuous flow reactors.</a> Tetrahedron Letters. 57 (36), 3965-3977 (2016).</li><li>Zhou, R., Liu, H., Tao, H., Yu, X., Wu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal-free+direct+alkylation+of+unfunctionalized+allylic/benzylic+sp3+C-H+bonds+via+photoredox+induced+radical+cation+deprotonation.">Metal-free direct alkylation of unfunctionalized allylic/benzylic sp3 C-H bonds via photoredox induced radical cation deprotonation.</a> Chemical Science. 8 (6), 4654-4659 (2017).</li><li>Prier, C. K., Rankic, D. A., MacMillan, D. W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visible+Light+Photoredox+Catalysis+with+Transition+Metal+Complexes:+Applications+in+Organic+Synthesis.">Visible Light Photoredox Catalysis with Transition Metal Complexes: Applications in Organic Synthesis.</a> Chemical Reviews. 113 (7), 5322-5363 (2013).</li><li>Cambi&#233;, D., Bottecchia, C., Straathof, N. J. W., Hessel, V., No&#235;l, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+Continuous-Flow+Photochemistry+in+Organic+Synthesis,+Material+Science,+and+Water+Treatment.">Applications of Continuous-Flow Photochemistry in Organic Synthesis, Material Science, and Water Treatment.</a> Chemical Reviews. 116 (17), 10276-10341 (2016).</li><li>Straathof, N. J. W., Su, Y., Hessel, V., Noel, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accelerated+gas-liquid+visible+light+photoredox+catalysis+with+continuous-flow+photochemical+microreactors.">Accelerated gas-liquid visible light photoredox catalysis with continuous-flow photochemical microreactors.</a> Nat. Protocols. 11 (1), 10-21 (2016).</li><li>Robards, K., Haddad, P. R., Jackson, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-performance+Liquid+Chromatography&#8212;Instrumentation+and+Techniques.">High-performance Liquid Chromatography&#8212;Instrumentation and Techniques.</a> Principles and Practice of Modern Chromatographic Methods. 5, 227-303 (1994).</li><li>Linder, V., Sia, S. K., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reagent-Loaded+Cartridges+for+Valveless+and+Automated+Fluid+Delivery+in+Microfluidic+Devices.">Reagent-Loaded Cartridges for Valveless and Automated Fluid Delivery in Microfluidic Devices.</a> Analytical Chemistry. 77 (1), 64-71 (2005).</li><li>Terao, K., Nishiyama, Y., Tanimoto, H., Morimoto, T., Oelgem&#246;ller, M., Morimoto, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diastereoselective+[2+2]+Photocycloaddition+of+a+Chiral+Cyclohexenone+with+Ethylene+in+a+Continuous+Flow+Microcapillary+Reactor.">Diastereoselective [2+2] Photocycloaddition of a Chiral Cyclohexenone with Ethylene in a Continuous Flow Microcapillary Reactor.</a> Journal of Flow Chemistry. 2 (3), 73-76 (2012).</li><li>Qian, D., Lawal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Numerical+study+on+gas+and+liquid+slugs+for+Taylor+flow+in+a+T-junction+microchannel.">Numerical study on gas and liquid slugs for Taylor flow in a T-junction microchannel.</a> Chemical Engineering Science. 61 (23), 7609-7625 (2006).</li><li>Hamilton, D. S., Nicewicz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+Catalytic+Anti-Markovnikov+Hydroetherification+of+Alkenols.">Direct Catalytic Anti-Markovnikov Hydroetherification of Alkenols.</a> Journal of the American Chemical Society. 134 (45), 18577-18580 (2012).</li><li>Singh, A., Teegardin, K., Kelly, M., Prasad, K. S., Krishnan, S., Weaver, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facile+synthesis+and+complete+characterization+of+homoleptic+and+heteroleptic+cyclometalated+Iridium(III)+complexes+for+photocatalysis.">Facile synthesis and complete characterization of homoleptic and heteroleptic cyclometalated Iridium(III) complexes for photocatalysis.</a> Journal of Organometallic Chemistry. 776, 51-59 (2015).</li></ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

El nuevo reactor SFMT es una modificación del sistema de flujo continuo mediante la adición de válvulas de cierre a la tubería de micro2. En este sistema, el caudal de volumen de los reactivos puede interrumpirse a voluntad, simulación de un reactor discontinuo pero en microtubo2,10,11. Estas válvulas ayudan a la captura de la cantidad deseada de reactivos en el tubo...

Química de flujo está bien destinada hacia el movimiento de procesos sostenibles y verdes1,2. En contraste con reactores batch, reactores de flujo continuo poseen importantes ventajas, tales como mejora de la gestión térmica, control de mezcla mejorado y regulación de la presión interna. Estas ventajas reducen considerablemente la formación de subproductos en el sistema de flujo continuo. Además, el flujo continuo mejora las reacciones de gas-líquido bifásico dentro el tubo de micro debido a la excelente superficie interfacial de los reactivos en los diferentes Estados. Reactores de flujo continuo también proporcionan una buena plataforma para fotosíntesis debido a la iluminación mejorada y uniforme de luz a través de los micro tubos3.
A pesar de éxito en la tecnología de flujo continuo, todavía existen limitaciones en la detección de la reacción de los parámetros que involucran catalizadores, solventes y reactivos2. Modificaciones de la presión en el sistema de flujo afectará drásticamente el equilibrio del flujo. Por otra parte, un sistema clásico continuo generalmente se limita a una reacción de detección a la vez, lo que es mucho tiempo para la detección de la reacción paralela eficiente. El tiempo de reacción en la síntesis de flujo continuo también es limitado por su tamaño de reactor de microtubo. Además, proyección de flujo continuo es propenso a la contaminación cruzada en una temperatura más alta, aunque medio portador es empleada entre diversas reacciones4.
Por lo tanto, para hacer frente a la dificultad de proyección parámetros discretos en sistemas de flujo continuo, hemos desarrollado un sistema de reactor de flujo de parada microtubo (SFMT) para la detección de la reacción que consiste en reactivos gaseosos y reacciones mediadas por la foto2. Reactores SFMT comprenden elementos de reactores batch y reactores de flujo continuo. La introducción de válvulas de cierre atrapa los reactivos dentro del tubo de micro, un concepto que es similar a un reactor discontinuo, y cuando el sistema esté presurizado, el SFMT se comporta como un reactor de alta presión de miniatura. El SFMT puede luego ser sumergido en un baño de agua o aceite, introducir calor en el sistema del reactor. Luces visibles se pueden también brilló en el tubo de micro durante el período de reacción para facilitar reacciones mediadas por la foto.
En SFMT, gases inflamables o tóxicos, como el etileno, acetileno y monóxido de carbono, pueden ser utilizados para generar valiosos productos químicos de una manera más segura en comparación con reactores de lote1,2,4. Es un activo para utilizar dichos gases reactivos como son baratas materias primas químicas y pueden eliminarse fácilmente después de que las reacciones se completan, proporcionando un procedimiento limpio2. Por el contrario, más desarrollo de la reacción llevó a cabo en reactores por lotes tiende a excluir el uso de gases reactivos debido a sus molestias y riesgo de explosión a elevada presión y temperatura. Si se emplean reactivos gaseosos, generalmente se introducen en reactores por lotes mediante burbujas o globos. Esto generalmente le dio menor reproducibilidad o reactividad debido a la baja eficiencia de mezcla en la interfase. Aunque comúnmente se aplican a los recipientes de alta presión para aumentar la reactividad y la solubilidad de los gases, son laboriosos con riesgo de explosión, especialmente con gases inflamables. Además, la superficie opaca de los usa reactores de alta presión hechos inadecuado para reacciones mediadas por la foto. Por lo tanto, las reacciones que consisten en reactivos gaseosos y reacciones mediadas por la foto generalmente quedan inexploradas. En este contexto, reactores SFMT proporcionan una plataforma ideal porque los reactivos gaseosos pueden ser utilizados en el microtubo con la ayuda de un regulador de presión trasera (BPR) para regular la presión interna en una manera conveniente y segura2. Aparte de las reacciones que involucran reactivos gaseosos, promueve síntesis de luz visible también muestra grandes promesas para síntesis orgánica5,6. Sin embargo, uno de la mayor caída de reacciones mediada por luz visible es la escalabilidad en reactores por lotes convencionales debido al efecto de atenuación del transporte del fotón en vasos grandes7. Si se utilizan fuentes de luz de alta potencia, irradiación excesiva puede resultar en la formación de subproductos. Por otra parte, reactivos gaseosos rara vez se han aplicado en fotoquímico reacciones principalmente debido al sistema de aparato complejo, al utilizar reactivos en fase gaseosa en alta presión2. A través de la introducción de un canal estrecho, como SFMT, un entorno de gas de alta presión se puede lograr fácilmente bajo irradiación de la luz.
Por lo tanto, este detallado vídeo pretende ayudar a más científicos a comprender las ventajas y el procedimiento de usar SFMT para la detección de la condición de gas implicó transformaciones y reacciones mediadas por la luz.

<table><tbody><tr><td>Acetylene Cylinder</td><td>Chem Gas PTE LTD (Singapore)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Logato 200 series Syringe pumps</td><td>KD Scientific Inc</td><td>788200</td><td></td></tr><tr><td>Blue LED Strips</td><td>Inwares Pte Ltd (Singapore)</td><td>3528 FlexiGlow LED Strips</td><td></td></tr><tr><td>PFA Tubing High Purity 1/16&quot; OD x .030&quot; ID x 50ft</td><td>IDEX Health&amp;amp;Science</td><td>1632-L</td><td>Depending on diameter of tubings needed</td></tr><tr><td>KDS Stainless Steel Syringe</td><td>KD Scientific Inc</td><td>780802</td><td></td></tr><tr><td>Shut-Off Valve Tefzel (ETFE) with 1/16&quot; Fittings</td><td>IDEX Health&amp;amp;Science</td><td>P-782</td><td></td></tr><tr><td>BPR Assembly 20 psi</td><td>IDEX Health&amp;amp;Science</td><td>P-791</td><td></td></tr><tr><td>Luer Adapter Female Luer - Female Union</td><td>IDEX Health&amp;amp;Science</td><td>P-628</td><td>Known as syringe connector in this paper</td></tr><tr><td>1/4-28 Female to Male Luer Assy</td><td>IDEX Health&amp;amp;Science</td><td>P-675</td><td>Known as needle connector in this paper</td></tr><tr><td>Union Body PEEK .020 thru hole, for 1/16&quot; OD&quot;</td><td>IDEX Health&amp;amp;Science</td><td>P-702-01</td><td></td></tr><tr><td>Super Flangeless Ferrule w/SST Ring, 1/4-28 Flat-Bottom, for 1/16&quot; OD</td><td>IDEX Health&amp;amp;Science</td><td>P-250X</td><td></td></tr><tr><td>PEEK Low Pressure Tee Assembly 1/16&quot; PEEK .020 thru hole</td><td>IDEX Health&amp;amp;Science</td><td>P-712</td><td>Known as T-connector in this paper</td></tr><tr><td>Super Flangeless Nut PEEK 1/4-28 Flat-Bottom, for 1/16&quot; &amp;amp; 1/32&quot; OD</td><td>IDEX Health&amp;amp;Science</td><td>P-255X</td><td></td></tr><tr><td>Micro Metering Valve Assembly, 1/4-28 Flat-Bottom, for 1/16&quot; OD</td><td>IDEX Health&amp;amp;Science</td><td>P-445NF</td><td>Known as Needle valve in this paper</td></tr><tr><td>Shut Off Valve Assembly PEEK .020</td><td>IDEX Health&amp;amp;Science</td><td>P-732</td><td></td></tr><tr><td>Terumo Syringe without needle</td><td>Terumo medical</td><td></td><td>1 mL and 3 mL depending on the volume needed</td></tr><tr><td>Terumo needle</td><td>Terumo medical</td><td></td><td>22G X 1&amp;frac12;&amp;rdquo;&lt;br/&gt; (0.70 X 38 mm)</td></tr><tr><td>Sterican needle</td><td>B | Braun Sharing Enterprise</td><td></td><td>21G X 4&amp;frac34;&amp;rdquo;&lt;br/&gt; (0.80 X 120 mm)</td></tr><tr><td>Bruker ACF300 (300 MHz)</td><td></td><td></td><td>For 300 MHz NMR scanning</td></tr><tr><td>AV-III400 (400 MHZ)</td><td></td><td></td><td>For 400 MHz NMR scanning</td></tr><tr><td>AMX500 (500 MHz)</td><td></td><td></td><td>For 500 MHz NMR scanning</td></tr><tr><td>Merck 60 (0.040-0.063 mm) mesh silica gel</td><td>Merck</td><td></td><td></td></tr><tr><td>4-Iodoanisole</td><td>Sigma Aldrich</td><td>I7608-100G</td><td></td></tr><tr><td>412740 ALDRICH&lt;br/&gt; Bis(triphenylphosphine)&lt;br/&gt; palladium(II) dichloride&lt;br/&gt; &amp;ge;99% trace metals basis</td><td>Sigma Aldrich</td><td>412740-5G</td><td></td></tr><tr><td>Copper(I) iodide&lt;br/&gt; purum, &amp;ge;99.5%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>03140-100G</td><td></td></tr><tr><td>N,N-Diisopropylethylamine</td><td>Tokyo Chemical Industry Co., Ltd</td><td>D1599</td><td></td></tr><tr><td>1, 3, 5-trimethoxybenzene</td><td>Tokyo Chemical Industry Co., Ltd</td><td>P0250</td><td></td></tr><tr><td>2,3-Dimethyl-2-butene&lt;br/&gt; &amp;ge;99%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>220159-25ML</td><td></td></tr><tr><td>Bromopentafluorobenzene&lt;br/&gt; 99%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>B75158-10G</td><td></td></tr><tr><td>TEMPO Green Alternative&lt;br/&gt; 98%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>214000-25G</td><td></td></tr><tr><td>Acetonitrile</td><td>Sigma Aldrich</td><td>271004-1L</td><td></td></tr><tr><td>Diethylether</td><td>Sigma Aldrich</td><td>346136-1L</td><td></td></tr><tr><td>Dimethyl sulfoxide</td><td>VWR chemical</td><td>23500.322- 25L</td><td></td></tr><tr><td>1,2-Dichloroethane</td><td>Sigma Aldrich</td><td>284505-1L</td><td></td></tr><tr><td>9-mesityl-10-methylacridinium perchlorate</td><td></td><td></td><td>Refer to Ref. &lt;sup class=&quot;xref&quot;&gt;8&lt;/sup&gt; for synthesis</td></tr><tr><td>Ir(ppy)&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;(dtbbpy)PF&lt;sub&gt;6&lt;/sub&gt;</td><td></td><td></td><td>Refer to Ref. &lt;sup class=&quot;xref&quot;&gt;9&lt;/sup&gt; for synthesis</td></tr></tbody></table>

utilization of stop-flow micro-tubing reactors for the development of organic transformations

Recientemente se demostró una reacción nueva tecnología para la síntesis orgánica de control combinando elementos de la hornada convencional reactores, reactores de (SFMT) de microtubo de stop-flow acuñados y micro-flujo continuo. En SFMT, reacciones químicas que requieren alta presión pueden ser defendidas en paralelo a través de una forma más segura y conveniente. Se evita la contaminación cruzada, que es un problema común en la reacción de reactores de flujo continuo, en SFMT. Por otra parte, la micro-tubería permeable a la luz comercialmente disponible puede incorporarse SFMT, sirviendo como una excelente opción para reacciones mediadas por la luz debido a una exposición de luz uniforme más eficaz, en comparación con reactores por lotes. En general, el sistema de reactor SFMT es similar a los reactores de flujo continuo y más superior que los reactores por lotes para las reacciones que incorporan reactivos de gas y/o requieran luz-iluminación, que permite una reacción simple pero altamente eficiente sistema de detección. Además, cualquier reacción desarrollado con éxito en el sistema de reactor SFMT se puede traducir convenientemente a síntesis de flujo continuo para la producción a gran escala.

En este estudio, SFMT se utiliza para llevar a cabo transformaciones que incluyen gases reactivos (cuadro 1), reacciones mediadas por la luz (cuadro 2) y reacciones que involucra reactivos gaseosos y Foto-Catálisis (cuadro 3).
Figura 1 muestra una configuración típica para el regulador de gas para conectarse al cilindro de gas para regular la presión del gas se bombea al sistema SFMT.
Figura 2 se repres...

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Utilization of Stop-flow Micro-tubing Reactors for the Development of Organic Transformations

Un protocolo para la detección de la reacción orgánica usando stop-flow microtubo (SFMT) reactores que emplean reactivos gaseosos o mediado de luz visible se presenta reacciones.

Utilización de reactores de tubos de Micro flujo de parada para el desarrollo de transformaciones orgánicas

A new reaction screening technology for organic synthesis was recently demonstrated by combining elements from both continuous micro-flow and conventional ...

utilization-stop-flow-micro-tubing-reactors-for-development-organic

Research

JoVE Journal

Chemistry

39.0K vistas.  National University of Singapore. Un protocolo para la detección de la reacción orgánica usando stop-flow microtubo (SFMT) reactores que emplean reactivos gaseosos o mediado de luz visible se presenta reacciones.

Video: Utilization of Stop-flow Micro-tubing Reactors for the Development of Organic Transformations

The Use of Drip Flow and Rotating Disk Reactors for Staphylococcus aureus Biofilm Analysis

Most microbes in nature are thought to exist as surface-associated communities in biofilms.1 Bacterial biofilms are encased within a matrix and attached to a surface.2 Biofilm formation and development are commonly studied in the laboratory using batch systems such as microtiter plates or flow systems, such as flow-cells. These methodologies are useful for screening mutant and chemical libraries (microtiter plates)3 or growing biofilms for visualization (flow cells)4. Here we present detailed protocols for growing Staphylococcus aureus in two additional types of flow system biofilms: the drip flow biofilm reactor and the rotating disk biofilm reactor.
Drip flow biofilm reactors are designed for the study of biofilms grown under low shear conditions.5 The drip flow reactor consists of four parallel test channels, each capable of holding one standard glass microscope slide sized coupon, or a length of catheter or stint. The drip flow reactor is ideal for microsensor monitoring, general biofilm studies, biofilm cryosectioning samples, high biomass production, medical material evaluations, and indwelling medical device testing.6,7,8,9
The rotating disk reactor consists of a teflon disk containing recesses for removable coupons.10 The removable coupons can by made from any machinable material. The bottom of the rotating disk contains a bar magnet to allow disk rotation to create liquid surface shear across surface-flush coupons. The entire disk containing 18 coupons is placed in a 1000 mL glass side-arm reactor vessel. A liquid growth media is circulated through the vessel while the disk is rotated by a magnetic stirrer. The coupons are removed from the reactor vessel and then scraped to collect the biofilm sample for further study or microscopy imaging. Rotating disc reactors are designed for laboratory evaluations of biocide efficacy, biofilm removal, and performance of anti-fouling materials.9,11,12,13

The Use of Drip Flow and Rotating Disk Reactors for Staphylococcus aureus Biofilm Analysis

Protocols for utilizing open system flow biofilms with drip flow reactors and rotating disk reactors are presented in detail.

El uso de un flujo de goteo y la rotación del disco para reactores Staphylococcus aureus Análisis de Biofilm

Most microbes in nature are thought to exist as surface-associated communities in biofilms.1  Bacterial biofilms are encased within a matrix and attached ...

Investigación

Inmunología e Infección

Real-time Monitoring of Reactions Performed Using Continuous-flow Processing: The Preparation of 3-Acetylcoumarin as an Example

By using inline monitoring, it is possible to optimize reactions performed using continuous-flow processing in a simple and rapid way. It is also possible to ensure consistent product quality over time using this technique. We here show how to interface a commercially available flow unit with a Raman spectrometer. The Raman flow cell is placed after the back-pressure regulator, meaning that it can be operated at atmospheric pressure. In addition, the fact that the product stream passes through a length of tubing before entering the flow cell means that the material is at RT. It is important that the spectra are acquired under isothermal conditions since Raman signal intensity is temperature dependent. Having assembled the apparatus, we then show how to monitor a chemical reaction, the piperidine-catalyzed synthesis of 3-acetylcoumarin from salicylaldehyde and ethyl acetoacetate being used as an example. The reaction can be performed over a range of flow rates and temperatures, the in-situ monitoring tool being used to optimize conditions simply and easily.

Real-time monitoring allows for fast optimization of reactions performed using continuous-flow processing. Here the preparation of 3-acetylcoumarin is used as an example. The apparatus for performing in-situ Raman monitoring is described, as are the steps required to optimize the reaction.

Monitoreo en tiempo real de reacciones realizadas Utilizando Procesamiento de flujo continuo: La Preparación de 3-Acetylcoumarin como ejemplo

By using inline monitoring, it is possible to optimize reactions performed using continuous-flow processing in a simple and rapid way. It is also possible ...

Química

Production and Measurement of Organic Particulate Matter in a Flow Tube Reactor

Organic particulate matter (PM) is increasingly recognized as important to the Earth's climate system as well as public health in urban regions, and the production of synthetic PM for laboratory studies have become a widespread necessity. Herein, experimental protocols demonstrate approaches to produce aerosolized organic PM by &#945;-pinene ozonolysis in a flow tube reactor. Methods are described for measuring the size distributions and morphology of the aerosol particles. The video demonstrates basic operations of the flow tube reactor and related instrumentation. The first part of the video shows the procedure for preparing gas-phase reactants, ozonolysis, and production of organic PM. The second part of the video shows the procedures for determining the properties of the produced particle population. The particle number-diameter distributions show different stages of particle growth, namely condensation, coagulation, or a combination of both, depending on reaction conditions. The particle morphology is characterized by an aerosol particle mass analyzer (APM) and a scanning electron microscope (SEM). The results confirm the existence of non-spherical particles that have grown from coagulation for specific reaction conditions. The experimental results also indicate that the flow tube reactor can be used to study the physical and chemical properties of organic PM for relatively high concentrations and short time frames.

This paper describes the operation procedure for the flow tube reactor and related data collection. It shows the protocols for setting the experiments, recording data and generating the number-diameter distribution as well as the particle mass information, which gives useful information about chemical and physical properties of the organic aerosols.

Producción y medición de la materia orgánica de partículas en un Reactor de tubo de flujo

Organic particulate matter (PM) is increasingly recognized as important to the Earth's climate system as well as public health in urban regions, and the ...

Medio ambiente

Millifluidics for Chemical Synthesis and Time-resolved Mechanistic Studies

Procedures utilizing millifluidic devices for chemical synthesis and time-resolved mechanistic studies are described by taking three examples. In the first, synthesis of ultra-small copper nanoclusters is described. The second example provides their utility for investigating time resolved kinetics of chemical reactions by analyzing gold nanoparticle formation using in situ X-ray absorption spectroscopy. The final example demonstrates continuous flow catalysis of reactions inside millifluidic channel coated with nanostructured catalyst.

Millifluidic devices are utilized for controlled synthesis of nanomaterials, time-resolved analysis of reaction mechanisms and continuous flow catalysis.

Millifluidics para la síntesis química y Estudios mecanicistas Tiempo de resolver

Procedures utilizing millifluidic devices for chemical synthesis and time-resolved mechanistic studies are described by taking three examples. In the ...

Bioingeniería

Continuous Flow Chemistry: Reaction of Diphenyldiazomethane with p-Nitrobenzoic Acid

Continuous flow technology has been identified as instrumental for its environmental and economic advantages leveraging superior mixing, heat transfer and cost savings through the &#34;scaling out&#34; strategy as opposed to the traditional &#34;scaling up&#34;. Herein, we report the reaction of diphenyldiazomethane with p-nitrobenzoic acid in both batch and flow modes. To effectively transfer the reaction from batch to flow mode, it is essential to first conduct the reaction in batch. As a consequence, the reaction of diphenyldiazomethane was first studied in batch as a function of temperature, reaction time, and concentration to obtain kinetic information and process parameters. The glass flow reactor set-up is described and combines two types of reaction modules with &#34;mixing&#34; and &#34;linear&#34; microstructures. Finally, the reaction of diphenyldiazomethane with p-nitrobenzoic acid was successfully conducted in the flow reactor, with up to 95% conversion of the diphenyldiazomethane in 11 min. This proof of concept reaction aims to provide insight for scientists to consider flow technology&#39;s competitiveness, sustainability, and versatility in their research.

Continuous Flow Chemistry: Reaction of Diphenyldiazomethane with p-Nitrobenzoic Acid

Flow chemistry carries environmental and economic advantages by leveraging superior mixing, heat transfer and cost benefits. Herein, we provide a blueprint to transfer chemical processes from batch to flow mode. The reaction of diphenyldiazomethane (DDM) with p-nitrobenzoic acid, conducted in batch and flow, was chosen for proof of concept.

Química en flujo continuo: Reacción de Diphenyldiazomethane con p- nitrobenzoico ácido

Continuous flow technology has been identified as instrumental for its environmental and economic advantages leveraging superior mixing, heat transfer and ...

Fast Enzymatic Processing of Proteins for MS Detection with a Flow-through Microreactor

The vast majority of mass spectrometry (MS)-based protein analysis methods involve an enzymatic digestion step prior to detection, typically with trypsin. This step is necessary for the generation of small molecular weight peptides, generally with MW &#60; 3,000-4,000 Da, that fall within the effective scan range of mass spectrometry instrumentation. Conventional protocols involve O/N enzymatic digestion at 37 &#186;C. Recent advances have led to the development of a variety of strategies, typically involving the use of a microreactor with immobilized enzymes or of a range of complementary physical processes that reduce the time necessary for proteolytic digestion to a few minutes (e.g., microwave or high-pressure). In this work, we describe a simple and cost-effective approach that can be implemented in any laboratory for achieving fast enzymatic digestion of a protein. The protein (or protein mixture) is adsorbed on C18-bonded reversed-phase high performance liquid chromatography (HPLC) silica particles preloaded in a capillary column, and trypsin in aqueous buffer is infused over the particles for a short period of time. To enable on-line MS detection, the tryptic peptides are eluted with a solvent system with increased organic content directly in the MS ion source. This approach avoids the use of high-priced immobilized enzyme particles and does not necessitate any aid for completing the process. Protein digestion and complete sample analysis can be accomplished in less than ~3 min and ~30 min, respectively.

A quick protocol for proteolytic digestion with an in-house built flow-through tryptic microreactor coupled to an electrospray ionization (ESI) mass spectrometer is presented. The fabrication of the microreactor, the experimental setup and the data acquisition process are described.

Tratamiento enzimático rápido de proteínas para la detección MS con un microrreactor de flujo continuo

The vast majority of mass spectrometry (MS)-based protein analysis methods involve an enzymatic digestion step prior to detection, typically with trypsin. ...

A Scalable Balz-Schiemann Reaction Protocol in a Continuous Flow Reactor

The demand for aromatic fluorides is steadily increasing in the pharmaceutical and fine chemical industries. The Balz-Schiemann reaction is a straightforward strategy for preparing aryl fluorides from aryl amines, via the preparation and conversion of diazonium tetrafluoroborate intermediates. However, significant safety risks exist in handling the aryl diazonium salts when scaling up. In order to minimize the hazard, we present a continuous flow protocol that has been successfully performed at a kilogram scale that eliminates the isolation of aryl diazonium salts while facilitating efficient fluorination. The diazotization process was performed at 10 &#176;C with a residence time of 10 min, followed by a fluorination process at 60 &#176;C with a residence time of 5.4 s with about 70% yield. The reaction time has been dramatically reduced by introducing this multi-step continuous flow system.

A detailed scalable continuous flow protocol is presented to synthesize an aryl fluoride from an aryl amine through the Balz-Schiemann reaction.

Un protocolo de reacción Balz-Schiemann escalable en un reactor de flujo continuo

The demand for aromatic fluorides is steadily increasing in the pharmaceutical and fine chemical industries. The Balz-Schiemann reaction is a ...

Generic Protocol for Optimization of Heterologous Protein Production Using Automated Microbioreactor Technology

A core business in industrial biotechnology using microbial production cell factories is the iterative process of strain engineering and optimization of bioprocess conditions. One important aspect is the improvement of cultivation medium to provide an optimal environment for microbial formation of the product of interest. It is well accepted that the media composition can dramatically influence overall bioprocess performance. Nutrition medium optimization is known to improve recombinant protein production with microbial systems and thus, this is a rewarding step in bioprocess development. However, very often standard media recipes are taken from literature, since tailor-made design of the cultivation medium is a tedious task that demands microbioreactor technology for sufficient cultivation throughput, fast product analytics, as well as support by lab robotics to enable reliability in liquid handling steps. Furthermore, advanced mathematical methods are required for rationally analyzing measurement data and efficiently designing parallel experiments such as to achieve optimal information content.
The generic nature of the presented protocol allows for easy adaption to different lab equipment, other expression hosts, and target proteins of interest, as well as further bioprocess parameters. Moreover, other optimization objectives like protein production rate, specific yield, or product quality can be chosen to fit the scope of other optimization studies. The applied Kriging Toolbox (KriKit) is a general tool for Design of Experiments (DOE) that contributes to improved holistic bioprocess optimization. It also supports multi-objective optimization which can be important in optimizing both upstream and downstream processes.

This manuscript describes a generic approach for tailor-made design of microbial cultivation media. This is enabled by an iterative workflow combining Kriging-based experimental design and microbioreactor technology for sufficient cultivation throughput, which is supported by lab robotics to increase reliability and speed in liquid handling media preparation.

Protocolo genérico para la optimización de la producción de proteína heteróloga utilizando tecnología Microbioreactor automatizada

A core business in industrial biotechnology using microbial production cell factories is the iterative process of strain engineering and optimization of ...

A Multilayer Microfluidic Platform for the Conduction of Prolonged Cell-Free Gene Expression

The limitations of cell-based synthetic biology are becoming increasingly apparent as researchers aim to develop larger and more complex synthetic genetic regulatory circuits. The analysis of synthetic genetic regulatory networks in vivo is time consuming and suffers from a lack of environmental control, with exogenous synthetic components interacting with host processes resulting in undesired behavior. To overcome these issues, cell-free characterization of novel circuitry is becoming more prevalent. In vitro transcription and translation (IVTT) mixtures allow the regulation of the experimental environment and can be optimized for each unique system. The protocols presented here detail the fabrication of a multilayer microfluidic device that can be utilized to sustain IVTT reactions for prolonged durations. In contrast to batch reactions, where resources are depleted over time and (by-) products accumulate, the use of microfluidic devices allows the replenishment of resources as well as the removal of reaction products. In this manner, the cellular environment is emulated by maintaining an out-of-equilibrium environment in which the dynamic behavior of gene circuits can be investigated over extended periods of time. To fully exploit the multilayer microfluidic device, hardware and software have been integrated to automate the IVTT reactions. By combining IVTT reactions with the microfluidic platform presented here, it becomes possible to comprehensively analyze complex network behaviors, furthering our understanding of the mechanisms that regulate cellular processes.

The fabrication process of a PDMS-based, multilayer, microfluidic device that allows in vitro transcription and translation (IVTT) reactions to be performed over prolonged periods is described. Furthermore, a comprehensive overview of the hardware and software required to automate and maintain these reactions for prolonged durations is provided.

Una plataforma microfluídica multicapa para la conducción de la expresión génica sin células prolongada

The limitations of cell-based synthetic biology are becoming increasingly apparent as researchers aim to develop larger and more complex synthetic genetic ...

Process Optimization using High Throughput Automated Micro-Bioreactors in Chinese Hamster Ovary Cell Cultivation

Optimization of bioprocesses to increase the yield of desired products is of importance in the biopharmaceutical industry. This can be achieved by strain selection and by developing bioprocess parameters. Shake flasks have been used for this purpose. They, however, lack the capability to control the process parameters such as pH and dissolved oxygen (DO). This limitation can be overcome with the help of an automated micro-bioreactor. These bioreactors mimic cultivation at a larger scale. One of the major advantages of this system is the integration of the Design of Experiment (DOE) in the software. This integration enables establishing a design where multiple process parameters can be varied simultaneously. The critical process parameters and optimum bioprocess conditions can be analyzed within the software. The focus of the work presented here is to introduce the user to the steps involved in process design in the software and incorporation of the DOE within the cultivation run.

Here, we present a detailed procedure to run a Design of Experiment in an automated micro-bioreactor followed by cell harvest and protein quantification using a Protein A column.

Optimización de procesos mediante microbiorreactores automatizados de alto rendimiento en el cultivo de células de ovario de hámster chino

Optimization of bioprocesses to increase the yield of desired products is of importance in the biopharmaceutical industry. This can be achieved by strain ...