This work was supported by NSF/DBI-1255991 grant to IML.

キャピラリーマイクロリアクターの調製<ol><li> 100μmの内径（ID）が360μmの外径（OD）7〜8センチメートルの長さに毛細血管、およびガラスキャピラリー包丁で3〜5センチメートル〜20μmでID×90ミクロンのODキャピラリーをxはカット。任意の突出バリなし、両方のキャピラリー端がきれい、ストレートカットを持って、顕微鏡下で確認してください。 </li><li> 〜6mmの長さのために、100μmのIDのx 360μmの外径キャピラリーの一端には20μmID×90ミクロンのODキャピラリを挿入します。必要な場合には、顕微鏡下でこの動作を観察します。 </li><li> Q-チップの先端と90μmのOD / 100μmのIDを毛細血管の接合の周りに接着剤E6000の小滴を適用し、室温で接着剤の硬化O / Nをしましょう​​。 </li><li> 10~15ミリの長さまで挿入さ20μmID×90ミクロンのODキャピラリーをカット。これは、エレクトロスプレーイオン化エミッタとなります。 </li><li> 1/32 &quot;OD PEEK、1/16&quot; OD PEEKと1/16 &quot;OD PTFE浴槽カット済み長さ4-5センチの作品でる。これらは、漏れのない接続を提供するためのキャピラリー組合で使用袖になります。 </li><li> PEEK組合に100μmのIDのx 360μmの外径キャピラリーの反対側の端を接続します。漏れのない接続を提供するための1/32 &quot;PEEKスリーブを使用します。 </li><li>挿入/労働組合の反対側の端に〜の片5 cmの長さ1/16 &quot;PTFEチューブを締めます。 </li><li> C18の約4 mgの（5μm）と粒子が予備洗浄乾燥/ 2mLのガラスバイアルで計量します。 、0.5ミリリットルのイソプロパノールを追加バイアルを閉じ、超音波処理槽内のスラリーを分散させます。 </li><li> 250μlの注射器で撤退約200μlのスラリー、PEEK組合の1/16 &quot;PTFEチューブに注射針を挿入し、100ミクロンのIDのx 360μmの外径キャピラリーにゆっくりスラリーを分配;のように顕微鏡下で観察しますこれは、マイクロリアクター（ 図1）となります20μ; 2-3ミリメートルパッキングの長さが達成されるまで、毛細管は粒子で満たさm個のIDキャピラリーは、キーストーン効果によりマイクロリアクター中の粒子を保持している。15 </li><li> H 2 O / CH 3 CN 50：50 V / Vの50μlの溶液を〜とマイクロリアクターをすすぎ、その後、H 2 O / CH 3 CN 98の50μlのソリューション〜と：2（v / v）です。 </li></ol>サンプル溶液の調製注：有機溶媒および酸の取り扱いを伴う操作および溶液調製をヒュームフード内で行われるべきです。ゴーグル、手袋、防護服を着用してください。 <ol><li> CH 3 OHで洗浄し、いくつかのガラスバイアル（4ミリリットル）とポリプロピレンチューブ（15ミリリットル）を乾燥させます。 </li><li> 200μlのCH 3 CN 9.8 mlのH 2 Oを混合して15mlのポリプロピレンチューブ中で、H 2 O / CH 3 CN（2 V / V 98）の溶液10mlを調製超音波処理によって混ぜます。 </li><li>溶液10mlを調製し、H 2 O / CH 3 CN（50:50 v / v）の15mlのポリプロピレンチューブ中の5mLのH 2を混合して&lt;/サブ&gt; Oと5ミリリットルのCH 3 CN;超音波処理によって混ぜます。 </li><li> 4 mLのH 2 O / CH 3 CNに4μlのTFA（10％）を加えることにより酸性化した水性溶液4ml（TFA 0.01％V / V）を調製する：4 mLのガラスバイアル中（98 2 V / V）超音波処理によって混ぜます。 </li><li> 4 mLのガラスバイアルに4 mLのH 2 O / CH 3 CN（50:50 v / v）に4μlのTFA（10％）を加えることにより酸性化し、有機溶液4ml（TFA 0.01％V / V）を調製します。超音波処理によって混ぜます。 </li><li> 16 mgのNH 4 HCO 3を計量 4ミリリットルのガラスバイアルにおける分析天秤を持ちます。 （2 V / V 98）溶液を超音波処理によって分散させる; H 2 Oを4ml / CH 3 CNを加えますこれは、水性緩衝液中のNH 4 HCO 3（pH約7.8）の50 mM溶液をもたらします。 </li><li> 4ミリリットルのガラスバイアルにおける分析天秤で、標準的なタンパク質（ 例えば 、ウシ血清アルブミン、ヘモグロビンα/β、チトクロームC、炭酸脱水酵素、α-2-HS糖タンパク質、）5mgを計量します。 4ミリリットルのDIウォートを追加rと超音波処理により分散させます。これは、典型的には、高μMレベルの濃度の溶液をもたらします。 </li><li> NH 4 HCO 3（50 mM）の水性緩衝液の適切な量で高μMレベルの濃度の溶液を希釈することにより1ミリリットルタンパク質溶液（1-2μM）を準備。超音波処理によって混ぜます。 </li><li> NH 4 HCO 3（50 mM）の水性緩衝液μlの170で20μgのシーケンシンググレードのトリプシンを溶解することによりトリプシン溶液（5μM）を準備。超音波処理によって分散させます。 </li></ol> 3.実験のセットアップ注：LTQ-MSシステムは、様々なサンプル入力アプローチに質量分析計のインターフェースを可能に自作XYZステージを含んで修正されたESI源が装備されています。 <ol><li> PEEK組合から毛細管マイクロリアクターを外し、PEEKティーに接続します。 </li><li> PEEKティーのサイドアームに約2センチPt線を挿入します。提供するための1/32 &quot;PEEKスリーブを使用漏れのない接続とPt線を絶縁するため。 </li><li> 50ミクロンのIDのx 360μmの外径（〜0.5メートルの長さ）サンプル移送毛細管は、PEEKティーの反対側の端部に接続します。漏れのない接続を提供するための1/32 &quot;PEEKスリーブを使用します。 </li><li> XYZステージ上PEEKティーを確保し、離れて質量分析計の入口キャピラリーから〜2ミリメートルESIエミッタを配置します。 </li><li>質量分析計のESIの電力供給源に白金線を接続します。 </li><li>ステンレス鋼の組合へのサンプル移送毛細管の反対側の端を接続します。漏れのない接続を提供するための1/16 &quot;PEEKスリーブを使用します。 </li><li> 、ポンプをオンにして所望の値に流量を設定する（ 例えば 、ステンレス鋼労働組合の反対側の端部4〜5 cmの長さ1/16 &quot;PTFEチューブを接続し、PTFEチューブ内の250μlの注射針を挿入2μL/分）。 </li><li> MS機器ANを制御するソフトウェアパッケージに入力タンデムMSデータ収集パラメータ分析を行うための準備セットアップにメソッドファイルとして保存しますdは、 LTQ-MSシステムのために、以下のデータ依存解析パラメータを使用します。除​​外質量幅180秒間有効ダイナミック除外を1.5メートル/ zの±; 1 MSは、トップ5最も強いピークに1ズームとMS 2のスキャンに続いてスキャンし、スキャン幅±5のm / zをズーム。衝突誘起解離分離幅3メートル/ zの、正規化衝突エネルギー35％、活性化Q 0.25、および活性化時間30ミリ秒に設定（CID）パラメータ。 </li></ol> 4.マイクロ流体セットアップ<ol><li> （1）マイクロリアクターからなる、デバイスの16-18レイアウトは、 図2Aに設けられている。（0.13ミリメートル幅×2ミリの長さ×50ミクロンの深）の入口に接続された（2;ガラスまたはポリマー基板からマイクロ流体デバイスを準備します）、出口（3）およびサイドポート（4）。流体操作のための相互接続チャネルである〜110ミクロン、幅〜50μmの深いです。マルチチャネル構造は、（5）、からなる〜1.5〜2ミクロンの深×10ミクロン幅×置か100μmの長いマイクロチャネル25ミクロン離れて、マイクロリアクター中の粒子を保持するためのフィルタとして機能します。 </li><li>入口ポートに専用コネクタを接着することによって、または流体送達（ 図2B）用の金具を収容したポリマースタンドを工夫することにより、チップへの流体送達接続を有効にします。16 </li><li>ステップ1.8で説明したようにC18粒子（5ミクロン）のスラリーを準備します。チップ側ポートに接続された1/16 &quot;PTFEチューブ（4）を用いて注射器でマイクロリアクターにスラリーを送達; 90ºCのオーブン中で1時間、エポキシ接着剤と硬化と、粒子のロード後にポートをシール16。 </li><li> 、出口ポートにキャピラリー（20μmのID×90μmの外径×10ミリの長さ）を挿入E6000接着剤で封止し、そしてキュアO / Nをしましょう​​。これは、（ESIエミッターとなります<strong&gt; 6）。 </li><li> 50μmのIDのx 360μmの外径（〜0.5メートルの長さ）サンプル移送キャピラリーはチップ入口ポート（2）に接続します。 3.6から3.7に記載されているように、250μlのシリンジとシリンジポンプにキャピラリーの反対側の端を接続します。 </li><li>直前の入口ポートへのサンプル移送ライン（2）上の軽量PEEKティーコネクタを配置し、3.2で説明したように、ティーのサイドアームにPt線を挿入します。これは、ESI電極となります。 </li><li>質量分析計の入口キャピラリーから〜2ミリメートル離れて配置さESIエミッタとXYZステージ上にマイクロ流体デバイスを固定します。 3.8で説明したように、分析のためのMSを準備します。 </li></ol> 5.サンプルのロード、MS分析のためのタンパク質分解消化および溶出注：すべての溶液/試料移送ステップは、シリンジポンプの助けを借りて行われ、完了するためにいくつかの追加分を可能にすべきである、デッドvolumを補償するために、マイクロリアクターへとからの転送ラインに関連したエス。必要な時間は、関与の流量に依存します。 <ol><li> 5分間2μL/ minで：（2 V / V 98）、マイクロリアクターを洗浄し、分析の準備をし、H 2 O中のNH 4 HCO 3（50ミリモル）の水溶液を注入することによって/ CH 3 CN 250μlの注射器を使用しています。 </li><li> 5分間、2μL/分で試料溶液を注入することによりマイクロリアクターのタンパク質試料（1μM）を読み込みます。 250μlの注射器を使用しています。 </li><li> 1-3分間2μL/ minでマイクロリアクターに吸着されたタンパク質の上にトリプシン溶液（5μM）を注入します。 </li><li> TFAの酸性化水溶液でマイクロリアクターをすすぐことによって、タンパク質分解消化プロセスを停止（0.01％v / v）のH 2 O / CH 3 CN中の（98：2 v / v）で2μL/分で5分間。 250μlの注射器を使用しています。 </li><li> TFAの酸性化有機溶液（0.01％を注入することによりマイクロリアクターからタンパク質消化物を溶出開始v / v）のH 2 O / CH 3 CN（50:50 v / v）の300 NL /分。 </li><li> MSデータ取得処理とESI電圧（〜2000 V）をオンにします。ステップ3.8において提供されたデータ収集パラメータを使用して、MSデータを取得します。トリプシンペプチドの溶出を観察します。 </li></ol> 6.データ処理<ol><li>生のMSデータフォーマットと互換性のある検索エンジンでタンデムMSデータを処理します。 <ol><li>生物の特定の最小限の冗長タンパク質データベースを使用して、LTQ-MS RAWファイルを処理します。検索のための切断を逃した、検索エンジンで生データをアップロードし、それぞれ2および1ダに親とフラグメントイオン質量許容範囲を設定し、最大2つので唯一の完全にトリプシンフラグメントを使用します。翻訳後修飾のために許可されていません。それぞれ、1％、3％に高、中、自信偽発見率（FDR）を設定し、翻訳後修飾することができません。 </li></ol></li><li>唯一の高自信を選択するために、データをフィルタペプチドは、データベース内のタンパク質にマッチします。タンパク質およびペプチドレベルの結果を評価します。 </li></ol>

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The authors declare no competing financial interests.

この研究に記載のマイクロリアクターは、簡単に実装する30分未満でMS分析と識別を可能にするために、タンパク質の酵素消化を実施するための実験を​​提供します。このシステムの明確な利点は、従来の手法と比較して、簡単、高速、低試薬消費と低コストが含まれます。特に、高価な固定化トリプシンビーズおよびカートリッジを必要としません。毛細管マイクロリアクターの製造は簡...

精製タンパク質の同定および特徴付けは、しばしばMS技術を使用することによって達成されます。タンパク質が酵素で消化され、そのペプチドは、さらに単純な注入実験を用いてMSによって分析します。タンパク質分解性消化は、ほとんどのMS分析器の有用な質量範囲に小さいペプチド断片を生成するために必要であり、それは容易に、アミノ酸配列情報を生成する低エネルギー衝突誘起解離を介して断片化することができます。単離されたタンパク質または単純なタンパク質混合物のために、MS検出の前に、ペプチドのクロマトグラフ分離のための更なる必要はありません。 25-50ペプチドの混合物は、容易にMSのイオン源に直接シリンジポンプを用いてサンプルを注入することによって分析することができます。 質量分析計は、分析を実行し、短い時間枠内でタンパク質の配列を確認することができます。現代のデータ取得方法と、この方法は、wを実現することができます数分あるいは秒をithin。短い時間スケールで全体のプロセスを完了するの制限要因は、タンパク質分解消化ステップです。 （50-100）の酵素比：一般的に、これは、基板を使用して、37ºCでは、溶液中で、数時間（またはO / N）を介して実行される1。分または秒に酵素消化時間を短縮するために、固定化酵素マイクロリアクタ、マイクロ流体リアクターまたは市販のカートリッジの形で記載されている。1-6一般的に、酵素は、共有結合、非共有結合的/物理吸着、錯体によって固定されています形成またはカプセル化、大規模な対体積表面と酵素-基板の比率によって有効にされている酵素プロセスの3,6効率化。固定化された反応器のさらなる利点は、MS分析における酵素の自己消化との干渉を低減した酵素安定性および再利用性を向上させることを含みます。様々なアプローチ、ガラスを使用して、またはポリマーの微細加工装置が記載されており、抗体-抗原相互作用によって磁気ビーズ上に固定化酵素を使用して、7,8 9 は 、チタニア-アルミナゾル-ゲル10とnanozeolites 11の中に封入又はNi-NTAまたはHisタグ複合体形成を介して捕捉され、金ナノ粒子のネットワーク中に取り込ま。6あるいは固定化酵素を用いたオープン管状キャピラリーは同様に、開発されてきた。12また、強化されたタンパク質分解的切断が30-120に反応時間を減少させるために制御マイクロ波照射13または圧力補助または圧力循環技術（PCT）を使用して実証されています分。14 固定化酵素リアクターの複数の利点にもかかわらず、商業的なカートリッジのコストが高く、日常的な使用のためのマイクロ流体デバイスの利用可能性は制限され、そして追加の計測のために必要とするマイクロ波またはPCT技術の結果を使用します。この作業の目的は、circumve方法を開発することでしたこれらの欠点をNTS、それは容易に分以内MS分析のための調製物中のタンパク質の酵素的切断を行うための簡単​​かつ効果的なアプローチの研究に力を与えるために、すべての実験室で実施することができます。アプローチは、疎水性、キャピラリーまたはマイクロ流体デバイスにあらかじめロードされているC18-粒子、及び以上の酵素の注入の間に酵素消化に続いて、これらの粒子上の目的のタンパク質の吸着の使用に依存しています充填床と撮影したタンパク質（複数可）。このアプローチでは、基板は、非共有結合相互作用を介して固定化され、酵素を固定化されたタンパク質上に注入されます。タンパク質分解消化効率は、酵素処理、還元および粒子の表面からの距離と拡散時間の蛋白質を露出大きな粒子表面積増加物質移動、酵素の活性に影響を与える可能性がない共有結合、能力を向上させることが迅速にevaluat異なる酵素、廃棄、および多重化の電子の組み合わせ処理は、マイクロ流体形式で実行された場合。このアプローチは、標準的なタンパク質およびESI-MS検出の前にタンパク質分解消化のためのトリプシン最も一般的に使用される酵素の混合物を使用して実証されています。この研究において検出のために使用される質量分析計は、線形トラップ四重極（LTQ）装置でした。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Ion trap ESI-MS</td>
			<td>Thermo Electron</td>
			<td>LTQ</td>
			<td>The LTQ mass spectrometer is used for acquiring tandem MS data</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>XYZ stage</td>
			<td>Newport</td>
			<td>Multiple parts</td>
			<td>The home-built XYZ stage is used to adapt the commercial LTQ nano-ESI source to receive input from various sample delivery systems</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereo microscope</td>
			<td>Edmund optics</td>
			<td>G81-278</td>
			<td>The microscope is used to observe the microreactor packing process</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Analytical balance/Metler</td>
			<td>VWR</td>
			<td>46600-204</td>
			<td>The balance is used to weigh the protein samples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic bath/Branson</td>
			<td>VWR</td>
			<td>33995-540</td>
			<td>The sonic bath is used for mixing/homogenizing the samples and dispersing the C18 particle slurry</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe pump 22</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>552222</td>
			<td>The micropump is used for loading, rinsing and eluting the sample and the enzyme on and from the packed capillary microreactor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Milli-Q ultrapure water system&#160;</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td>ZD5311595&#160;</td>
			<td>The MilliQ water system is used to prepare purified DI water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipettor/Eppendorf (1000 &#181;L)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>53513-410</td>
			<td>The pipettor is used to measure small volumes of sample solutions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipettor/Eppendorf (100 &#181;L)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>53513-406</td>
			<td>The pipettor is used to measure small volumes of sample solutions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipettor/Eppendorf (10 &#181;L)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>53513-402</td>
			<td>The pipettor is used to measure small volumes of sample solutions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fused silica capillary (100 &#181;m ID x 360 &#181;m OD)</td>
			<td>Polymicro Technologies</td>
			<td>TSP100375</td>
			<td>This capillary is used for the fabrication of the microreactor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fused silica capillary (20 &#181;m ID x 100 &#181;m OD)</td>
			<td>Polymicro Technologies</td>
			<td>TSP020090</td>
			<td>This capillary is used for the fabrication of the ESI emitter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fused silica capillary (50 &#181;m ID x 360 &#181;m OD)</td>
			<td>Polymicro Technologies</td>
			<td>TSP050375</td>
			<td>This capillary is used to transfer the samples and the eluent from the syringe pump to the capillary microreactor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass capillary cleaver</td>
			<td>Supelco</td>
			<td>23740-U</td>
			<td>This is a tool for cutting fused silica capillaries at the desired length</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glue</td>
			<td>Eclectic Products</td>
			<td>E6000 Craft</td>
			<td>This glue is used for securing the ESI emitter into the capillary microreactor or the microfluidic chip</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epoxy glue</td>
			<td>Epo-Tek</td>
			<td>353NDT</td>
			<td>This glue is used to seal the microfluidic inlet hole through which the C18 particles are loaded</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reversed phase C18 particles (5 &#181;m)</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td>Zorbax 300SB-C18</td>
			<td>These are C18 particles on which the proteins are adsorbed; the particles were extracted from a 4 mm x 20 cm C18 LC column from Agilent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe/glass (250 &#181;L)</td>
			<td>Hamilton</td>
			<td>81130-1725RN</td>
			<td>The glass syringes are used to load the C18 particle slurry in the capillary microreactor and to deliver the sample and eluents to the microreactor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Internal reducing PEEK Union (1/16&#8221; to 1/32&#8221;)</td>
			<td>Valco</td>
			<td>ZRU1.5FPK</td>
			<td>This union is used to connect the 250 &#181;L syringe to the microreactor for loading the 5 &#181;m particle slurry</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel union (1/16&#8221;)</td>
			<td>Valco</td>
			<td>ZU1XC</td>
			<td>The stainless steel union is used to connect the glass syringe needle to the infusion capillary</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microvolume PEEK Tee connector (1/32&#8221;)</td>
			<td>Valco</td>
			<td>MT.5XCPK</td>
			<td>The Peek tee is used to connect the sample transfer capillary to the capillary microreactor; on its side arm, it enables the insertion of the Pt wire</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tee connector (light weight)</td>
			<td>Valco</td>
			<td>C-NTXFPK</td>
			<td>This Tee connector is used to apply ESI voltage to the microfluidic chip through the sample transfer line</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pt wire (0.404 mm)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>66260-126</td>
			<td>The Pt wire provides electrical connection for ESI generation and is connected to the mass spectrometer ESI power supply</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PTFE tubing (1/16&#8221; OD)</td>
			<td>Valco</td>
			<td>TTF115-10FT</td>
			<td>The Teflon tubing is used to enable an air-tight connection between the syringe needle and the stainless steel union&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PEEK tubing (0.015&#8220; ID x 1/16&#8221; OD)</td>
			<td>Upchurch Scientific</td>
			<td>1565</td>
			<td>The Peek tubing is used as a sleeve to enable an air-tight connection between the stainless steel union and the 50 &#181;m ID transfer capillary</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PEEK tubing (0.015&#8221; ID x 1/32&#8221; OD)</td>
			<td>Valco</td>
			<td>TPK.515-25</td>
			<td>The Peek tubing is used as a sleeve to enable a leak-free connection between the fused silica capillaries and the Peek Tee</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clean-cut polymer tubing cutter</td>
			<td>Valco</td>
			<td>JR-797</td>
			<td>This cutter is used to pre-cut the 1/16&#8221; and 1/32&#8217; Peek polymer tubing that is used as sleeve for leak-free connections in pieces of ~4-5 cm in length</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amber vial (2 mL)</td>
			<td>Agilent&#160;</td>
			<td>HP-5183-2069</td>
			<td>The vials are used to prepare sample solutions and the C18 particle slurry&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amber vial (4 mL)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>66011-948</td>
			<td>The vials are used to prepare sample solutions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polypropylene tube (15 mL)</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>12-565-286D</td>
			<td>The vials are used to prepare buffer solutions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cylinder (100 mL)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>24710-463</td>
			<td>The cylinder is used to measure volumes of solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cylinder (10 mL)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>24710-441</td>
			<td>The cylinder is used to measure volumes of solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette tips (1000 &#181;L)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>83007-386</td>
			<td>The pipette tips are used to measure small volumes of sample solutions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette tips (100 &#181;L)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>53503-781</td>
			<td>The pipette tips are used to measure small volumes of sample solutions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette tips (10 &#181;L)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>53511-681</td>
			<td>The pipette tips are used to measure small volumes of sample solutions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass substrates</td>
			<td>Nanofilm</td>
			<td>B270 white crown, 3&#8221; x 3&#8221;</td>
			<td>These are glass substrates for microchip fabrication</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Male nut fitting (1/16&#8221;)</td>
			<td>Upchurch</td>
			<td>P203X</td>
			<td>This fitting is used for connecting transfer capillaries to the microfluidic chip</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nanoport assembly</td>
			<td>Upchurch</td>
			<td>N-122H</td>
			<td>This fitting is used for connecting transfer capillaries to the microfluidic chip</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reagents</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Protein standards</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>Multiple #</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetonitrile, HPLC grade</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>A955</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol, HPLC grade</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>A452</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropanol, HPLC grade</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>650447</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trifluoroacetic acid</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>302031</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium bicarbonate</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td>A6141</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin, sequencing grade</td>
			<td>Promega</td>
			<td>V5111</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fast enzymatic processing of proteins for ms detection with a flow-through microreactor

質量分析（MS）の大部分は、タンパク質分析方法は、典型的にはトリプシン、検出前に酵素消化工程を含むベース。この工程は、質量分析計測器の有効走査範囲内MW &lt;3,000-4,000ダで一般に、低分子量ペプチドの生成のために必要です。従来のプロトコルは、37ºCでO / N酵素消化を伴います。最近の進歩は、典型的には、例えば 、マイクロ波または高固定化酵素または数分にタンパク質分解消化に必要な時間を短縮する相補的な物理的プロセス（の範囲のマイクロリアクターの使用を含む様々な戦略の開発につながっています圧力）。この研究では、タンパク質の迅速な酵素消化を達成するための任意の実験室で実施することができる簡単で費用効果的なアプローチを記載します。タンパク質（またはタンパク質の混合物）は、C18結合逆相高速PERFに吸着されていますキャピラリーカラムにプリロード液体クロマトグラフィー（HPLC）、シリカ粒子をormance、そして水性緩衝液中のトリプシンを短時間で粒子上に注入されます。オンラインのMS検出を有効にするには、トリプシンペプチドは、MSイオン源で直接増加有機含有量の溶媒系で溶出されています。このアプローチは、高価な固定化酵素粒子の使用を回避し、プロセスを完了するための任意の援助を必要としません。タンパク質消化および完全なサンプルの分析は、それぞれ、2〜3分と約30分未満で達成することができます。

タンパク質分解性消化プロセスの代表的な結果は、上述したマイクロリアクター（ 図1または2）、 表1に提供されて、タンパク質の混合物を同時に行う。テーブルは、特定のタンパク質を同定する独特のペプチド配列を含み、クロス切れ残りの相関スコア（XCORR）（ すなわち 、対応するタンデム質量スペクトルの実験対理論上のマッチ...

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

フロースルーマイクロリアクターとMS検出のためのタンパク質の高速酵素処理

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.

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

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

7.9K ビュー.  Virginia Tech. 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.

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

Fabrication of Electrochemical-DNA Biosensors for the Reagentless Detection of Nucleic Acids, Proteins and Small Molecules

As medicine is currently practiced, doctors send specimens to a central laboratory for testing and thus must wait hours or days to 
receive the results. Many patients would be better served by rapid, bedside tests. To this end our laboratory and others have developed a versatile, reagentless 
biosensor platform that supports the quantitative, reagentless, electrochemical detection of nucleic acids (DNA, RNA), proteins (including antibodies) and small 
molecules analytes directly in unprocessed clinical and environmental samples. In this video, we demonstrate the preparation and use of several biosensors in this 
"E-DNA" class. In particular, we fabricate and demonstrate sensors for the detection of a target DNA sequence in a polymerase chain reaction mixture, an HIV-specific antibody and the drug cocaine. The preparation procedure requires only three hours of hands-on effort followed by an overnight incubation, and their use requires only minutes.

"E-DNA" sensors, reagentless, electrochemical biosensors that perform well even when challenged directly in blood and other complex matrices, have been adapted to the detection of a wide range of nucleic acid, protein and small molecule analytes. Here we present a general procedure for the fabrication and use of such sensors.

核酸、タンパク質と低分子のReagentless検出用電気化学DNAバイオセンサーの作製

As medicine is currently practiced, doctors send specimens to a central laboratory for testing and thus must wait hours or days to 
receive the results. ...

生物工学

Postproduction Processing of Electrospun Fibres for Tissue Engineering

Electrospinning is a commonly used and versatile method to produce scaffolds (often biodegradable) for 3D tissue engineering.1, 2, 3 Many tissues in vivo undergo biaxial distension to varying extents such as skin, bladder, pelvic floor and even the hard palate as children grow. In producing scaffolds for these purposes there is a need to develop scaffolds of appropriate biomechanical properties (whether achieved without or with cells) and which are sterile for clinical use. The focus of this paper is not how to establish basic electrospinning parameters (as there is extensive literature on electrospinning) but on how to modify spun scaffolds post production to make them fit for tissue engineering purposes - here thickness, mechanical properties and sterilisation (required for clinical use) are considered and we also describe how cells can be cultured on scaffolds and subjected to biaxial strain to condition them for specific applications.
Electrospinning tends to produce thin sheets; as the electrospinning collector becomes coated with insulating fibres it becomes a poor conductor such that fibres no longer deposit on it. Hence we describe approaches to produce thicker structures by heat or vapour annealing increasing the strength of scaffolds but not necessarily the elasticity. Sequential spinning of scaffolds of different polymers to achieve complex scaffolds is also described. Sterilisation methodologies can adversely affect strength and elasticity of scaffolds. We compare three methods for their effects on the biomechanical properties on electrospun scaffolds of poly lactic-co-glycolic acid (PLGA).
Imaging of cells on scaffolds and assessment of production of extracellular matrix (ECM) proteins by cells on scaffolds is described. Culturing cells on scaffolds in vitro can improve scaffold strength and elasticity but the tissue engineering literature shows that cells often fail to produce appropriate ECM when cultured under static conditions. There are few commercial systems available that allow one to culture cells on scaffolds under dynamic conditioning regimes - one example is the Bose Electroforce 3100 which can be used to exert a conditioning programme on cells in scaffolds held using mechanical grips within a media filled chamber.4 An approach to a budget cell culture bioreactor for controlled distortion in 2 dimensions is described. We show that cells can be induced to produce elastin under these conditions. Finally assessment of the biomechanical properties of processed scaffolds cultured with or without cells is described.

Electrospun scaffolds can be processed post production for tissue engineering applications. Here we describe methods for spinning complex scaffolds (by consecutive spinning), for making thicker scaffolds (by multi-layering using heat or vapour annealing), for achieving sterility (aseptic production or sterilisation post production) and for achieving appropriate biomechanical properties.

組織工学のためのエレクトロ繊維のポスト処理

Electrospinning is a commonly used and versatile method to produce  scaffolds (often biodegradable) for 3D tissue engineering.1, 2, 3 Many tissues in vivo ...

A Full Skin Defect Model to Evaluate Vascularization of Biomaterials In Vivo

Insufficient vascularization is considered to be one of the main factors limiting the clinical success of tissue-engineered constructs. In order to evaluate new strategies that aim at improving vascularization, reliable methods are required to make the in-growth of new blood vessels into bio-artificial scaffolds visible and quantify the results. Over the past couple of years, our group has introduced a full skin defect model that enables the direct visualization of blood vessels by transillumination and provides the possibility of quantification through digital segmentation. In this model, one surgically creates full skin defects in the back of mice and replaces them with the material tested. Molecules or cells of interest can also be incorporated in such materials to study their potential effect. After an observation time of one&#8217;s own choice, materials are explanted for evaluation. Bilateral wounds provide the possibility of making internal comparisons that minimize artifacts among individuals as well as of decreasing the number of animals needed for the study. In comparison to other approaches, our method offers a simple, reliable and cost effective analysis. We have implemented this model as a routine tool to perform high-resolution screening when testing vascularization of different biomaterials and bio-activation approaches.

A Full Skin Defect Model to Evaluate Vascularization of Biomaterials In Vivo

Vascularization is key to approaches in successful tissue engineering. Therefore, reliable technologies are required to evaluate the development of vascular networks in tissue-constructs. Here we present a simple and cost-effective method to visualize and quantify vascularization in vivo.

生体材料の血管新生を評価するために、完全な皮膚欠損モデル<em&gt;インビボ</em

Insufficient vascularization is considered to be one of the main factors limiting the clinical success of tissue-engineered constructs. In order to ...

Hydrogel Nanoparticle Harvesting of Plasma or Urine for Detecting Low Abundance Proteins

Novel biomarker discovery plays a crucial role in providing more sensitive and specific disease detection. Unfortunately many low-abundance biomarkers that exist in biological fluids cannot be easily detected with mass spectrometry or immunoassays because they are present in very low concentration, are labile, and are often masked by high-abundance proteins such as albumin or immunoglobulin. Bait containing poly(N-isopropylacrylamide) (NIPAm) based nanoparticles are able to overcome these physiological barriers. In one step they are able to capture, concentrate and preserve biomarkers from body fluids. Low-molecular weight analytes enter the core of the nanoparticle and are captured by different organic chemical dyes, which act as high affinity protein baits. The nanoparticles are able to concentrate the proteins of interest by several orders of magnitude. This concentration factor is sufficient to increase the protein level such that the proteins are within the detection limit of current mass spectrometers, western blotting, and immunoassays. Nanoparticles can be incubated with a plethora of biological fluids and they are able to greatly enrich the concentration of low-molecular weight proteins and peptides while excluding albumin and other high-molecular weight proteins. Our data show that a 10,000 fold amplification in the concentration of a particular analyte can be achieved, enabling mass spectrometry and immunoassays to detect previously undetectable biomarkers.

Several pathological biomarkers cannot be easily detected by current techniques because of their low concentration in biological fluids, the presence of degrading enzymes, and large amounts of high molecular weight proteins. Chemically functionalized hydrogel nanoparticles can harvest, preserve and concentrate low abundance proteins enabling the detection of previously undetectable biomarkers.

ハイドロゲルナノ粒子プラズマの収穫や少量のタンパク質を検出するための尿

Novel biomarker discovery plays a crucial role in providing more sensitive and specific disease detection. Unfortunately many low-abundance biomarkers ...

A Microfluidic Platform for Precision Small-volume Sample Processing and Its Use to Size Separate Biological Particles with an Acoustic Microdevice

A major advantage of microfluidic devices is the ability to manipulate small sample volumes, thus reducing reagent waste and preserving precious sample. However, to achieve robust sample manipulation it is necessary to address device integration with the macroscale environment. To realize repeatable, sensitive particle separation with microfluidic devices, this protocol presents a complete automated and integrated microfluidic platform that enables precise processing of 0.15&#8211;1.5 ml samples using microfluidic devices. Important aspects of this system include modular device layout and robust fixtures resulting in reliable and flexible world to chip connections, and fully-automated fluid handling which accomplishes closed-loop sample collection, system cleaning and priming steps to ensure repeatable operation. Different microfluidic devices can be used interchangeably with this architecture. Here we incorporate an acoustofluidic device, detail its characterization, performance optimization, and demonstrate its use for size-separation of biological samples. By using real-time feedback during separation experiments, sample collection is optimized to conserve and concentrate sample. Although requiring the integration of multiple pieces of equipment, advantages of this architecture include the ability to process unknown samples with no additional system optimization, ease of device replacement, and precise, robust sample processing.

This protocol describes a system architecture for performing automated small volume (0.15&#8211;1.5 ml) particle separations using a microfluidic device, and discusses methods to optimize acoustofluidic device performance and operation.

マイクロ流体精密小容量サンプル処理のためのプラットフォームとアコースティックマイクロデバイスで区切り生物学的粒子サイズのためのその使用

A major advantage of microfluidic devices is the ability to manipulate small sample volumes, thus reducing reagent waste and preserving precious sample. ...

Sensitive Detection of Proteopathic Seeding Activity with FRET Flow Cytometry

Increasing evidence supports transcellular propagation of toxic protein aggregates, or proteopathic seeds, as a mechanism for the initiation and progression of pathology in several neurodegenerative diseases, including Alzheimer's disease and the related tauopathies. The potentially critical role of tau seeds in disease progression strongly supports the need for a sensitive assay that readily detects seeding activity in biological samples. 
By combining the specificity of fluorescence resonance energy transfer (FRET), the sensitivity of flow cytometry, and the stability of a monoclonal cell line, an ultra-sensitive seeding assay has been engineered and is compatible with seed detection from recombinant or biological samples, including human and mouse brain homogenates. The assay employs monoclonal HEK 293T cells that stably express the aggregation-prone repeat domain (RD) of tau harboring the disease-associated P301S mutation fused to either CFP or YFP, which produce a FRET signal upon protein aggregation. The uptake of proteopathic tau seeds (but not other proteins) into the biosensor cells stimulates aggregation of RD-CFP and RD-YFP, and flow cytometry sensitively and quantitatively monitors this aggregation-induced FRET. The assay detects femtomolar concentrations (monomer equivalent) of recombinant tau seeds, has a dynamic range spanning three orders of magnitude, and is compatible with brain homogenates from tauopathy transgenic mice and human tauopathy subjects. With slight modifications, the assay can also detect seeding activity of other proteopathic seeds, such as &#945;-synuclein, and is also compatible with primary neuronal cultures. The ease, sensitivity, and broad applicability of FRET flow cytometry makes it useful to study a wide range of protein aggregation disorders.

Cell-to-cell transfer of protein aggregates, or proteopathic seeds, may underlie the progression of pathology in neurodegenerative diseases. Here, a novel FRET flow cytometry assay is described that enables specific and sensitive detection of seeding activity from recombinant or biological samples.

FRETフローサイトメトリーでProteopathic播種活動の高感度検出

Increasing evidence supports transcellular propagation of toxic protein aggregates, or proteopathic seeds, as a mechanism for the initiation and ...

Microwave-driven Synthesis of Iron Oxide Nanoparticles for Fast Detection of Atherosclerosis

A fast and reproducible microwave-driven protocol has been developed for the synthesis of neridronate-functionalized nanoparticles. Starting from the synthesis of hydrophobic nanoparticles, our method is based on an adaptation from thermal decomposition method to microwave driven synthesis. The new methodology produces a decrease in the reaction times in comparison with traditional procedures. Moreover, the use of the microwave technology increases the reproducibility of the reactions, something important from the point of view of clinical applications. The novelty of this iron oxide nanoparticle is the attachment of Neridronate. The use of this molecule leads a bisphosphonate moiety towards the outside of the nanoparticle that provides Ca2+ binding properties in vitro and selective accumulation in vivo in the atheroma plaque. The protocol allows the synthesis and plaque detection in about 3 hr since the initial synthesis from organic precursors. Their accumulation in the atherosclerotic area in less than 1 hr provides a contrast agent particularly suitable for clinical applications.

Microwave technology enables extremely fast synthesis of iron oxide nanoparticles for atherosclerosis plaque characterization. The use of an aminobisphosphonate in the external side of the nanoparticle provides a fast accumulation in the atherosclerotic area.

アテローム性動脈硬化症の高速検出のための酸化鉄ナノ粒子のマイクロ波駆動型の合成

A fast and reproducible microwave-driven protocol has been developed for the synthesis of neridronate-functionalized nanoparticles. Starting from the ...

Synthesis of Cationized Magnetoferritin for Ultra-fast Magnetization of Cells

Many important biomedical applications, such as cell imaging and remote manipulation, can be achieved by labeling cells with superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs). Achieving sufficient cellular uptake of SPIONs is a challenge that has traditionally been met by exposing cells to elevated concentrations of SPIONs or by prolonging exposure times (up to 72 hr). However, these strategies are likely to mediate toxicity. Here, we present the synthesis of the protein-based SPION magnetoferritin as well as a facile surface functionalization protocol that enables rapid cell magnetization using low exposure concentrations. The SPION core of magnetoferritin consists of cobalt-doped iron oxide with an average particle diameter of 8.2 nm mineralized inside the cavity of horse spleen apo-ferritin. Chemical cationization of magnetoferritin produced a novel, highly membrane-active SPION that magnetized human mesenchymal stem cells (hMSCs) using incubation times as short as one minute and iron concentrations as lows as 0.2 mM.

A protocol for the synthesis and cationization of cobalt-doped magnetoferritin is presented, as well as a method to rapidly magnetize stem cells with cationized magnetoferritin.

細胞の超高速磁化のためのカチオン化Magnetoferritinの合成

Many important biomedical applications, such as cell imaging and remote manipulation, can be achieved by labeling cells with superparamagnetic iron oxide ...

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.

粒子の空間追跡のための多重化された電子の検出とマイクロ流体プラットフォーム

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

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) Assays

When present in pharmaceutical products, a Gram-negative bacterial cell wall component endotoxin (often also called lipopolysaccharide) can cause inflammation, fever, hypo- or hypertension, and, in extreme cases, can lead to tissue and organ damage that may become fatal. The amounts of endotoxin in pharmaceutical products, therefore, are strictly regulated. Among the methods available for endotoxin detection and quantification, the Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) assay is commonly used worldwide. While any pharmaceutical product can interfere with the LAL assay, nano-formulations represent a particular challenge due to their complexity. The purpose of this paper is to provide a practical guide to researchers inexperienced in estimating endotoxins in engineered nanomaterials and nanoparticle-formulated drugs. Herein, practical recommendations for performing three LAL formats including turbidity, chromogenic and gel-clot assays are discussed. These assays can be used to determine endotoxin contamination in nanotechnology-based drug products, vaccines, and adjuvants.

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate LAL Assays

Detection of endotoxins in engineered nanomaterials represents one of the grand challenges in the field of nanomedicine. Here, we present a case study that describes the framework composed of three different LAL formats to estimate potential endotoxin contamination in nanoparticles.

フロースルーマイクロリアクターとMS検出のためのタンパク質の高速酵素処理

要約

さらに動画を探す

この動画の章

核酸、タンパク質と低分子のReagentless検出用電気化学DNAバイオセンサーの作製

組織工学のためのエレクトロ繊維のポスト処理

生体材料の血管新生を評価するために、完全な皮膚欠損モデル

ハイドロゲルナノ粒子プラズマの収穫や少量のタンパク質を検出するための尿

マイクロ流体精密小容量サンプル処理のためのプラットフォームとアコースティックマイクロデバイスで区切り生物学的粒子サイズのためのその使用

FRETフローサイトメトリーでProteopathic播種活動の高感度検出

アテローム性動脈硬化症の高速検出のための酸化鉄ナノ粒子のマイクロ波駆動型の合成

細胞の超高速磁化のためのカチオン化Magnetoferritinの合成

粒子の空間追跡のための多重化された電子の検出とマイクロ流体プラットフォーム

ナノ製剤中のエンドトキシン検出カブトガニリムラスライセート (ラル) 試金を使用して

フロースルーマイクロリアクターとMS検出のためのタンパク質の高速酵素処理

要約

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核酸、タンパク質と低分子のReagentless検出用電気化学DNAバイオセンサーの作製

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生体材料の血管新生を評価するために、完全な皮膚欠損モデル

ハイドロゲルナノ粒子プラズマの収穫や少量のタンパク質を検出するための尿

マイクロ流体精密小容量サンプル処理のためのプラットフォームとアコースティックマイクロデバイスで区切り生物学的粒子サイズのためのその使用

FRETフローサイトメトリーでProteopathic播種活動の高感度検出

アテローム性動脈硬化症の高速検出のための酸化鉄ナノ粒子のマイクロ波駆動型の合成

細胞の超高速磁化のためのカチオン化Magnetoferritinの合成

粒子の空間追跡のための多重化された電子の検出とマイクロ流体プラットフォーム

ナノ製剤中のエンドトキシン検出カブトガニ リムラス ライセート (ラル) 試金を使用して

ナノ製剤中のエンドトキシン検出カブトガニリムラスライセート (ラル) 試金を使用して