著者は、サポートの DFG を認めたいと思います。

1 磁性ナノ粒子 Hydrophobization <ol><li>疎水性磁性粒子の合成, 200 mL に 0.85 g した FeCl 3 六水和物 (3.14 モル) と 0.30 g した FeCl 2 四水和物 (1.51 mmol) を追加。水/エタノール溶液 (4:1 v/v).</li>
	<li>この混合物に追加 0.20 mL 1 H、1 H、2 H、2 H Perfluorooctyltriethoxysilane (PFOTES) (5.23 モル) 磁性攪拌器 (500 rpm) で激しく攪拌しながら。マグネタイト粒子のセカンダリの酸化を防ぐためにコルクで丸底フラスコを用いた不活性ガス雰囲気 (N 2) の合成を実行します</li>。
	<li>は、8 (pH pH メーターによって決まります) の pH に水酸化アンモニウム溶液 (1.5 M) で賢明なソリューション ドロップを調整します。マグネチックスターラーを用いて 24 時間のためのソリューションをかき混ぜる</li>。
	<li>粒子を分離、磁気ソリューションからバーにフラスコを置くことによって磁石 (ネオジム立方体マグネット 40 × 20 × 10 mm、粘着力 25 kg)。フラスコの下部に取り付けた磁石を保ちながら、ソリューションを注ぐ</li>。
	<li>は、バーを使用している間 3 回水/エタノール溶液で粒子を洗浄磁石 1.4 に従って)。24 h (収量 約 0.43 g) 60 ° C で粒子を乾燥。</li>。
	<li>粒子を分析し、メーカーによると走査型電子顕微鏡を使用して &#39; の指示</li>。
</ol> 2。マイクロリアクターの試作 <ol><li>少しガラス乳棒を使用してすべての乾燥粒子を挽くし、その後秤量皿に直接それらのすべてを配置 (46 × 46 × 8 mm、ポリスチレン).</li>
	<li>ピペット 10 μ L 反応液 (構成に記載されている 5.1 として) すべての粒子と、体重移動にパン約 10 の円形の方法で少し s (10 μ L マイクロリアクターの粒子質量: 約 3.2 × 10 -7 kg < supクラス ="xref"> 33)。さらにアプリケーションの常温で残りの粒子 (しなかった自己組み立てないで反応液の粒子) を保存します</li>。
	<li>2.2 で説明されているように、水で 5 μ L マイクロリアクターの構築をマイクロリアクターの接触角を測定するため)、テフロン フィルム上に配置し、メーカーによると光接触角測定装置を用いた接触角の分析 &#39; s指示します</li>。
</ol> 3. コイル本体の 3 D 印刷 <ol><li>は、メーカーによると CAD ソフトウェアを使用しての 16 mm (一室)、直径 10 mm、内径 約 4 mm の高さの二重コイル体を設計 &#39; s。指示します</li>。
	<li>印刷メーカーによると 3 D プリンターでのコイル本体 &#39; ポリ乳酸繊維などの材料を使用しての指示。4,500 巻線をコンピューター制御の巻線機を使用して達成するために 0.08 mm の銅ワイヤーで体をラップします</li>。
</ol> 4。駆動プラットフォームの作製 二重コイルのネジの下に、ペルチェ素子と電気基板のマトリックス (例: 3 x 3 マトリックス) の <ol><li>配置二重コイルとリボン ケーブル (を介して制御するそれらを接続 図 3).</li>
	<li>目的のアプリケーションによって強力な磁界を得るためにコイル本体に鉄芯 (高さ 32 mm、直径 4 mm) またはネオジム磁石 (高さ 12.5 mm、直径 4 mm、1,035 kA m -1) を追加します</li>。
	<li>終了するプラットフォームを配置、プレート、好ましくは石英ガラス、コイル マトリックスに 1 mm の高さの最大値</li>。
	<li>プラットフォームのサーフェスにマイクロリアクターを配置します</li>。
	反応液から上部の粒子を撤回し、それによりマイクロリアクターを開くに <li>をアクティブにネオジム磁石の中でコイル 4.1 で説明したコントロールを使用して)。閉じますマイクロリアクターは、コイルをもう一度非アクティブ化します</li>。
	<li>は最初は 約 10 mm 離れている 2 つのマイクロリアクターをマージする使用ネオジム磁石 4.2 で説明したよう)。約 25 s 1 つマイクロリアクター (マイクロリアクターで磁石は約 12 mm の必要な距離) を開くには、プラットフォーム上の同じ位置に他の 1 つを移動するためのコイルを活性化によって必要なコイル本体に磁石を持ち上げています。</li>
	<li>反応を冷却するプラットフォーム表面上、コイル温度を下げるマイクロリアクターを用いたソリューションをオン 4.1 で説明したようにコイルの行列の下に位置するペルチェ素子).</li>
</ol> 5。マージ マイクロリアクターによる酵素反応 <ol><li>0.1 の濃度で溶解西洋ワサビペルオキシダーゼ μ g mL -1 カリウム リン酸バッファー (0.1 M、pH 6.5)。カリウム リン酸バッファー (0.1 M、pH 6.5) 200 μ M の濃度で基板、10-アセチル-3, 7-dihydroxyphenoxazine (ジメチルスルホキシド (DMSO) 10 mM) を希釈します</li>。
	<li>使用 10 μ L のそれぞれの 2.2 で説明されているように 2 つのマイクロリアクターを構築するこれらのソリューション)。磁気力により 2 つのマイクロリアクターをマージ (シリンダーのネオジム磁石: 12.5 mm × 4 mm、1,035 kA m -1) 4.6 で説明したよう) 25 ° C</li>
	<li>蛍光プローブを配置することで反応を検出 (励起波長: 570 nm、発光波長: 585 nm) 約 マージ前にオープンしたマイクロリアクターの真上 10 mm</li>。
</ol>

<ol>
	<li>Squires, T., Quake, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidics:+Fluid+physics+at+the+nanoliter+scale.">Microfluidics: Fluid physics at the nanoliter scale.</a> Rev. Mod. Phys. 77 (3), 977-1026 (2005).</li><li>Song, H., Chen, D. L., Ismagilov, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reactions+in+Droplets+in+Microfluidic+Channels.">Reactions in Droplets in Microfluidic Channels.</a> Angew Chem Int Ed Engl. 45 (44), 7336-7356 (2006).</li><li>Erickson, D., Li, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrated+microfluidic+devices.">Integrated microfluidic devices.</a> Anal. Chim. Acta. 507 (1), 11-26 (2004).</li><li>Zhang, Y., Ozdemir, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+DNA+amplification-A+review.">Microfluidic DNA amplification-A review.</a> Anal. Chim. Acta. 638 (2), 115-125 (2009).</li><li>Ohashi, T., Kuyama, H., Suzuki, K., Nakamura, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+of+aqueous+droplets+using+magnetic+and+electrostatic+forces.">Control of aqueous droplets using magnetic and electrostatic forces.</a> Anal. Chim. Acta. 612 (2), 218-225 (2008).</li><li>Srinivasan, V., Pamula, V. K., Fair, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet-based+microfluidic+lab-on-a-chip+for+glucose+detection.">Droplet-based microfluidic lab-on-a-chip for glucose detection.</a> Anal. Chim. Acta. 507 (1), 145-150 (2004).</li><li>Lehmann, U., Vandevyver, C., Parashar, V. K., Gijs, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet-Based+DNA+Purification+in+a+Magnetic+Lab-on-a-Chip.">Droplet-Based DNA Purification in a Magnetic Lab-on-a-Chip.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 45 (19), 3062-3067 (2006).</li><li>Guttenberg, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Planar+chip+device+for+PCR+and+hybridization+with+surface+acoustic+wave+pump.">Planar chip device for PCR and hybridization with surface acoustic wave pump.</a> Lab Chip. 5 (3), (2005).</li><li>Al-Kaidy, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biotechnology+and+Bioprocess+Engineering+-+From+the+First+Ullmann's+Article+to+Recent+Trends.">Biotechnology and Bioprocess Engineering - From the First Ullmann's Article to Recent Trends.</a> ChemBioEng Reviews. 2 (3), 175-184 (2015).</li><li>McHale, G., Newton, M. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+marbles:+principles+and+applications.">Liquid marbles: principles and applications.</a> Soft Matter. 7 (12), 5473 (2011).</li><li>Bormashenko, E., Pogreb, R., Bormashenko, Y., Musin, A., Stein, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+Investigations+on+Ferrofluidics:+Ferrofluidic+Marbles+and+Magnetic-Field-Driven+Drops+on+Superhydrophobic+Surfaces.">New Investigations on Ferrofluidics: Ferrofluidic Marbles and Magnetic-Field-Driven Drops on Superhydrophobic Surfaces.</a> Langmuir. 24 (21), 12119-12122 (2008).</li><li>Gao, L., McCarthy, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ionic+Liquid+Marbles.">Ionic Liquid Marbles.</a> Langmuir. 23 (21), 10445-10447 (2007).</li><li>Bhosale, P. S., Panchagnula, M. V., Stretz, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanically+robust+nanoparticle+stabilized+transparent+liquid+marbles.">Mechanically robust nanoparticle stabilized transparent liquid marbles.</a> Appl. Phys. Lett. 93 (3), 034109 (2008).</li><li>Bormashenko, E., Balter, R., Aurbach, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micropump+based+on+liquid+marbles.">Micropump based on liquid marbles.</a> Appl. Phys. Lett. 97 (9), 091908 (2010).</li><li>Zhao, Y., Fang, J., Wang, H., Wang, X., Lin, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+Liquid+Marbles:+Manipulation+of+Liquid+Droplets+Using+Highly+Hydrophobic+Fe+3+O+4+Nanoparticles.">Magnetic Liquid Marbles: Manipulation of Liquid Droplets Using Highly Hydrophobic Fe 3 O 4 Nanoparticles.</a> Adv. Mater. 22 (6), 707-710 (2010).</li><li>Fujii, S., Kameyama, S., Armes, S. P., Dupin, D., Suzaki, M., Nakamura, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=pH-responsive+liquid+marbles+stabilized+with+poly(2-vinylpyridine)+particles.">pH-responsive liquid marbles stabilized with poly(2-vinylpyridine) particles.</a> Soft Matter. 6 (3), 635 (2010).</li><li>Aussillous, P., Qu&#233;r&#233;, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+Marbles.">Liquid Marbles.</a> Nature. 411 (6840), 924-927 (2001).</li><li>Mahadevan, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-stick+water.">Non-stick water.</a> Nature. 411 (6840), 895-896 (2001).</li><li>Tian, J., Arbatan, T., Li, X., Shen, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+marble+for+gas+sensing.">Liquid marble for gas sensing.</a> Chem. Commun. 46 (26), 4734 (2010).</li><li>Bormashenko, E., Musin, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Revealing+of+water+surface+pollution+with+liquid+marbles.">Revealing of water surface pollution with liquid marbles.</a> Appl. Surf. Sci. 255 (12), 6429-6431 (2009).</li><li>Bormashenko, E., Bormashenko, Y., Pogreb, R., Gendelman, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Janus+Droplets:+Liquid+Marbles+Coated+with+Dielectric/Semiconductor+Particles.">Janus Droplets: Liquid Marbles Coated with Dielectric/Semiconductor Particles.</a> Langmuir. 27 (1), 7-10 (2011).</li><li>Bormashenko, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+marbles:+Properties+and+applications.">Liquid marbles: Properties and applications.</a> Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 16 (4), 266-271 (2011).</li><li>Lehmann, U., Hadjidj, S., Parashar, V. K., Vandevyver, C., Rida, A., Gijs, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-dimensional+magnetic+manipulation+of+microdroplets+on+a+chip+as+a+platform+for+bioanalytical+applications.">Two-dimensional magnetic manipulation of microdroplets on a chip as a platform for bioanalytical applications.</a> Sens. Actuator B-Chem. 117 (2), 457-463 (2006).</li><li>Sato, E., Yuri, M., Fujii, S., Nishiyama, T., Nakamura, Y., Horibe, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+marbles+as+a+micro-reactor+for+efficient+radical+alternating+copolymerization+of+diene+monomer+and+oxygen.">Liquid marbles as a micro-reactor for efficient radical alternating copolymerization of diene monomer and oxygen.</a> Chem. Commun. 51 (97), 17241-17244 (2015).</li><li>Shikida, M., Takayanagi, K., Inouchi, K., Honda, H., Sato, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+wettability+and+interfacial+tension+to+handle+droplets+of+magnetic+beads+in+a+micro-chemical-analysis+system.">Using wettability and interfacial tension to handle droplets of magnetic beads in a micro-chemical-analysis system.</a> Sens. Actuator B-Chem. 113 (1), 563-569 (2006).</li><li>Sheng, Y., Sun, G., Wu, J., Ma, G., Ngai, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silica-based+liquid+marbles+as+microreactors+for+the+silver+mirror+reaction.">Silica-based liquid marbles as microreactors for the silver mirror reaction.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 54 (24), 7012-7017 (2015).</li><li>Zhao, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-organized+Polymer+Aggregates+with+a+Biomimetic+Hierarchical+Structure+and+its+Superhydrophobic+Effect.">Self-organized Polymer Aggregates with a Biomimetic Hierarchical Structure and its Superhydrophobic Effect.</a> Cell Biochem. Biophys. 49 (2), 91-97 (2007).</li><li>Xue, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+Liquid+Marbles:+A+"Precise"+Miniature+Reactor.">Magnetic Liquid Marbles: A "Precise" Miniature Reactor.</a> Adv. Mater. 22 (43), 4814-4818 (2010).</li><li>Zhang, L., Cha, D., Wang, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remotely+Controllable+Liquid+Marbles.">Remotely Controllable Liquid Marbles.</a> Adv. Mater. 24 (35), 4756-4760 (2012).</li><li>Zhao, Y., Xu, Z., Parhizkar, M., Fang, J., Wang, X., Lin, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+liquid+marbles,+their+manipulation+and+application+in+optical+probing.">Magnetic liquid marbles, their manipulation and application in optical probing.</a> Microfluid Nanofluid. 13 (4), 555-564 (2012).</li><li>Lin, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Superhydrophobic+magnetic+poly(DOPAm-co-PFOEA)/Fe3O4/cellulose+microspheres+for+stable+liquid+marbles.">Superhydrophobic magnetic poly(DOPAm-co-PFOEA)/Fe3O4/cellulose microspheres for stable liquid marbles.</a> Chem. Commun. 52 (9), 1895-1898 (2016).</li><li>Glettenberg, M., Niemeyer, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tuning+of+Peroxidase+Activity+by+Covalently+Tethered+DNA+Oligonucleotides.">Tuning of Peroxidase Activity by Covalently Tethered DNA Oligonucleotides.</a> Bioconjugate Chem. 20 (5), 969-975 (2009).</li><li>Al-Kaidy, H., Tippk&#246;tter, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Superparamagnetic+hydrophobic+particles+as+shell+material+for+digital+microfluidic+droplets+and+proof-of-principle+reaction+assessments+with+immobilized+laccase.">Superparamagnetic hydrophobic particles as shell material for digital microfluidic droplets and proof-of-principle reaction assessments with immobilized laccase.</a> Eng. Life Sci. 16 (3), 222-230 (2016).</li></ol>

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マイクロ流体技術の使用の成功、バイオ合成、分析の要件に対応する反作用ボリュームを移動することが重要です。ここに示す作動プラットフォームでは、磁力によってマイクロ液滴を移動することが可能。運動は磁気超撥水シェルと液滴を囲むことによって反応プラットフォームの平面サーフェスの 2 次元で自由に実行できます。従って代替システム、複雑なフロー制御のインストールで?...

マイクロ反応技術のアプリケーションは、定義済みマイクロ チップで主に行われます。これらのシステムを広く定め、総合的に、資料に記載 (アリア1,2,3間)。2011 年の世界マイクロ流体技術の売り上げ高は 62 億ユーロ4となりました。対照的に、自由に可動式マイクロ原子炉区画の使用以前のみ検討、限られた範囲で公開します。水溶液の微小液滴を移動するための最も一般的な方法は、電気泳動5です。表面上の水滴の動きの他の方法は、電気フィールド6磁気力7または音響作動8に基づいています。容積の比率に自分の不利な面、ためこれらの液滴を用いたマイクロリアクター システムは強い蒸発効果にさらされています。したがって、ドロップ モーションは通常、上部の段階が水性相を蒸発から守る高沸点液体二相システムとして確立されます。それにもかかわらず、このアプローチは自由な拡散による反応液滴を汚染の高リスクを伴います。これは、述べられたシステムの技術確立のための重大な障害です。
最近の仕事は非付着固液相転移にかかわっています。非常に効果的なアプローチは、超撥水表面、球状水滴の形成を許可します。この反応の概念の拡張は、超撥水表面とシェルは、ポリテトラフルオロ エチレン (PTFE) 粒子9がありますたとえばで構成されるマイクロ反応区画の使用です。表面での接触角は、通常 (表面粗さ) によって 160 ° の範囲で。球状のコンパートメントは、表面上の動きに抵抗を提供し、同時に蒸発する水に対する保護を提供します。
マイクロ サイズの PTFE 粒子でコーティング水溶液滴約 2 mm の直径までの球形の形を維持すること。高いボリュームに疎水性のシェルは通常完全に閉じていないもう10。その他シェル材料の影響と非極性溶媒への液体の大理石の適用分野の拡張は、イオン液体12を使用して Gao とマッカーシーによって実装だった。これまで疎水性粒子ベースの殻の形成は、10 nm 30 μ m の大きさの粒子径が説明11,14,16をされています。新しい研究は、シェル素材として疎水性ナノ粒子が微粒子13のそれよりもさらに良い使用である示した。最初の安定性の研究から粒子サイズが減少したときに安定性の増加を確認ca 。600 nm ~約100 nm。水性球15周辺密度の粒子分布から可能性が高い結果がこの。
疎水性シェルと液体のビー玉の認定によって水溶液中反応区画の保護は、最初、Aussillousらやマハデヴァンらによって 2001 年に記述されていた17,18します。 その後、これらの定義された反応区画のいくつかのアプリケーションに記載されています。たとえば、液体のビー玉19と光学的定性的基準に基づく水質汚染の検出法に基づくガスセンサー開発20をされています。著者らは、マイクロ反応システムの化学物質の低消費電力と高反応速度の利点を区別します。最近の出版物は pH に敏感な液体ビー玉16の生産やさまざまな機能の 2 つの別のコーティングが「ヤヌス助詞」の表現に対処します。たとえば、Bormashenkoらはテフロンと半導体カーボン ブラック21で作られたシェルとマイクロリアクターを見いだします。さらには、マイクロリアクターが効率的にできることが分かったと便利な24透気液界面を通してのコモノマーとして外部の酸素を吸収することによって polyperoxides を合成します。別のアプローチでは、液体大理石のシリカ粒子ベースのシェルは、古典的な銀鏡反応26を規制する反応性基板表面を提供します。親水性-疎水性-コアシェルクラ液滴の分野で開発の現状と課題、粒度の調整、単分散液滴の再現性のある生産、表面の濡れ性、2 番目の効果液滴軌道など継続的な microPCR システム4の開発のためのよりよい制御と同様、マイクロ反応区画22, 親水性シェル。
これらのマイクロリアクターの磁気駆動生化学システムで作業するとき比較的高い運動範囲の利点と力の良い選択を提供しています。疎水性マグネタイト粒子を使用しているとき彼らは、マイクロリアクターの動きへの磁気力伝達の機能として疎水性シェルの機能の両方を満たします。液滴内磁性粒子と液滴の磁気の動きだったレーマンらによって 2006 年に最初に仮定しました。23と式田ら25, 手動での使用者は、単一液滴の動員のためのアクチュエータとして永久磁石を移動します。少量の液体を移動する別のアプローチは、趙ら、磁気シェルとして疎水性 Fe3O4の粒子を使用したにより実現しました。磁気液体大理石のシェルは、ドロップの面の上に垂直方向の逆磁場27によって開かれました。このコンセプトに基づき、雪らは 20.1 ダイン cm− 1 28の表面張力とマイクロリアクターを形作る粒子を開発できた林ら作製新規セルロース ベース マイクロ/ナノ階層球超常磁性と多次元センサーデー磁性液滴輸送および操作のための31の神安定性を提供します。原理実証研究用途でも使わないとこれだけリリースでだったところ。液体のビー玉の磁気と電気の制御は現在最初のアプローチで追求されます。趙ら2010 年15と張ら2012 29コア-シェル水滴の下に永久磁石のマニュアル (手動) 動きによって液滴操作を開発することができた。Bormashenkoら11は、ネオジム磁石の接近によって 25 cm s-1の速度に強磁性液体の大理石の高速化を実現しました。手動の小さい永久磁石による移動によって専ら研究を行った上記の原則。次の開発のステップとして趙らが最近永久磁石30の距離を変化させることで磁性液体の大理石の動きに必要な磁束密度を推定することができます。ラボ-オン-チップの一般的なシステムに匹敵する反応制御のそれは離散液体 v の自動制御の手段を提供する避けられないolumes。この必要性を満たすためには、固定、移動および磁気マイクロリアクターを開く変数フィールド グラデーションに基づいて新しいコントロール システムを開発しました。

<table><tbody><tr><td>3D-printer</td><td>FelixPrinters</td><td>Pro1</td><td></td></tr><tr><td>10-acetyl-3,7-dihydroxyphenoxazine (Amplex Red)</td><td>Life Technologies</td><td>A12222</td><td></td></tr><tr><td>Ammonium hydroxide</td><td>TU-KL</td><td>1072</td><td></td></tr><tr><td>CAD software</td><td>Siemens</td><td>Soled edge</td><td></td></tr><tr><td>Contact angle measuring device</td><td>Dataphysics</td><td>OCA 20</td><td></td></tr><tr><td>Cylinder magnet</td><td>Webcraft GmbH</td><td>S-04-13-N</td><td>https://www.supermagnete.de/stabmagnete-neodym-rund/stabmagnet-durchmesser-4mm-hoehe-12.5mm-neodym-n42-vernickelt_S-04-13-N</td></tr><tr><td>Dipotassium phosphate</td><td>Bernd Kraft</td><td>7758-11</td><td></td></tr><tr><td>Drying oven</td><td>Binder</td><td>FD 115</td><td></td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>68-17-5</td><td></td></tr><tr><td>FeCl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; tetrahydrate</td><td>TU-KL</td><td>1625</td><td></td></tr><tr><td>FeCl&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt; hexahydrate</td><td>TU-KL</td><td>1622</td><td></td></tr><tr><td>Fluorescence probe</td><td>PerkinElmer</td><td>LS 55</td><td></td></tr><tr><td>Horseradish peroxidase</td><td>Carl Roth</td><td>9003-99-0</td><td></td></tr><tr><td>Hydrogen peroxide</td><td>Th.Geyer GmbH &amp;amp; Co</td><td>7722-84-1</td><td></td></tr><tr><td>Monopotassium phosphate</td><td>Bernd Kraft</td><td>7778-77-0</td><td></td></tr><tr><td>Peltier element</td><td>Conrad&amp;nbsp;</td><td>193569</td><td></td></tr><tr><td>Perfluoroctyltriethoxysilane</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>51851-37-7</td><td></td></tr><tr><td>Scanning Electron Microscope</td><td>FEI</td><td>Helios NanoLab 650 DualBeam</td><td></td></tr><tr><td>Separation bar magnet</td><td>Webcraft GmbH</td><td>Q-40-20-10-N</td><td></td></tr><tr><td>Winding machine</td><td>IWT GmbH</td><td>FW122</td><td></td></tr></tbody></table>

aqueous droplets used as enzymatic microreactors and their electromagnetic actuation

PCR、電気泳動などのマイクロ流体反応システムの実装を成功させる液体少量の運動が欠かせません。従来ラボ-の-、-チップ-プラットフォーム、溶剤とサンプルは、複雑なフロー コントロールのインストールで定義されたマイクロ チャネルを介して渡されます。ここで示した液滴駆動プラットフォームは、有望な代替手段です。それと反応プラットフォーム (ラボでは-ドロップ) の平面サーフェス上の液滴 (マイクロリアクター) を移動することが可能です。プラットフォームの疎水性表面上マイクロリアクターの作動は、超撥水のマグネタイト粒子の薄層の液体の低下の外殻に作用する磁気力の使用に基づいています。プラットフォームの疎水性表面は液体のコアとマイクロリアクターの滑らかな動きを許可する表面間の接触を避けるために必要です。プラットフォーム上 10 μ L のボリュームの 1 つまたは複数のマイクロリアクターを配置され、同時に移動することができます。プラットフォーム自体は、ネオジムや鉄のコアに対応する電気の二重コイルの 3 x 3 行列で構成されます。磁場勾配は自動的に制御されます。磁場勾配の変化に、マイクロリアクターの磁気疎水性シェルをマイクロリアクターを移動または可逆的にシェルを開くに自動的に操作できます。基板および対応する酵素の反応は、マイクロリアクターをマージまたは表面固定化触媒に接触させることによって開始できます。

シェル粒子は約 640 の直径を持つ nm。この fluorosilane シェル粒子に囲まれている磁化できるナノ粒子 22 間の範囲の直径を持っている nm と 37 nm。水液体コアとして 5 μ L マイクロリアクターは、約 160 ° の接触角を持っていた。
前述のように、10 μ L マイクロリアクターは 1.34 ± 0.08 µN。 移動する必要な力図 1...

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Aqueous Droplets Used as Enzymatic Microreactors and Their Electromagnetic Actuation

ラボでドロップ反応システムには、マイクロ スケールでの複雑な反応の多彩な実装ができるようにします。電磁コイルの 3 x 3 行列から成る自動作動プラットフォーム開発されたマージ 2 つ 10 μ L マイクロリアクターを使用しましたとそれにより生じる液体ビー玉で酵素反応を開始します。

マイクロリアクター及び、電磁作動に水滴が酵素として使用

For the successful implementation of microfluidic reaction systems, such as PCR and electrophoresis, the movement of small liquid volumes is essential. In ...

aqueous-droplets-used-as-enzymatic-microreactors-their

Research

JoVE Journal

Bioengineering

5.3K ビュー.  University of Kaiserslautern. ラボでドロップ反応システムには、マイクロ スケールでの複雑な反応の多彩な実装ができるようにします。電磁コイルの 3 x 3 行列から成る自動作動プラットフォーム開発されたマージ 2 つ 10 μ L マイクロリアクターを使用しましたとそれにより生じる液体ビー玉で酵素反応を開始します。

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The Visual Colorimetric Detection of Multi-nucleotide Polymorphisms on a Pneumatic Droplet Manipulation Platform

A simple and visual method to detect multi-nucleotide polymorphism (MNP) was performed on a pneumatic droplet manipulation platform on an open surface. This approach to colorimetric DNA detection was based on the hybridization-mediated growth of gold nanoparticle probes (AuNP probes). The growth size and configuration of the AuNP are dominated by the number of DNA samples hybridized with the probes. Based on the specific size- and shape-dependent optical properties of the nanoparticles, the number of mismatches in a sample DNA fragment to the probes is able to be discriminated. The tests were conducted via droplets containing reagents and DNA samples respectively, and were transported and mixed on the pneumatic platform with the controlled pneumatic suction of the flexible PDMS-based superhydrophobic membrane. Droplets can be delivered simultaneously and precisely on an open-surface on the proposed pneumatic platform that is highly biocompatible with no side effect of DNA samples inside the droplets. Combining the two proposed methods, the multi-nucleotide polymorphism can be detected at sight on the pneumatic droplet manipulation platform; no additional instrument is required. The procedure from installing the droplets on the platform to the final result takes less than 5 min, much less than with existing methods. Moreover, this combined MNP detection approach requires a sample volume of only 10 &#181;l in each operation, which is remarkably less than that of a macro system.

This work presents a simple and visual method to detect multi-nucleotide polymorphisms on a pneumatic droplet manipulation platform. With the proposed method, the entire experiment, including droplet manipulation and detection of multi-nucleotide polymorphisms, can be performed near 23 &#176;C without the aid of advanced instruments.

空気圧液滴操作プラットフォームのマルチ塩基多型の視覚比色検出

A simple and visual method to detect multi-nucleotide polymorphism (MNP) was performed on a pneumatic droplet manipulation platform on an open surface. ...

遺伝学

Picoinjection of Microfluidic Drops Without Metal Electrodes

Existing methods for picoinjecting reagents into microfluidic drops require metal electrodes integrated into the microfluidic chip. The integration of these electrodes adds cumbersome and error-prone steps to the device fabrication process. We have developed a technique that obviates the needs for metal electrodes during picoinjection. Instead, it uses the injection fluid itself as an electrode, since most biological reagents contain dissolved electrolytes and are conductive. By eliminating the electrodes, we reduce device fabrication time and complexity, and make the devices more robust. In addition, with our approach, the injection volume depends on the voltage applied to the picoinjection solution; this allows us to rapidly adjust the volume injected by modulating the applied voltage. We demonstrate that our technique is compatible with reagents incorporating common biological compounds, including buffers, enzymes, and nucleic acids.

We have developed a technique for picoinjecting microfluidic drops that does not require metal electrodes. As such, devices incorporating our technique are simpler to fabricate and to use.

マイクロ流体のPicoinjectionは金属電極がなければ削除します

Existing methods for picoinjecting reagents into microfluidic drops require metal electrodes integrated into the microfluidic chip. The integration of ...

工学

Taking Advantage of Reduced Droplet-surface Interaction to Optimize Transport of Bioanalytes in Digital Microfluidics

Digital microfluidics (DMF), a technique for manipulation of droplets, is a promising alternative for the development of &#8220;lab-on-a-chip&#8221; platforms. Often, droplet motion relies on the wetting of a surface, directly associated with the application of an electric field; surface interactions, however, make motion dependent on droplet contents, limiting the breadth of applications of the technique.
Some alternatives have been presented to minimize this dependence. However, they rely on the addition of extra chemical species to the droplet or its surroundings, which could potentially interact with droplet moieties. Addressing this challenge, our group recently developed Field-DW devices to allow the transport of cells and proteins in DMF, without extra additives.
Here, the protocol for device fabrication and operation is provided, including the electronic interface for motion control. We also continue the studies with the devices, showing that multicellular, relatively large, model organisms can also be transported, arguably unaffected by the electric fields required for device operation.

The protocol for fabrication and operation of field dewetting devices (Field-DW) is described, as well as the preliminary studies of the effects of electric fields on droplet contents.

デジタルマイクロフルイディクスにBioanalytesの輸送を最適化するための縮小液滴表面相互作用の活用

Digital microfluidics (DMF), a technique for manipulation of droplets, is a promising alternative for the development of &#8220;lab-on-a-chip&#8221; ...

Capillary-based Centrifugal Microfluidic Device for Size-controllable Formation of Monodisperse Microdroplets

Here, we demonstrate a simple method for the rapid production of size-controllable, monodisperse, W/O microdroplets using a capillary-based centrifugal microfluidic device. W/O microdroplets have recently been used in powerful methods that enable miniaturized chemical experiments. Therefore, developing a versatile method to yield monodisperse W/O microdroplets is needed. We have developed a method for generating monodisperse W/O microdroplets based on a capillary-based centrifugal axisymmetric co-flowing microfluidic device. We succeeded in controlling the size of microdroplets by adjusting the capillary orifice. Our method requires equipment that is easier-to-use than with other microfluidic techniques, requires only a small volume (0.1-1 &#181;l) of sample solution for encapsulation, and enables the production of hundreds of thousands number of W/O microdroplets per second. We expect this method will assist biological studies that require precious biological samples by conserving the volume of the samples for rapid quantitative analysis biochemical and biological studies.

Here, we demonstrate a simple production method for size-controllable, monodisperse, water-in-oil (W/O) microdroplets using a capillary-based centrifugal microfluidic device. This method requires only a small sample volume and enables high-yield production. We expect this method will be useful for rapid biochemical and cellular analyses.

単分散微小液滴のサイズ制御可能な形成のためのキャピラリーベースの遠心マイクロ流体デバイス

Here, we demonstrate a simple method for the rapid production of size-controllable, monodisperse, W/O microdroplets using a capillary-based centrifugal ...

Microfluidic Preparation of Liquid Crystalline Elastomer Actuators

This paper focuses on the microfluidic process (and its parameters) to prepare actuating particles from liquid crystalline elastomers. The preparation usually consists in the formation of droplets containing low molar mass liquid crystals at elevated temperatures. Subsequently, these particle precursors are oriented in the flow field of the capillary and solidified by a crosslinking polymerization, which produces the final actuating particles. The optimization of the process is necessary to obtain the actuating particles and the proper variation of the process parameters (temperature and flow rate) and allows variations of size and shape (from oblate to strongly prolate morphologies) as well as the magnitude of actuation. In addition, it is possible to vary the type of actuation from elongation to contraction depending on the director profile induced to the droplets during the flow in the capillary, which again depends on the microfluidic process and its parameters. Furthermore, particles of more complex shapes, like core-shell structures or Janus particles, can be prepared by adjusting the setup. By the variation of the chemical structure and the mode of crosslinking (solidification) of the liquid crystalline elastomer, it is also possible to prepare actuating particles triggered by heat or UV-vis irradiation.

This article describes the microfluidic process and parameters to prepare actuating particles from liquid crystalline elastomers. This process allows the preparation of actuating particles and the variation of their size and shape (from oblate to strongly prolate, core-shell, and Janus morphologies) as well as the magnitude of actuation.

液晶エラストマーのアクチュエータのマイクロの準備

This paper focuses on the microfluidic process (and its parameters) to prepare actuating particles from liquid crystalline elastomers. The preparation ...

化学

A Femtoliter Droplet Array for Massively Parallel Protein Synthesis from Single DNA Molecules

Advances in spatial resolution and detection sensitivity of scientific instrumentation make it possible to apply small reactors for biological and chemical research. To meet the demand for high-performance microreactors, we developed a femtoliter droplet array (FemDA) device and exemplified its application in massively parallel cell-free protein synthesis (CFPS) reactions. Over one million uniform droplets were readily generated within a finger-sized area using a two-step oil-sealing protocol. Every droplet was anchored in a femtoliter microchamber composed of a hydrophilic bottom and a hydrophobic sidewall. The hybrid hydrophilic-in-hydrophobic structure and the dedicated sealing oils and surfactants are crucial for stably retaining the femtoliter aqueous solution in the femtoliter space without evaporation loss. The femtoliter configuration and the simple structure of the FemDA device allowed minimal reagent consumption. The uniform dimension of the droplet reactors made large-scale quantitative and time-course measurements convincing and reliable. The FemDA technology correlated the protein yield of the CFPS reaction with the number of DNA molecules in each droplet. We streamlined the procedures about the microfabrication of the device, the formation of the femtoliter droplets, and the acquisition and analysis of the microscopic image data. The detailed protocol with the optimized low running cost makes the FemDA technology accessible to everyone who has standard cleanroom facilities and a conventional fluorescence microscope in their own place.

The overall goal of the protocol is to prepare over one million ordered, uniform, stable, and biocompatible femtoliter droplets on a 1 cm2 planar substrate that can be used for cell-free protein synthesis.

単一DNA分子からの超並列タンパク質合成のためのフェムトリットルドロップレットアレイ

Advances in spatial resolution and detection sensitivity of scientific instrumentation make it possible to apply small reactors for biological and ...

A Versatile Kit Based on Digital Microfluidics Droplet Actuation for Science Education

This paper describes an educational kit based on digital microfluidics. A protocol for luminol-based chemiluminescence experiment is reported as a specific example. It also has fluorescent imaging capability and closed humidified enclosure based on an ultrasonic atomizer to prevent evaporation. The kit can be assembled within a short period of time and with minimal training in electronics and soldering. The kit allows both undergraduate/graduate students and enthusiasts to obtain hands-on experience in microfluidics in an intuitive way and be trained to gain familiarity with digital microfluidics.

We describe an educational kit that allows users to execute multiple experiments and gain hands-on experience on digital microfluidics.

科学教育のためのデジタルマイクロ流体ドロップレット作動に基づく多目的なキット

This paper describes an educational kit based on digital microfluidics. A protocol for luminol-based chemiluminescence experiment is reported as a ...

Glass-Based Devices to Generate Drops and Emulsions

In this manuscript, three different step-by-step protocols to generate highly monodisperse emulsion drops using glass-based microfluidics are described. The first device is built for the generation of simple drops driven by gravity. The second device is designed to generate emulsion drops in a coflowing scheme. The third device is an extension of the coflowing device with the addition of a third liquid that acts as an electric ground, allowing the formation of electrified drops that subsequently discharge. In this setup, two of the three liquids have an appreciable electrical conductivity. The third liquid mediates between these two and is a dielectric. A&#160;voltage difference applied between the two conducting liquids creates an electric field that couples with hydrodynamic stresses of the coflowing liquids, affecting the jet and drop formation process. The addition of the electric field provides a path to generate smaller drops than in simple coflow devices and for generating particles and fibers with a wide range of sizes.

Here, a protocol to manufacture glass-based microfluidic devices used for generating highly monodisperse emulsions with controlled drop size is presented.

滴やエマルジョンを生成するためのガラスベースのデバイス

In this manuscript, three different step-by-step protocols to generate highly monodisperse emulsion drops using glass-based microfluidics are described. ...

Electrowetting-based Digital Microfluidics Platform for Automated Enzyme-linked Immunosorbent Assay

Electrowetting is the effect by which the contact angle of a droplet exposed to a surface charge is modified. Electrowetting-on-dielectric (EWOD) exploits the dielectric properties of thin insulator films to enhance the charge density and hence boost the electrowetting effect. The presence of charges results in an electrically induced spreading of the droplet which permits purposeful manipulation across a hydrophobic surface. Here, we demonstrate EWOD-based protocol for sample processing and detection of four categories of antigens, using an automated surface actuation platform, via two variations of an Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) methods. The ELISA is performed on magnetic beads with immobilized primary antibodies which can be selected to target a specific antigen. An antibody conjugated to HRP binds to the antigen and is mixed with H2O2/Luminol for quantification of the captured pathogens. Assay completion times of between 6 and 10 min were achieved, whilst minuscule volumes of reagents were utilized.

Electrowetting-based digital microfluidic is a technique that utilizes a voltage-driven change in the apparent contact angle of a microliter-volume droplet to facilitate its manipulation. Combining this with functionalized magnetic beads enables the integration of multiple laboratory unit operations for sample preparation and identification of pathogens using Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA).

酵素結合免疫吸着アッセイ用エレクトロウェッティングベースのデジタルマイクロ流体プラットフォーム

Electrowetting is the effect by which the contact angle of a droplet exposed to a surface charge is modified. Electrowetting-on-dielectric (EWOD) exploits ...

生物工学

コンビナトリアルプラグ製造のためのマイクロ流体デバイスの構築

Bilayer Microfluidic Device for Combinatorial Plug Production

Droplet microfluidics is a versatile tool that allows the execution of a large number of reactions in chemically distinct nanoliter compartments. Such systems have been used to encapsulate a variety of biochemical reactions - from incubation of single cells to implementation of PCR reactions, from genomics to chemical synthesis. Coupling the microfluidic channels with regulatory valves allows control over their opening and closing, thereby enabling the rapid production of large-scale combinatorial libraries consisting of a population of droplets with unique compositions. In this paper, protocols for the fabrication and operation of a pressure-driven, PDMS-based bilayer microfluidic device that can be utilized to generate combinatorial libraries of water-in-oil emulsions called plugs are presented. By incorporating software programs and microfluidic hardware, the flow of desired fluids in the device can be controlled and manipulated to generate combinatorial plug libraries and to control the composition and quantity of constituent plug populations. These protocols will expedite the process of generating combinatorial screens, particularly to study drug response in cells from cancer patient biopsies.

著者スポットライト:Precision Oncologyにおける計算アプローチと実験的アプローチの統合

The fabrication of a polydimethylsiloxane (PDMS)-based bilayer device for the production of combinatorial libraries in water-in-oil emulsions (plugs) is presented here. The necessary hardware and software required to automate plug production are detailed in the protocol, and the production of a quantitative library of fluorescent plugs is also demonstrated.

コンビナトリアルプラグ製造のための二層マイクロ流体デバイス

Droplet microfluidics is a versatile tool that allows the execution of a large number of reactions in chemically distinct nanoliter compartments. Such ...