This work was supported by the European Research Council (ERC Starting Grant n&#956;LIPIDS, No. 203428) and ETH Zurich (project number: ETH-49 12-2). The authors of this manuscript would like to thank Bodo Hattendorf for help with the ICP-MS and F. Kurth for cell counting. The authors also would like to thank Christoph B&#228;rtschi and Roland M&#228;der for their support with building the mechanical setup. The clean room facility FIRST at ETH Zurich is acknowledged for support in microfabrication.

1. SU-8 마스터 제작 (그림 2) 주 : 먼지 입자에 의한 결함을 방지하기 위해 클린 룸에서 SU-8 마스터 몰드의 제조를 수행한다. 두 웨이퍼 제조, 마이크로 유체 기능과없이 하나 하나의 웨이퍼 필요합니다. <ol><li> 마이크로 유체 칩의 마스터 몰드를 준비합니다. 먼저 실리콘 웨이퍼에 접착층을 적용한다. <ol><li> 200 ℃에서 10 분 동안 실리콘 웨이퍼 탈수. RT까지 웨이퍼 쿨 다음과 같은 프로토콜을 사용하여 SU-8 스핀 코터, 스핀 코트 여기에 2002을에로드합니다. </li><li> 약 3 ml의 분배는 웨이퍼 상에 레지스트. </li><li> 이 웨이퍼 전체에 걸쳐 확산 레지스트 10 초 동안 500 rpm으로 상기 웨이퍼를 스핀. </li><li> 약 2 ㎛의 레지스트 높이를 달성하기 위해 30 초 동안 2000 rpm에서 스핀 웨이퍼. </li></ol></li><li> 아세톤을 적신 면봉으로 웨이퍼의 가장자리에서 초과 저항 제거를 방지하기 위해다음 단계에서 핫 플레이트로 웨이퍼의 고집. 핫 플레이트에 95 ° C에서 60 초 동안 웨이퍼를 굽는다. </li><li> 자외선 (80 엠제이 / 365 nm에서 cm 2)와 웨이퍼 전체를 노출. 포스트 베이크 120 초에 95 ° C에서의 웨이퍼. </li><li> 아래로 웨이퍼를 쿨 즉시 다시 SU-8 2050 다음과 같은 프로토콜을 사용하여 코트를 웨이퍼를 회전 : <ol><li> 20 초 동안 100 rpm으로 상기 웨이퍼를 스핀 (약 3 ml의 SU-8이 단계 동안 레지스트 분배). </li><li> 이 웨이퍼 전체에 걸쳐 확산 레지스트 10 초 동안 500 rpm으로 상기 웨이퍼를 스핀. </li><li> 약 40 ㎛의 두께 저항의 결과로 30 초 동안 3,250 rpm에서 웨이퍼 스핀. </li></ol></li><li> 다시 말하지만, 초과는 65 ° C에서 아세톤을 적신 면봉과 부드러운 빵을 180 초 동안 핫 플레이트에 웨이퍼와 웨이퍼의 가장자리에서 95 ° C에서 360 초 동안 저항 제거합니다. </li><li> STI로 포토 마스크를 준비소다 석회 유리로 요리하는. 마스크 디자인 그림 3을 참조하십시오. 제조 된 마스크를 통해 (365 nm에서 160 mJ을 측정 / cm 2) 자외선 노출하는 레지스트 마스크를 사용하여 노광 장치. 65 ° C에서 60 초 동안 핫 플레이트에 다시 노출 된 웨이퍼를 구워 95 ° C에서 360 초. </li><li> RT로 웨이퍼를 냉각 한 후, 레지스트를 개발하기 위해 5 분 동안 현상액으로 채워진 유리 페트리 접시에 젖어. 조심스럽게 노출되지 않은 SU-8 제거 할 수있는 배양 접시를 선동. 이소프로판올로 웨이퍼를 씻어 질소 총을 가진이 건조한다. </li><li> 현미경으로 웨이퍼를 검사합니다. 경우 미개발, 기능에 남아 저항 단계 1.7에 설명 된대로, 몇 분 동안 다시 웨이퍼를 개발한다. </li><li> 200 ℃에서 2 시간 동안 웨이퍼를 소성하여 잔류 용매를 제거합니다. 단계 프로파일과 기능의 높이를 확인하십시오. 측정 된 높이가 원하는 높이와 다른 경우이 프로토 시작다시 내지 컬럼 단계 1.1.4의 회전 속도에 적응. </li><li> 웨이퍼 PDMS의 부착을 방지하기 위해 작은 도자기 접시 1 H, 1 H, H 2, H 2의 -perfluorodecyltrichlorosilane 50 μL와 함께 건조기에 배치하여 silanization합니다. 100 밀리바로 데시 케이 터에서 압력을 감소하고 12 시간 동안 배양 한 웨이퍼. <ol><li> 빈 PDMS 부품 단계 1.10의 방법을 사용하여 또 다른 실리콘 웨이퍼를 silanization합니다. 하나의 데시 케이 터에서 동시에 시간 silanization합니다 둘 웨이퍼를 저장합니다. </li></ol></li></ol> 2. 짐을 싣다 칩 제작 참고 : 짐을 싣다 칩 접착 (24)에 의해 함께 결합 된 두 개의 PDMS의 조각을 만든됩니다. 첫 번째 부분은 마이크로 유체 기능이 포함되어 있습니다. 다른 부분은 평평하고 채널을 밀봉하기 위해 사용된다. 접합들은 액적 이송 시스템과 인터페이스하는 칩을 필요한 둥근 모양을 형성한다. 여기서의 제조두 부분 및 접합을 설명한다. 모든 공정 단계는 그림 4에 표시됩니다. <ol><li> 경화제 PDMS의 4g과 예비 중합체의 40g을 혼합하여 PDMS의 44g을 준비한다 (이 최대 6 칩을 발생합니다). 이 무료 거품 (이 약 20 분 소요됩니다) 될 때까지 데시 케이 터에 PDMS를 탈기. </li><li> 구조화 된 반쪽의 복제 성형. <ol><li> 웨이퍼 위에 주조 형태를두고 디자인 주위 안내 구조를 사용하여 제자리에 고정 (도 5 참조). 평면 PDMS의 반감 장소에 스냅을 건너 뜁니다. </li><li> 주조 형태로 약 3 탈기 PDMS의 4g에 붓고 150 ℃에서 핫 플레이트에 6 분 동안 놓습니다. 주조 형태로 경화 된 PDMS를 냉각 조심스럽게 주걱을 사용하여 주조 형태의 웨이퍼를 들어 올립니다. </li><li> 미세 유체 채널의 오염을 방지하기 위해 접촉 WI 이전과 칩의 측면을 덮테이프로 웨이퍼를 토륨. 조심스럽게 과량 PDMS를 제거 PDMS 부의 가장자리를 따라 테이프를 잘랐다. </li></ol></li><li> 평면 PDMS 절반이 빈 실란 화 된 웨이퍼 2.2.3 상기 단계 2.2.1를 반복 제작합니다. </li><li> 테이프의 껍질과 생검 구멍을 뚫는와 구조화 된 반으로 유체 연결 구멍을 펀치. 보관시 테이프로 구조를 보호합니다. </li><li> 에이전트 (24)를 경화 PDMS를 사용하는 접착에 의해 함께 PDMS 부품 접합. <ol><li> 처리되지 않은 실리콘 웨이퍼를 타고 PDMS는 6,000 rpm에서 30 초 동안 경화제와 코트를 회전. 스핀 코터에서 웨이퍼를 가져 가라. </li><li> 구조화 된 반쪽에서 테이프를 제거하고 웨이퍼에 아래로 향 구조로 배치합니다. 조심스럽게 기포를 제거하기 위해 PDMS의 상단에 밀어 넣습니다. </li><li> 빈 PDMS 반쪽에서 테이프를 제거합니다. 웨이퍼에서 구조화 반감을 가지고 수동으로 평면 PDMS의 반감의 상단에 맞 춥니 다. 부드럽게 짜내공기 방울을 제거하고 실온에서 24 시간 동안 조립 칩 치료를 수 있도록 함께 부분. 이 채널이 붕괴의 원인이 될 수 있습니다 힘과 함께 부분을 밀어하지 마십시오. </li></ol></li><li> 출구 노즐을 열 수있는 유틸리티 나이프와 노즐 채널 직교하는 표시 라인을 따라 칩의 끝을 잘라. 직선 액체 분사에 필요한 직선 절단을 보장하기 위해 정렬 장치를 사용하십시오. 미세 유체 채널과 먼지 입자의 결함에 대한 현미경으로 칩을 검사합니다. 저장 동안 칩을 보호하기 위해 유입 구멍 위에 테이프를 넣어. </li><li> 건조 질소 소스와 짐을 싣다 칩의 모든 입구에 튜브와 Woulff 병을 연결합니다. 보증금 50 Woulff 병의 바닥에서 1 시간, 1 시간, 2 H, 2 H의 -perfluorodecyltrichlorosilane ㎕의 닫습니다. </li><li> 1 H, H를 담지 한 질소 스트림으로 20 분 동안 모든 채널을 플러싱에 의해 미세 유체 채널을 silanization합니다 </em&gt;, 2 H, 대략 1 ㎖ / sec의 유량으로 2 H의 -perfluorodecyltrichlorosilane. 이 칩들은 실험 준비 및 실온에서 적어도 몇 주 동안 저장할 수 있습니다. </li></ol> 측정 / 물방울 전송 시스템 3. 준비 주 : 셋업 안정된지지 구조를 구성 할 필요가 있기 때문에, 광학 테이블 위에 액적 전체 전송 시스템을 구축. 전체 액적 교통 시스템의 방식은도 6에 도시되어있다. <ol><li> 수직 스테인레스 스틸 튜브를 부착 50cm로 맞춤 사이클론 폴리 메틸 메타 크릴 레이트 (PMMA) 어댑터를 설치한다. 질량 유량 제어기와 헬륨 소스에 어댑터를 연결. 방울 시각화를위한 반대 사이트에서 어댑터에 초고속 카메라와 램프를 연결합니다. </li><li> 스틸 튜브의 중간에 카트리지 히터를 배치하고, 폴리 염화 비닐 (PVC) LEGRIS 배관 및 튜브를 사용커넥터 멤브레인 desolvator의 유입구 강관의 단부를 연결한다. </li><li> 직접 ICPMS 입구에 접속되어 층류 어댑터, 또 다른 PVC 튜빙 desolvator의 출구를 연결한다. 질량 유량 제어기와 아르곤 소스 층류 어댑터를 연결하고 나중에 안정된 작동 조건을 달성하기 위해 아르곤 혼합되다 그것을 사용. </li><li> 어댑터뿐만 아니라 정신 수준 수직 강철 튜브를 맞 춥니 다. 정렬이 정확하지 않으면, 그 방울의 상당한 손실을 초래할 수있다. 가스 시스템 워밍업 시간 동안 누출 방지하기 위해 어댑터에 플러그를 삽입합니다. </li><li> . 모든 상기 가스 흐름과 표 1의 설정을 사용하여 장치를 시작 시스템이 15 분 동안 예열합니다. 카트리지 히터, 온도를 안정 사전에 그것을 전환하는 2 시간을 필요로한다. </li><li> 사이클론 헬륨 어댑터의 높이에 선반에 주사기 펌프를 놓습니다. 사이의 거리를 유지주사기 펌프 및 가능한 짧게 어댑터. </li></ol> 4. 측정 참고 : 다음 프로토콜 때문에 사용할 수있는 솔루션 및 현탁액의 다양한 일반적인 용어로 작성되었습니다. 그러나, 세포 현탁액은 방울의 대부분이 단 하나의 셀을 수행되도록하여 단일 세포 분석이 수행되는 &lt;1 × 10 7 세포 / ㎖ 농도의 농도로 희석한다. 주사기의 출구 포인트 아래 그들이 포인트 아래 이러한 방식으로 튜브를 설치할 수 있도록 셀 측정 각도 주사기 펌프 장소. <ol><li> 주사기에 튜브를 연결합니다. 로드 퍼플 두을 5 ml 주사기 및 샘플 용액 또는 현탁액으로 한 1 ML의 주사기. 주사기와 튜브에 갇혀 모든 거품을 제거합니다. </li><li> 주사기 펌프에 주사기를 설치하고 칩의 입구에 연결합니다. 시작부터 설정을 사용하여 주사기 펌프를 가동표 1 (또는 높은 유속). 흐름을 안정화하기 위해 3 ~ 5 분을 준다. <ol><li> 조직과 칩의 끝에서 물기를 제거합니다. 액체는 지금 바로 제트 칩에서 배출해야한다. 직선 토출가 휴지로 닦아내 의해 달성 될 수없는 경우 칩을 교체하고,이 단계를 반복. </li></ol></li><li> 어댑터에서 플러그를 제거하고 조심스럽게 어댑터에 칩을 삽입합니다. FC-40 필요한 경우와 칩을 윤활합니다. 칩은 실험의 적어도 2 시간 동안 사용할 수있다. </li><li> 표 1에서 권장 측정 내에 있도록 설정 유량을 변경한다. PFH 낮은 유량 PFH 등압 저장뿐만 아니라 간섭 신호로 인한 배경을 줄일뿐만 아니라. </li><li> (선택 유속에 따라) 안정화 시스템 2-5 분을 준다. 관심있는 분석의 가장 높은 신호 강도에 대한 ICPMS을 최적화합니다. <ol><li> 이어서 모든 g의 흐름을 조정관심 분석 물질의 최대 신호 강도까지 질량 흐름 제어기에 ASE를 (표 1의 주장 범위를 참조)이 달성된다. 플라즈마 전력과 같은 방법에 ICPMS (제조자의 권고에 따른 범위) 포커싱 렌즈 전압 조정. </li></ol></li><li> 10 밀리의 체류 시간에 ICPMS를 설정 (사용 매우 ICPMS 적용하지만, 시간이 해결 획득을 위해 다른 악기로 조정할 수 있습니다). 제조자의 프로토콜을 사용하여 특정 m / z의 신호 기록을 시작. </li><li> 측정 후, 평가를 위해 데이터 분석 프로그램 원시 데이터를 전송. 빈 카운트 대해 빈의 중심 값을 생성 내장 기능 및 플롯 10 밀리 초 당 카운트에서 주어진 데이터. 가우스 함수로 플롯 도수 분포 히스토그램의 각 피크를 장착한다. 평균 및 시그마 착용감 각각 평균​​ 신호 강도 및 그 표준 편차를 나타낸다. </li></ol> &lt;P 클래스 = &quot;jove_title&quot;&gt; 5. 교정 개념 <ol><li> 요소 또는 샘플과 동일한 유속의 관심 요소를 포함하는 단일 또는 다중 - 요소 표준 용액을 측정한다. </li><li> 현미경에 페트리 접시에 짐을 싣다 칩을 놓습니다. 더 나은 이미지 품질을 위해 비 원형 칩을 사용합니다. 단계 2에서 설명하지만, 부분적으로 원형 모양의 하나 대신 간단한 직사각형 주조 형태로 사용이 칩을 제조. </li><li> 액적 생성을 시작하는 단계 4.2.1 4.1을 따릅니다. 단계 5.1에서 사용 된 유속으로 유량을 설정한다. </li><li> 현미경 (20X 대물 렌즈)에 연결된 고속 카메라 수성 액 적의 이미지를 기록. 녹화의 평균 액적 직경을 구하는 Basu는 25만큼 액적 형태 학적 및 유속계 소프트웨어와 같은 영상 분석 소프트웨어를 사용한다. </li><li> 액적 가정 할 구면 목적은 액적 부피를 계산하는 평균 액적 직경을 사용한다. <ol><li> 이 볼륨과 KN에서액적에서 피검 물의 농도는 자신의 대응하는 원자의 수를 계산한다. 검출 효율을 얻을 원자의 수에 의해 측정 한 방울 당 이온의 수를 나눈다. 미지 시료의 원자의 수를 계산하기 위해 이러한 검출 효율을 사용한다. 주 : 개별 칩 간의 편차가 22 작기 때문에, 그 유량은 동일하게 유지하는 경우 각 칩 또는 솔루션 액적 크기의 측정을 반복 할 필요는 없다. 특정 유량에 따른 액적 크기와 주파수의 목록 Verboket 외. (22)에 의해 간행된다. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Todoli, J. -. L., Mermet, J. -. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Liquid sample introduction in ICP spectrometry: A Practical Guide. , 10-1016 (2008).</li><li>Sutton, K. L., B'Hymer, C., Caruso, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultraviolet+absorbance+and+inductively+coupled+plasma+mass+spectrometric+detection+for+capillary+electrophoresis+-+A+comparison+of+detection+modes+and+interface+designs.">Ultraviolet absorbance and inductively coupled plasma mass spectrometric detection for capillary electrophoresis - A comparison of detection modes and interface designs.</a> J. Anal. At. Spectrom. 13 (9), 885-891 (1998).</li><li>Todoli, J. -. L., Mermet, J. -. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sample+introduction+systems+for+the+analysis+of+liquid+microsamples+by+ICP-AES+and+ICP-MS.">Sample introduction systems for the analysis of liquid microsamples by ICP-AES and ICP-MS.</a> Spectrochim. Acta, Part B. 61 (3), 239-283 (2006).</li><li>Olesik, J. W., Hobbs, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monodisperse+dried+microparticulate+injector+-+A+new+tool+for+studying+fundamental+processes+in+inductively-coupled+plasma.">Monodisperse dried microparticulate injector - A new tool for studying fundamental processes in inductively-coupled plasma.</a> Anal. Chem. 66 (20), 3371-3378 (1994).</li><li>Gschwind, S., Hagendorfer, H., Frick, D. A., G&#252;nther, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+quantification+of+nanoparticles+by+single+droplet+calibration+using+inductively+coupled+plasma+mass+spectrometry.">Mass quantification of nanoparticles by single droplet calibration using inductively coupled plasma mass spectrometry.</a> Anal. Chem. 85 (12), 5875-5883 (2013).</li><li>Garcia, C. C., Murtazin, A., Groh, S., Horvatic, V., Niemax, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+single+Au+and+SiO2+nano-+and+microparticles+by+ICP-OES+using+monodisperse+droplets+of+standard+solutions+for+calibration.">Characterization of single Au and SiO2 nano- and microparticles by ICP-OES using monodisperse droplets of standard solutions for calibration.</a> J. Anal. At. Spectrom. 25 (5), 645-653 (2010).</li><li>Shigeta, K., 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=Sample+introduction+of+single+selenized+yeast+cells+(Saccharomyces+cerevisiae)+by+micro+droplet+generation+into+an+ICP-sector+field+mass+spectrometer+for+label-free+detection+of+trace+elements.">Sample introduction of single selenized yeast cells (Saccharomyces cerevisiae) by micro droplet generation into an ICP-sector field mass spectrometer for label-free detection of trace elements.</a> J. Anal. At. Spectrom. 28 (5), 637-645 (2013).</li><li>Orlandini v. Niessen, J. O., Schaper, J. N., Petersen, J. H., Bings, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+characterization+of+a+thermal+inkjet-based+aerosol+generator+for+micro-volume+sample+introduction+in+analytical+atomic+spectrometry.">Development and characterization of a thermal inkjet-based aerosol generator for micro-volume sample introduction in analytical atomic spectrometry.</a> J. Anal. At. Spectrom. 26 (9), 1781-1789 (2011).</li><li>Orlandini v. Niessen, J. O., Petersen, J. H., Schaper, J. N., Bings, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+novel+and+conventional+calibration+techniques+for+the+analysis+of+urine+samples+using+plasma+source+mass+spectrometry+combined+with+a+new+dual-drop-on-demand+aerosol+generator.">Comparison of novel and conventional calibration techniques for the analysis of urine samples using plasma source mass spectrometry combined with a new dual-drop-on-demand aerosol generator.</a> J. Anal. At. Spectrom. 27 (8), 1234-1244 (2012).</li><li>Shigeta, K., 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=Application+of+a+micro-droplet+generator+for+an+ICP-sector+field+mass+spectrometer+-+optimization+and+analytical+characterization.">Application of a micro-droplet generator for an ICP-sector field mass spectrometer - optimization and analytical characterization.</a> J. Anal. At. Spectrom. 28 (5), 646-656 (2013).</li><li>Teh, S. -. Y., Lin, R., Hung, L. -. H., Lee, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet+microfluidics.">Droplet microfluidics.</a> Lab on a Chip. 8 (2), 198-220 (2008).</li><li>Zheng, B., Tice, J. D., 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=Formation+of+arrayed+droplets+by+soft+lithography+and+two-phase+fluid+flow,+and+application+in+protein+crystallization.">Formation of arrayed droplets by soft lithography and two-phase fluid flow, and application in protein crystallization.</a> Adv. Mater. 16 (15), 1365-1368 (2004).</li><li>Theberge, A. B., 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=Microfluidic+platform+for+combinatorial+synthesis+in+picolitre+droplets.">Microfluidic platform for combinatorial synthesis in picolitre droplets.</a> Lab Chip. 12 (7), 1320-1326 (2012).</li><li>Li, L., 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=Nanoliter+microfluidic+hybrid+method+for+simultaneous+screening+and+optimization+validated+with+crystallization+of+membrane+proteins.">Nanoliter microfluidic hybrid method for simultaneous screening and optimization validated with crystallization of membrane proteins.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 103 (51), 19243-19248 (2006).</li><li>Zhang, Q., Liu, X., Liu, D., Gai, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-small+droplet+generation+via+volatile+component+evaporation.">Ultra-small droplet generation via volatile component evaporation.</a> Lab Chip. 14 (8), 1395-1400 (2014).</li><li>Baret, J. C., Beck, Y., Billas-Massobrio, I., Moras, D., Griffiths, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+cell-based+reporter+gene+assays+using+droplet-based+microfluidics.">Quantitative cell-based reporter gene assays using droplet-based microfluidics.</a> Chem. Biol. 17 (5), 528-536 (2010).</li><li>Brouzes, E., 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=Droplet+microfluidic+technology+for+single-cell+high-throughput+screening.">Droplet microfluidic technology for single-cell high-throughput screening.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 106 (34), 14195-14200 (2009).</li><li>Pei, J., Li, Q., Lee, M. S., Valaskovic, G. A., Kennedy, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+samples+stored+as+individual+plugs+in+a+capillary+by+electrospray+ionization+mass+spectrometry.">Analysis of samples stored as individual plugs in a capillary by electrospray ionization mass spectrometry.</a> Anal. Chem. 81 (15), 6558-6561 (2009).</li><li>Kelly, R. T., Page, J. S., Marginean, I., Tang, K., Smith, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dilution-free+analysis+from+picoliter+droplets+by+nano-electrospray+ionization+mass+spectrometry.">Dilution-free analysis from picoliter droplets by nano-electrospray ionization mass spectrometry.</a> Angew. Chem., Int. Ed. 48 (37), 6832-6835 (2009).</li><li>K&#252;ster, S. K., 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=Interfacing+droplet+microfluidics+with+matrix-assisted+laser+desorption/ionization+mass+spectrometry:+label-free+content+analysis+of+single+droplets.">Interfacing droplet microfluidics with matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry: label-free content analysis of single droplets.</a> Anal. Chem. 85 (3), 1285-1289 (2013).</li><li>Pabst, M., Jefimovs, K., Zenobi, R., Dittrich, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Resolution+Droplet-Based+Fractionation+of+Nano-LC+Separations+onto+Microarrays+for+MALDI-MS+Analysis.">High-Resolution Droplet-Based Fractionation of Nano-LC Separations onto Microarrays for MALDI-MS Analysis.</a> Analytical Chemistry. 86 (10), 4848-4855 (2014).</li><li>Verboket, P. E., Borovinskaya, O., Meyer, N., G&#252;nther, D., Dittrich, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+New+Microfluidics-Based+Droplet+Dispenser+for+ICPMS.">A New Microfluidics-Based Droplet Dispenser for ICPMS.</a> Analytical Chemistry. 86 (12), 6012-6018 (2014).</li><li>Ammerman, C. N., You, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+the+boiling+enhancement+mechanism+caused+by+surfactant+addition+to+water.">Determination of the boiling enhancement mechanism caused by surfactant addition to water.</a> J. Heat Transfer. 118 (2), 429-435 (1996).</li><li>Samel, B., Chowdhury, M. K., Stemme, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+fabrication+of+microfluidic+structures+by+means+of+full-wafer+adhesive+bonding+using+a+poly(dimethylsiloxane)+catalyst.">The fabrication of microfluidic structures by means of full-wafer adhesive bonding using a poly(dimethylsiloxane) catalyst.</a> J Micromech Microeng. 17 (8), 1710-1714 (2007).</li><li>Basu, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet+morphometry+and+velocimetry+(DMV):+a+video+processing+software+for+time-resolved,+label-free+tracking+of+droplet+parameters.">Droplet morphometry and velocimetry (DMV): a video processing software for time-resolved, label-free tracking of droplet parameters.</a> Lab Chip. 13 (10), 1892-1901 (2013).</li><li>Dziewatkoski, M. P., Daniels, L. B., Olesik, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-resolved+inductively+coupled+plasma+mass+spectrometry+measurements+with+individual,+monodisperse+drop+sample+introduction.">Time-resolved inductively coupled plasma mass spectrometry measurements with individual, monodisperse drop sample introduction.</a> Anal. Chem. 68 (7), 1101-1109 (1996).</li><li>Abate, A. R., Hung, T., Mary, P., Agresti, J. J., Weitz, 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=High-throughput+injection+with+microfluidics+using+picoinjectors.">High-throughput injection with microfluidics using picoinjectors.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 107 (45), 19163-19166 (2010).</li><li>Bremond, N., Thiam, A. R., Bibette, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decompressing+emulsion+droplets+favors+coalescence.">Decompressing emulsion droplets favors coalescence.</a> Phys. Rev. Lett. 100 (2), 024501 (2008).</li><li>Niu, X., Gulati, S., Edel, J. B., deMello, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pillar-induced+droplet+merging+in+microfluidic+circuits.">Pillar-induced droplet merging in microfluidic circuits.</a> Lab Chip. 8 (11), 1837-1841 (2008).</li><li>Song, H., 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=Millisecond+kinetics+on+a+microfluidic+chip+using+nanoliters+of+reagents.">Millisecond kinetics on a microfluidic chip using nanoliters of reagents.</a> J. Am. Chem. Soc. 125 (47), 14613-14619 (2003).</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+microflulidic+channels.">Reactions in droplets in microflulidic channels.</a> Angew. Chem., Int. Ed. 45 (44), 7336-7356 (2006).</li><li>Lombardi, D., Dittrich, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet+microfluidics+with+magnetic+beads:+a+new+tool+to+investigate+drug-protein+interactions.">Droplet microfluidics with magnetic beads: a new tool to investigate drug-protein interactions.</a> Anal. Bioanal. Chem. 399 (1), 347-352 (2011).</li><li>Edgar, J. S., 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=Compartmentalization+of+chemically+separated+components+into+droplets.">Compartmentalization of chemically separated components into droplets.</a> Angew. Chem., Int. Ed. 48 (15), 2719-2722 (2009).</li><li>Edgar, J. S., 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=Capillary+electrophoresis+separation+in+the+presence+of+an+immiscible+boundary+for+droplet+analysis.">Capillary electrophoresis separation in the presence of an immiscible boundary for droplet analysis.</a> Anal. Chem. 78 (19), 6948-6954 (2006).</li><li>Baret, J. C., 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=Fluorescence-activated+droplet+sorting+(FADS):+efficient+microfluidic+cell+sorting+based+on+enzymatic+activity.">Fluorescence-activated droplet sorting (FADS): efficient microfluidic cell sorting based on enzymatic activity.</a> Lab Chip. 9 (13), 1850-1858 (2009).</li><li>Agresti, J. J., 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=Ultrahigh-throughput+screening+in+drop-based+microfluidics+for+directed+evolution.">Ultrahigh-throughput screening in drop-based microfluidics for directed evolution.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 107 (9), 4004-4009 (2010).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

칩의 제조가 매우 안정 있지만 특별한주의를 필요로하는 제조시 몇 가지 중요한 포인트가 있습니다. 먼저, 조립시에는 먼지 청결도 칩의 오염을 방지하는 것이 매우 중요하다. 먼지는 채널을 차단하고 안정적​​인 액적 발생을 방지 할 수있다. 둘째, 노즐 팁은 직교 채널 잘려진 특히 중요하다. 절삭 각도 강하게 분사 각도에 영향을 미친다. 액체 토출 각도 경우는 액 적이 토출 손실이 발생할 수...

유도 결합 플라즈마 질량 분석법 (ICPMS)에 의한 액체 시료의 원소 분석은 일반적으로 도입 시스템 (1)으로 분사 챔버와 조합 분무기를 사용하여 수행된다. 이 샘플 도입 시스템에서는 샘플은 다 분산 에어로졸을 생성하기 위해 에어로졸 생성기에 의해 분무된다. 스프레이 하류 챔버는 큰 방울을 필터링하는 데 사용된다. 이 방법은 높은 샘플링 소비 (&gt; 0.3 ml의 분 -1) 및이 불완전한 샘플 운송과 관련된다. 따라서, 그것은 단지 ㎕의 샘플 볼륨, 생물학적 법의학, 독성 및 임상 시험 3에서와 같이 사용 가능한 애플리케이션에 비실용적. 샘플 소비를 줄이기 위해 작은 노즐 치수 분무기 3을 개발 하였다. 그러나, 감소 된 노즐 크기는 소화되지 않은 생물학적 유체 또는 농축 염 용액의 시료 3을 분석 할 때 막힘의 위험을 증가시킨다. 등. (4)에 의해 제안되었다. 저자는 피에조 전기 구동 마이크로 펌프에 의해 생성 된 단 분산 이산 미세 방울의 형태 ICPMS 내로 액체를 주입. 바로이 시스템은 다양한 응용 프로그램을 발견하지 못했지만, 그것은 ICPMS 이산 방울 도입의 개념의 발전을 시작했다. 오늘날, 피에조 전기 30, 50, 70 및 100 ㎛의 크기와 100-2,000 Hz에서의 주파수에 방울을 생성 할 수있는 시스템을 분배 구동, 구입하실 수 있습니다. 방울은 100 %에 가까운 효율 5와 ICPMS로 반송 될 수있다. 이 microdroplet 디스펜서 정량적으로 단일 나노 입자 5,6 측정뿐만 아니라 개인의 생물학적 세포 (7)의 특성을 적용하고있다. 열 잉크젯 기술에 기초하여도 8과 유사한 시스템은 생물학적 시료 (9)의 분석을 위해 시험 하였다. 호 텔 있지만lable가 단일 액적 도입 시스템은 적은 양의 샘플을 위해 사용될 수 있고, 매우 효율적이며, 나노 입자 및 세포 분석을 위해 유망한, 이들은 몇 가지 제한이있다. (사용자 설정이 열을 이용하지 않는) 고정 된 노즐의 크기, 액적 크기는 약간 변할 수있다. 액체 (PH, 염 함량)의 물리적 특성의 변화는 액적 특성 (크기, 사출 속도)를 변경할 수있다. 또한, 이들 디바이스는 다소 비싼 폐색되기 쉽다 세척이 어렵다. 물방울을 생성하는 또 다른 방법은 액적 (11)의 마이크로 유체 분야에 공지되어있다. 최근 몇 년 동안 액적 미세 유체는 (바이오) 화학 반응 12-15 및 단일 세포 연구 16, 17에 대한 관심을 얻고있다. 또한,이 기술은 전기 분무 이온화 질량 분광법 18,19 내의 샘플을 유입시키고, 매트릭스 보조 레이저 탈착 / ionizatio의 샘플을 제조 하였다인가N 질량 분광법 (20, 21). 최근에, 우리는 ICPMS 22 샘플 도입을위한 미세 유체 기반 시스템을 도입했다. 우리의 도입 시스템의 주요 구성 요소는 액체를 이용한 액적 토출 (짐을 싣다) 칩이다. 이 칩은 완전히 폴리 (디메틸 실록산) (PDMS)로 구성된다. 제 1 채널 접합에서 수성 시료 용액 (도 1)의 단 분산 액적들을 생성하는데 사용된다 포커싱 흐른다. 이러한 목적과 혼화 반송파 위상 퍼플 루오로 헥산 (PFH) 높은 휘발성 (58-60 °의 C (23)의 비점) (도 1)를 사용한다. PFH 이러한 특성은 안정된 액적 생성 및 반송파 위상의 빠른 제거를 가능하게한다. 이 생성 방법 작은 샘플 액체 영향의 특성의 변화는, 다른 방울 발생기에 비해. 액적 크기는 수 성상 및 PFH의 유량을 변경함으로써 넓은 범위에 걸쳐 조정 가능하다. 다운 스트림 secondar에서Y 접합은 더 PFH 적어도 1m 초에 유속을 증가시키기 위해 첨가된다 -1. 이 속도에서, 액체 방울 파괴 (도 1 인셋)없이 안정된 직선 분출물 칩 (도 1)로부터 배출 될 수있다. 이러한 이중 접합 디자인은 물방울 세대의 독립적 인 제트 안정성을 제어 할 수 있습니다. 소적 맞춤형 송계와 ICPMS로 이송된다. 이 시스템은 튜브 및 하강 PFH을 제거하는 막 desolvator를 포함한다. 수성 액 적의 건조 잔기는이어서 ICPMS의 플라즈마 질량 검출기 측정 이온으로 이온화된다. 칩의 앞 부분은 통 형상의 액적 송계와 긴밀한 연결을 보장하는 것이다. 노즐과의 접촉을 피 때문에 PFH에 방울과 수성 샘플의 배출이 유리하다. 이것은 상당히 세포 현탁액 또는 CO로 작업 할 때 문제가 될 수있는 노즐​​ 막힘의 위험을 낮춘다ncentrated 소금 솔루션을 제공합니다. 소프트 리소그래피 PDMS에 의해 제조 된 짐을 싣다 칩은,,, (칩 당 재료 비용 약 $ 2) 저렴한 일회용과 쉽게 수정할 수 있습니다. 수동 작업의 소량 만이 필요 제조와 조합하여 각 실험은 새로운 칩으로 수행 될 수있다. 따라서, 번잡 세정이 필요하지 않으므로 교차 오염이 최소화된다. 여기에, 짐을 싣다의 소프트 리소그래피에 의해 칩과 ICPMS에 대한 응용 프로그램의 제작이 설명되어 있습니다. 수용액 및 세포 현탁액과 측정의 예를 제시한다.

<table><tbody><tr><td>Silicon wafer 100 mm</td><td>Si-Mat (Kaufering, Germany)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SU-8 2002</td><td>Microchem Corp. (Massachusetts, U.S.A.)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SU-8 2050</td><td>Microchem Corp. (Massachusetts, U.S.A.)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Acetone</td><td>Merk VWR (Darmstadt, Germany)</td><td>100014</td><td></td></tr><tr><td>MR-developer 600</td><td>Microresist Technology GmbH (Berlin, Germany)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Isopropanol</td><td>Merk VWR (Darmstadt, Germany)</td><td>109634</td><td></td></tr><tr><td>1&lt;em&gt;H&lt;/em&gt;,1&lt;em&gt;H&lt;/em&gt;,2&lt;em&gt;H&lt;/em&gt;,2&lt;em&gt;H&lt;/em&gt;-perfluorodecyltrichlorosilane</td><td>ABCR-Chemicals (Karlsruhe, Germany)</td><td>AB111155</td><td></td></tr><tr><td>Sylgard 184 silicone elastomer kit (PDMS)</td><td>Dow Corning (Michigan, U.S.A.)</td><td>39100000</td><td></td></tr><tr><td>Perfluorohexane 99%</td><td>Sigma-Aldrich (Missouri, U.S.A.)</td><td>281042</td><td></td></tr><tr><td>FC-40</td><td>ABCR-Chemicals (Karlsruhe, Germany)</td><td>AB103511</td><td></td></tr><tr><td>Phosphate-buffered saline&amp;nbsp;</td><td>Life Technologies (Paisley, U.K.)&amp;nbsp;</td><td>10010-015</td><td></td></tr><tr><td>Red blood cells in phosphate-buffered saline</td><td>Rockland Immunochemicals Inc. (Pennsylvania, U.S.A.)&amp;nbsp;</td><td>R400-0100</td><td></td></tr><tr><td>Single-element standard solutions Na, Fe</td><td>Inorganic Ventures (Virginia, U.S.A.)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Multielement standard solution&amp;nbsp;</td><td>Merck Millipore (Massachusetts, U.S.A.)</td><td>IV</td><td></td></tr><tr><td>Nitric acid</td><td>Sub-boiled</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ultrahigh-purity water</td><td>Merck Millipore (Massachusetts, U.S.A.)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hot plate HP 160 III BM</td><td>Sawatec (Sax, Switzerland)</td><td></td><td>used for wafer preparation</td></tr><tr><td>Spin modules SM 180 BM</td><td>Sawatec (Sax, Switzerland)</td><td></td><td>used for wafer preparation</td></tr><tr><td>High resolution film photomask</td><td>Microlitho (Essex, U.K.)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Step profiler Dektak XT advanced</td><td>Bruker&amp;nbsp; (Massachusetts, U.S.A.)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hot plate MR 3002</td><td>Heidolph (Schwabach, Germany)</td><td></td><td>used for replica molding&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>1.5 mm biopsy puncher</td><td>Miltex (Pennsylvania, U.S.A.)</td><td>33-31AA/33-31A</td><td></td></tr><tr><td>Spin coater&amp;nbsp; WS-400 BZ-6NPP/LITE</td><td>Laurell (Pennsylvania, U.S.A.)</td><td></td><td>used for adhesive bonding</td></tr><tr><td>Syringe pump neMESYS</td><td>Cetoni (Korbussen, Germany)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>1 ml syringe&amp;nbsp;</td><td>Codan (Lensahn, Germany)&amp;nbsp;</td><td>62.1002</td><td></td></tr><tr><td>5 ml syringe&amp;nbsp;</td><td>B. Braun (Melsungen, Germany)&amp;nbsp;</td><td>4606051V</td><td></td></tr><tr><td>PTFE tubing&amp;nbsp;</td><td>PKM SA (Lyss, Switzerland)&amp;nbsp;</td><td>PTFE-AWG-TFT20.N</td><td></td></tr><tr><td>Quadrupole-based ICPMS ELAN6000</td><td>PerkinElmer (Massachusetts, U.S.A.)&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Membrane desolvator CETAC6000AT+</td><td>CETAC Technologies (Nebraska, U.S.A.)&amp;nbsp;</td><td></td><td>only the desolvator unit is used</td></tr><tr><td>High speed camera Miro M110</td><td>Vision Research (New Jersey, U.S.A.)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Data analysis program Origin pro</td><td>OriginLab Corp. (Massachusetts, U.S.A.)</td><td>version 8.6</td><td></td></tr><tr><td>Microscope</td><td>Olympus (Tokyo, Japan)</td><td>IX71</td><td></td></tr></tbody></table>

a microfluidic chip for icpms sample introduction

이 프로토콜은 유도 결합 플라즈마 질량 분석법 (ICPMS)에 대한 샘플 도입 시스템과 같은 저가의 일회용 미세 유체 칩의 제조 및 사용을 설명한다. 이 칩은 퍼플 (PFH)에서 단 분산시킨 수용액 방울을 생성합니다. 크기 및 수성 액적 주파수는 각각 40~60 μm의 범위 및 90 내지 7000 Hz로 변화 될 수있다. 액 PFH의 제 2 유동로 칩으로부터 토출 분사시 그대로 유지된다. 맞춤형 탈 시스템은 PFH를 제거하고 ICPMS에 방울을 전송합니다. 여기서, 좁은 강도 분포와 매우 안정적인 신호는 방울의 단분 산성을 나타내는 측정 할 수있다. 우리는 도입 시스템 정량적 단일 소 적혈구 철을 결정하는데 이용 될 수 있음을 보여준다. 향후 도입 장치의 기능을 용이하게 부가적인 마이크로 유체 모듈의 적분에 의해 확장 될 수있다.

제시된 시스템은 세포 또는 용액 또는 나노 입자를 함유하는 현탁액의 소량을 측정하는 데 사용될 수있다. 단 전지의 표준 용액 및 특성의 측정의 예는 여기에 도시되어있다. 더 많은 예제는 Verboket 등. (22)에서 찾을 수 있습니다. 통상적으로 용액의 단일 방울의 신호는 매우 짧은 경우이다. 보통 몇 백 26 마이크로 초 동안 지속된다. 여기에 사용 ICPMS으?...

Watch this Scientific Journal Video about A Microfluidic Chip for ICPMS Sample Introduction at JoVE.com

A Microfluidic Chip for ICPMS Sample Introduction

우리는 유도 결합 플라즈마 질량 분석법 (ICPMS) 미국 이산 액적 샘플 도입 시스템을 제시한다. 그것은 90 내지 7000 Hz의 주파수로 40-60 ㎛의 크기 범위 고도로 단 분산 액 적을 생성 저렴하고 일회용 미세 유체 칩에 기초한다.

ICPMS 샘플 소개를위한 미세 유체 칩

This protocol discusses the fabrication and usage of a disposable low cost microfluidic chip as sample introduction system for inductively coupled plasma ...

a-microfluidic-chip-for-icpms-sample-introduction

Research

JoVE Journal

Bioengineering

11.1K 조회수.  ETH Zurich.  우리는 유도 결합 플라즈마 질량 분석법 (ICPMS) 미국 이산 액적 샘플 도입 시스템을 제시한다. 그것은 90 내지 7000 Hz의 주파수로 40-60 ㎛의 크기 범위 고도로 단 분산 액 적을 생성 저렴하고 일회용 미세 유체 칩에 기초한다. 

비디오: A Microfluidic Chip for ICPMS Sample Introduction

A Microfluidic-based Hydrodynamic Trap for Single Particles

The ability to confine and manipulate single particles in free solution is a key enabling technology for fundamental and applied science. Methods for particle trapping based on optical, magnetic, electrokinetic, and acoustic techniques have led to major advancements in physics and biology ranging from the molecular to cellular level. In this article, we introduce a new microfluidic-based technique for particle trapping and manipulation based solely on hydrodynamic fluid flow. Using this method, we demonstrate trapping of micro- and nano-scale particles in aqueous solutions for long time scales. The hydrodynamic trap consists of an integrated microfluidic device with a cross-slot channel geometry where two opposing laminar streams converge, thereby generating a planar extensional flow with a fluid stagnation point (zero-velocity point). In this device, particles are confined at the trap center by active control of the flow field to maintain particle position at the fluid stagnation point. In this manner, particles are effectively trapped in free solution using a feedback control algorithm implemented with a custom-built LabVIEW code. The control algorithm consists of image acquisition for a particle in the microfluidic device, followed by particle tracking, determination of particle centroid position, and active adjustment of fluid flow by regulating the pressure applied to an on-chip pneumatic valve using a pressure regulator. In this way, the on-chip dynamic metering valve functions to regulate the relative flow rates in the outlet channels, thereby enabling fine-scale control of stagnation point position and particle trapping. The microfluidic-based hydrodynamic trap exhibits several advantages as a method for particle trapping. Hydrodynamic trapping is possible for any arbitrary particle without specific requirements on the physical or chemical properties of the trapped object. In addition, hydrodynamic trapping enables confinement of a "single" target object in concentrated or crowded particle suspensions, which is difficult using alternative force field-based trapping methods. The hydrodynamic trap is user-friendly, straightforward to implement and may be added to existing microfluidic devices to facilitate trapping and long-time analysis of particles. Overall, the hydrodynamic trap is a new platform for confinement, micromanipulation, and observation of particles without surface immobilization and eliminates the need for potentially perturbative optical, magnetic, and electric fields in the free-solution trapping of small particles.

In this article, we present a microfluidic-based method for particle confinement based on hydrodynamic flow. We demonstrate stable particle trapping at a fluid stagnation point using a feedback control mechanism, thereby enabling confinement and micromanipulation of arbitrary particles in an integrated microdevice.

단일 입자 Microfluidic 기반 유체 트랩

The ability to confine and manipulate single particles in free solution is a key enabling technology for fundamental and applied science.  Methods for ...

연구

생체공학

Microfluidic Chips Controlled with Elastomeric Microvalve Arrays

Miniaturized microfluidic systems provide simple and effective solutions for low-cost point-of-care diagnostics and high-throughput biomedical assays. Robust flow control and precise fluidic volumes are two critical requirements for these applications. We have developed microfluidic chips featuring elastomeric polydimethylsiloxane (PDMS) microvalve arrays that: 1) need no extra energy source to close the fluidic path, hence the loaded device is highly portable; and 2) allow for microfabricating deep (up to 1 mm) channels with vertical sidewalls and resulting in very precise features.

The PDMS microvalves-based devices consist of three layers: a fluidic layer containing fluidic paths and microchambers of various sizes, a control layer containing the microchannels necessary to actuate the fluidic path with microvalves, and a middle thin PDMS membrane that is bound to the control layer. Fluidic layer and control layers are made by replica molding of PDMS from SU-8 photoresist masters, and the thin PDMS membrane is made by spinning PDMS at specified heights. The control layer is bonded to the thin PDMS membrane after oxygen activation of both, and then assembled with the fluidic layer. The microvalves are closed at rest and can be opened by applying negative pressure (e.g., house vacuum). Microvalve closure and opening are automated via solenoid valves controlled by computer software.

Here, we demonstrate two microvalve-based microfluidic chips for two different applications. The first chip allows for storing and mixing precise sub-nanoliter volumes of aqueous solutions at various mixing ratios. The second chip allows for computer-controlled perfusion of microfluidic cell cultures.

The devices are easy to fabricate and simple to control. Due to the biocompatibility of PDMS, these microchips could have broad applications in miniaturized diagnostic assays as well as basic cell biology studies.

We demonstrate protocols for manufacturing and automating elastomeric polydimethylsiloxane (PDMS)-based microvalve arrays that need no extra energy to close and feature photolithographically defined precise volumes. A parallel subnanoliter-volume mixer and an integrated microfluidic perfusion system are presented.

Microfluidic 칩은 탄성 Microvalve의 배열을 제어

Miniaturized microfluidic systems provide simple and effective solutions for low-cost point-of-care diagnostics and high-throughput biomedical assays.  ...

생물학

On-chip Isotachophoresis for Separation of Ions and Purification of Nucleic Acids

Electrokinetic techniques are a staple of microscale applications because of their unique ability to perform a variety of fluidic and electrophoretic processes in simple, compact systems with no moving parts. Isotachophoresis (ITP) is a simple and very robust electrokinetic technique that can achieve million-fold preconcentration1,2 and efficient separation and extraction based on ionic mobility.3 For example, we have demonstrated the application of ITP to separation and sensitive detection of unlabeled ionic molecules (e.g. toxins, DNA, rRNA, miRNA) with little or no sample preparation4-8 and to extraction and purification of nucleic acids from complex matrices including cell culture, urine, and blood.9-12
ITP achieves focusing and separation using an applied electric field and two buffers within a fluidic channel system. For anionic analytes, the leading electrolyte (LE) buffer is chosen such that its anions have higher effective electrophoretic mobility than the anions of the trailing electrolyte (TE) buffer (Effective mobility describes the observable drift velocity of an ion and takes into account the ionization state of the ion, as described in detail by Persat et al.13). After establishing an interface between the TE and LE, an electric field is applied such that LE ions move away from the region occupied by TE ions. Sample ions of intermediate effective mobility race ahead of TE ions but cannot overtake LE ions, and so they focus at the LE-TE interface (hereafter called the "ITP interface"). Further, the TE and LE form regions of respectively low and high conductivity, which establish a steep electric field gradient at the ITP interface. This field gradient preconcentrates sample species as they focus. Proper choice of TE and LE results in focusing and purification of target species from other non-focused species and, eventually, separation and segregation of sample species.
We here review the physical principles underlying ITP and discuss two standard modes of operation: "peak" and "plateau" modes. In peak mode, relatively dilute sample ions focus together within overlapping narrow peaks at the ITP interface. In plateau mode, more abundant sample ions reach a steady-state concentration and segregate into adjoining plateau-like zones ordered by their effective mobility. Peak and plateau modes arise out of the same underlying physics, but represent distinct regimes differentiated by the initial analyte concentration and/or the amount of time allotted for sample accumulation.
We first describe in detail a model peak mode experiment and then demonstrate a peak mode assay for the extraction of nucleic acids from E. coli cell culture. We conclude by presenting a plateau mode assay, where we use a non-focusing tracer (NFT) species to visualize the separation and perform quantitation of amino acids.

Isotachophoresis (ITP) is a robust electrokinetic separation and preconcentration technique with applications ranging from toxin detection to sample preparation. We review the physical principles of ITP and the methodology of applying this technique to two specific example applications: separation and detection of small molecules and purification of nucleic acids from cell culture lysate.

이온의 분리 및 핵산의 정화를위한 온칩 Isotachophoresis

Electrokinetic techniques are a staple of microscale applications because of their unique ability to perform a variety of fluidic and electrophoretic ...

Creating Sub-50 Nm Nanofluidic Junctions in PDMS Microfluidic Chip via Self-Assembly Process of Colloidal Particles

Polydimethylsiloxane (PDMS) is the prevailing building material to make microfluidic devices due to its ease of molding and bonding as well as its transparency. Due to the softness of the PDMS material, however, it is challenging to use PDMS for building nanochannels. The channels tend to collapse easily during plasma bonding. In this paper, we present an evaporation-driven self-assembly method of silica colloidal nanoparticles to create nanofluidic junctions with sub-50 nm pores between two microchannels. The pore size as well as the surface charge of the nanofluidic junction is tunable simply by changing the colloidal silica bead size and surface functionalization outside of the assembled microfluidic device in a vial before the self-assembly process. Using the self-assembly of nanoparticles with a bead size of 300 nm, 500 nm, and 900 nm, it was possible to fabricate a porous membrane with a pore size of ~45 nm, ~75 nm and ~135 nm, respectively. Under electrical potential, this nanoporous membrane initiated ion concentration polarization (ICP) acting as a cation-selective membrane to concentrate DNA by ~1,700 times within 15 min. This non-lithographic nanofabrication process opens up a new opportunity to build a tunable nanofluidic junction for the study of nanoscale transport processes of ions and molecules inside a PDMS microfluidic chip.

We propose a simple self-assembly technique of silica colloidal nanoparticles to create a nanofluidic junction between two microchannels in polydimethylsiloxane (PDMS). Using this technique, a nanoporous bead membrane with a pore size down to ~45 nm was built inside a microchannel and applied to electrokinetic preconcentration of DNA samples.

콜로이드 입자의 자기 조립 과정을 통해 PDMS 미세 유체 칩의 하위 50 Nm의 나노 유체 접합 만들기

Polydimethylsiloxane (PDMS) is the prevailing building material to make microfluidic devices due to its ease of molding and bonding as well as its ...

공학

A Microfluidic Chip for the Versatile Chemical Analysis of Single Cells

We present a microfluidic device that enables the quantitative determination of intracellular biomolecules in multiple single cells in parallel. For this purpose, the cells are passively trapped in the middle of a microchamber. Upon activation of the control layer, the cell is isolated from the surrounding volume in a small chamber. The surrounding volume can then be exchanged without affecting the isolated cell. However, upon short opening and closing of the chamber, the solution in the chamber can be replaced within a few hundred milliseconds. Due to the reversibility of the chambers, the cells can be exposed to different solutions sequentially in a highly controllable fashion, e.g. for incubation, washing, and finally, cell lysis. The tightly sealed microchambers enable the retention of the lysate, minimize and control the dilution after cell lysis. Since lysis and analysis occur at the same location, high sensitivity is retained because no further dilution or loss of the analytes occurs during transport. The microchamber design therefore enables the reliable and reproducible analysis of very small copy numbers of intracellular molecules (attomoles, zeptomoles) released from individual cells. Furthermore, many microchambers can be arranged in an array format, allowing the analysis of many cells at once, given that suitable optical instruments are used for monitoring. We have already used the platform for proof-of-concept studies to analyze intracellular proteins, enzymes, cofactors and second messengers in either relative or absolute quantifiable manner.

In this article we present a microfluidic chip for single cell analysis. It allows the quantification of intracellular proteins, enzymes, cofactors, and second messengers by means of fluorescent assays or immunoassays.&#160;

단일 세포의 다목적 화학 분석을위한 미세 유체 칩

We present a microfluidic device that enables the quantitative determination of intracellular biomolecules in multiple single cells in parallel. For this ...

Microfluidic Chips for In Situ Crystal X-ray Diffraction and In Situ Dynamic Light Scattering for Serial Crystallography

This protocol describes fabricating microfluidic devices with low X-ray background optimized for goniometer based fixed target serial crystallography. The devices are patterned from epoxy glue using soft lithography and are suitable for in situ X-ray diffraction experiments at room temperature. The sample wells are lidded on both sides with polymeric polyimide foil windows that allow diffraction data collection with low X-ray background. This fabrication method is undemanding and inexpensive. After the sourcing of a SU-8 master wafer, all fabrication can be completed outside of a cleanroom in a typical research lab environment. The chip design and fabrication protocol utilize capillary valving to microfluidically split an aqueous reaction into defined nanoliter sized droplets. This loading mechanism avoids the sample loss from channel dead-volume and can easily be performed manually without using pumps or other equipment for fluid actuation. We describe how isolated nanoliter sized drops of protein solution can be monitored in situ by dynamic light scattering to control protein crystal nucleation and growth. After suitable crystals are grown, complete X-ray diffraction datasets can be collected using goniometer based in situ fixed target serial X-ray crystallography at room temperature. The protocol provides custom scripts to process diffraction datasets using a suite of software tools to solve and refine the protein crystal structure. This approach avoids the artefacts possibly induced during cryo-preservation or manual crystal handling in conventional crystallography experiments. We present and compare three protein structures that were solved using small crystals with dimensions of approximately 10-20 &#181;m grown in chip. By crystallizing and diffracting in situ, handling and hence mechanical disturbances of fragile crystals is minimized. The protocol details how to fabricate a custom X-ray transparent microfluidic chip suitable for in situ serial crystallography. As almost every crystal can be used for diffraction data collection, these microfluidic chips are a very efficient crystal delivery method.

Microfluidic Chips for In Situ Crystal X-ray Diffraction and In Situ Dynamic Light Scattering for Serial Crystallography

This protocol describes in detail how to fabricate and operate microfluidic devices for X-ray diffraction data collection at room temperature. Additionally, it describes how to monitor protein crystallization by dynamic light scattering and how to process and analyze obtained diffraction data.

현장에서 크리스탈 x-선 회절 및 현장에서 직렬 결정학에 대 한 동적 빛 산란에 대 한 미세 칩

This protocol describes fabricating microfluidic devices with low X-ray background optimized for goniometer based fixed target serial crystallography. The ...

화학

A Microfluidic-based Electrochemical Biochip for Label-free DNA Hybridization Analysis

Miniaturization of analytical benchtop procedures into the micro-scale provides significant advantages in regards to reaction time, cost, and integration of pre-processing steps. Utilizing these devices towards the analysis of DNA hybridization events is important because it offers a technology for real time assessment of biomarkers at the point-of-care for various diseases. However, when the device footprint decreases the dominance of various physical phenomena increases. These phenomena influence the fabrication precision and operation reliability of the device. Therefore, there is a great need to accurately fabricate and operate these devices in a reproducible manner in order to improve the overall performance. Here, we describe the protocols and the methods used for the fabrication and the operation of a microfluidic-based electrochemical biochip for accurate analysis of DNA hybridization events. The biochip is composed of two parts: a microfluidic chip with three parallel micro-channels made of polydimethylsiloxane (PDMS), and a 3 x 3 arrayed electrochemical micro-chip. The DNA hybridization events are detected using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) analysis. The EIS analysis enables monitoring variations of the properties of the electrochemical system that are dominant at these length scales. With the ability to monitor changes of both charge transfer and diffusional resistance with the biosensor, we demonstrate the selectivity to complementary ssDNA targets, a calculated detection limit of 3.8 nM, and a 13% cross-reactivity with other non-complementary ssDNA following 20 min&#160;of incubation. This methodology can improve the performance of miniaturized devices by elucidating on the behavior of diffusion at the micro-scale regime and by enabling the study of DNA hybridization events.

We present a microfluidic-based electrochemical biochip for DNA hybridization detection. Following ssDNA probe functionalization, the specificity, sensitivity, and detection limit are studied with complementary and non-complementary ssDNA targets. Results illustrate the influence of the DNA hybridization events on the electrochemical system, with a detection limit of 3.8 nM.

라벨없는 DNA의 혼성화 분석 용 미세 유체 기반 전기 바이오칩

Miniaturization of analytical benchtop procedures into the micro-scale provides significant advantages in regards to reaction time, cost, and integration ...

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.

미세 유체 정밀 작은 볼륨 샘플 처리를위한 플랫폼 및 음향 마이크로 디바이스로 구분 생물 입자 크기의 사용

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

Fabrication of a Dipole-assisted Solid Phase Extraction Microchip for Trace Metal Analysis in Water Samples

This paper describes a fabrication protocol for a dipole-assisted solid phase extraction (SPE) microchip available for trace metal analysis in water samples. A brief overview of the evolution of chip-based SPE techniques is provided. This is followed by an introduction to specific polymeric materials and their role in SPE. To develop an innovative dipole-assisted SPE technique, a chlorine (Cl)-containing SPE functionality was implanted into a poly(methyl methacrylate) (PMMA) microchip. Herein, diverse analytical techniques including contact angle analysis, Raman spectroscopic analysis, and laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry (LA-ICP-MS) analysis were employed to validate the utility of the implantation protocol of the C-Cl moieties on the PMMA. The analytical results of the X-ray absorption near-edge structure (XANES) analysis also demonstrated the feasibility of the Cl-containing PMMA used as an extraction medium by virtue of the dipole-ion interactions between the highly electronegative C-Cl moieties and the positively charged metal ions.

The fabrication protocol of a dipole-assisted solid phase extraction microchip for the trace metal analysis is presented.

물 샘플에서 추적 금속 분석을위한 쌍극자를 이용한 고체 단계 추출 마이크로 칩의 제작

This paper describes a fabrication protocol for a dipole-assisted solid phase extraction (SPE) microchip available for trace metal analysis in water ...

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.

플로우를 통해 마이크로 반응기와 MS 검출을위한 단백질의 빠른 효소 처리

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