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 Ana Fabrikasyon (Şekil 2) NOT: toz parçacıkları nedeniyle arızaları önlemek için bir temiz oda SU-8 ana kalıp imalat gerçekleştirin. İki gofret imalat, mikroakışkan özellikleri ve olmayan biriyle bir gofret için gereklidir. <ol><li> Mikroakışkan çip için ana kalıpları hazırlayın. İlk silikon gofret bir yapışma tabakası uygulayın. <ol><li> 200 ° C de 10 dakika süre ile bir silikon gofret dihidrat. RT aşağı gofret soğutun ve aşağıdaki protokol ile SU-8 ile bir spin lak ve spin kaplama o kadar 2002 onu yüklemek. </li><li> Dağıtın yaklaşık 3 ml gofret üzerine karşı. </li><li> Bütün gofret üzerine karşı yayılması için 10 saniye boyunca 500 rpm hızda gofret dönerler. </li><li> Yaklaşık 2 um karşı yüksekliğe ulaşmak için 30 saniye için 2000 rpm&#39;de gofret dönerler. </li></ol></li><li> Bir aseton batırılmış bez ile gofret kenarından aşırı karşı Kaldır önlemek içinBir sonraki adımda sıcak plaka gofret yapışmasını. Sıcak bir plaka üzerinde 95 ° C&#39;de 60 saniye için gofret pişir. </li><li> Ultraviyole ışık (80 mj / 365 nm&#39;de cm 2) ile tüm gofret Açığa. Post-fırında 120 sn 95 ° C gofret. </li><li> Aşağı gofret soğutun ve hemen tekrar SU-8 2050 için aşağıdaki protokol kullanılarak kaplamaz gofret dönmeye: <ol><li> 20 sn için 100 rpm&#39;de gofret Spin (yaklaşık 3 ml SU-8, bu adım sırasında karşı dağıtmak). </li><li> Bütün gofret üzerine karşı yayılması için 10 saniye boyunca 500 rpm hızda gofret dönerler. </li><li> Yaklaşık 40 um bir karşı kalınlığı ile sonuçlanarak, 30 saniye boyunca 3250 rpm&#39;de gofret dönerler. </li></ol></li><li> Yine, fazlalık, 65 ° C&#39;de bir aseton emdirilmiş bez ve yumuşak fırında 180 saniye için bir sıcak plaka üzerinde ince bisküvi ile gofret kenarından ve 95 ° C&#39;de 360 ​​saniye boyunca karşı çıkarın. </li><li> Sti tarafından photomask hazırlayınBir soda-kireç camı için CKING. Maske tasarımı için bakınız Şekil 3. Hazırlanan maske ile (365 nm&#39;de ölçülen 160 mj ​​/ cm 2) ultraviyole ışığı ile karşı ortaya çıkarmak için bir maske hizalama kullanın. 65 ° C sıcaklıkta 60 saniye boyunca bir sıcak plaka üzerinde tekrar maruz gofret fırında 95 ° C&#39;de 360 ​​saniye boyunca karıştırılmıştır. </li><li> Oda sıcaklığına gofret soğutulduktan sonra karşı geliştirmek için 5 dakika boyunca geliştirici ile doldurulmuş, cam bir Petri tabağına daldırın. Yavaşça maruz kalmayan SU-8 kaldırmak için petri çalkalayın. Izopropanol ile gofret durulayın ve bir azot tabancası ile kuru darbe. </li><li> Bir mikroskop altında gofret inceleyin. Durumunda gelişmemiş, özellikleri kalıntıları karşı adım 1.7&#39;de açıklandığı gibi, bir kaç dakika için tekrar gofret geliştirmek. </li><li> 200 ° C de 2 saat süre ile gofret pişirme herhangi bir kalıntı çözücü çıkarın. Bir adım profiler ile özelliklerin yüksekliğini kontrol edin. Ölçülen yüksekliği istenilen yükseklikten farklı durumda bu proto ile başlarTekrar col ve adım 1.1.4 spin hızı adapte. </li><li> Gofrete PDMS yapışmasını önlemek için, küçük bir porselen çanak içinde 1 H, 1 H, 2 H, 2H -perfluorodecyltrichlorosilane 50 ul ile birlikte kurutma cihazı yerleştirerek bu silanize. 100 mbar&#39;a kadar desikatör içinde basıncı azaltmak ve 12 saat süre ile gofret inkübe edin. <ol><li> Boş PDMS parçaları adım 1.10 yöntemi kullanarak başka silikon gofret silanize. Tek bir desikatörde aynı anda zaman Silanize hem gofret kaydetmek için. </li></ol></li></ol> 2. LADE Chip İmalatı Not: LADE çip yapışkanla bağlama, 24 ile birbirine bağlanan iki adet PDMS parçaları üzerinden yapılır. İlk bölüm mikroakışkan özellikler içerir. diğer kısmı düz ve kanalları mühürlemek için kullanılır. Birlikte Gümrüklü, onlar damlacık taşıma sistemi ile çip arayüzü için gerekli yuvarlak şeklini. Burada, imalatıİki parça ve bunların bağlama tarif edilmektedir. Bütün işlem aşamaları, Şekil 4&#39;te gösterilmiştir. <ol><li> Sertleştirme maddesi PDMS 4 gr ön-polimer 40 g karıştırılarak PDMS 44 g hazırlanması (bu en çok 6 fiş neden olur). Ücretsiz kabarcık (bu yaklaşık 20 dakika sürer) kadar bir desikatörde PDMS degas. </li><li> Yapılandırılmış yarısı çoğaltma kalıplama. <ol><li> Gofret üstüne döküm formu yerleştirin ve tasarım etrafında rehberlik yapıları kullanarak yerine oturtun (Şekil 5). Düz PDMS yarı yarıya azaltmak için yerine oturtulmasına yap. </li><li> Döküm şeklinde yaklaşık 3 degased PDMS 4 g dökün ve 150 ° C &#39;de sıcak bir plâka üzerinde 6 dakika boyunca bırakın. Döküm şeklinde tedavi PDMS soğumasını ve dikkatli bir şekilde spatula kullanarak döküm formu gofret kaldırın. </li><li> Mikroakışkan kanalların herhangi bir bulaşmayı önlemek için temas wi önce oldu çip yan kapağıbant ile gofret th. Dikkatle aşırı PDMS kaldırmak için PDMS kısmının kenarı boyunca bandı kesti. </li></ol></li><li> Düz PDMS yarıları boş Silanlanmış gofret ile 2.2.3 yukarıda belirtilen adımları 2.2.1 tekrar imal. </li><li> Bant soyun ve bir biyopsi zımba ile yapılandırılmış parçaya sıvı bağlantı delikler. Depolama sırasında bantla yapıları koruyun. </li><li> Ajan 24 kür PDMS kullanarak yapıştırma araya PDMS parçaları bağ. <ol><li> Tedavi edilmeyen silikon gofret alın ve PDMS 6,000 rpm&#39;de 30 saniye için sertleştirici ile kat spin. Spin kaplayıcı dışarı gofret alın. </li><li> Yapılandırılmış yarıya bandı çıkarın ve gofret üzerine aşağı bakacak yapılar ile koyun. Yavaşça hava kabarcıklarını çıkarmak için PDMS üstüne itin. </li><li> Boş PDMS yarıya bandı çıkarın. Gofret bir yapılandırılmış yarı yarıya azaltmak alın ve elle düz PDMS yarı yarıya azaltmak üstüne hizalayın. Yavaşça sıkmakhava kabarcıklarını çıkarmak ve oda sıcaklığında 24 saat için bir araya çip tedavi izin araya parçası. Bu kanallar çökmeye neden olabilir yürürlüğe birlikte parçaları itmeyin. </li></ol></li><li> Çıkış memesini açmak için bir maket bıçağı ile meme kanalı dik gösterge hattı boyunca çip ucunu kesin. Düz sıvı fırlatma için gerekli olan bir düz kesim sağlamak için bir hizalama cihazı kullanın. Mikroakışkan kanalları ve toz parçacıkları kusurlar için bir mikroskop altında çip kontrol edin. Depolama sırasında cips korumak için giriş delikleri üzerinde bir kaset koy. </li><li> Bir kuru azot kaynağına ve pota çip her girişlerine boru ile bir Woulff şişe bağlayın. Deposit 50 Woulff şişenin alt kısmında 1 H, 1 H, 2 H, 2H -perfluorodecyltrichlorosilane ul ve kapatın. </li><li> 1 H, 1, H taşıyan nitrojen akımı ile 20 dakika boyunca tüm kanallar reçeteye göre mikroakışkan kanal Silanize </em&gt;, 2H, yaklaşık 1 ml / saniye akış hızında 2H -perfluorodecyltrichlorosilane. cips deneyler için hazır ve oda sıcaklığında en az birkaç hafta muhafaza edilebilir. </li></ol> Ölçüm / Damlacık Ulaştırma Sistemi 3. hazırlıklar NOT: Kurulum için istikrarlı bir destek yapısı oluşturmak için gerekli olduğundan, bir optik masanın üstünde tüm damlacık taşıma sistemini kurmak. Bütün damlacık taşıma sisteminin şeması Şekil 6&#39;da gösterilmektedir. <ol><li> Dikey paslanmaz çelik boru ekli bir 50 cm özel bir siklonik poli (metil metakrilat) (PMMA) adaptörü takın. Bir kütle akış kontrolörü ile bir helyum kaynağına adaptörü takın. Damlacık görünüm için zıt sitelerde adaptörü (yüksek hız) kamera ve bir lamba takın. </li><li> Çelik borunun ortasında bir kartuş ısıtıcısı yerleştirin ve poli (vinil klorür) (PVC) boru ve bir Legris tüp kullanmakkonnektör membran desolvator girişi çelik borunun ucunu bağlamak için. </li><li> Doğrudan ICPMS girişine bağlı olan bir laminer akış adaptör, bir başka PVC boru ile desolvator çıkışını bağlayın. Bir kütle akış kontrolörü ile argon kaynağı laminer akış adaptörünü bağlayın ve daha sonra istikrarlı bir çalışma koşulu sağlamak için Argon karıştırmak için kullanabilirsiniz. </li><li> Adaptörü yanı sıra bir su terazisi ile dikey çelik boru hizalayın. Hizalama doğru değilse, bu damlacıkların önemli kayıplara yol açabilir. Gazlar sistemi ısınmak süre boyunca dışarı sızmasını önlemek için adaptöre bir fiş takın. </li><li> . Yukarıda bahsedilen tüm gaz akışlarını ve Tablo 1 ayarları kullanarak cihazları başlatın sistem 15 dakika için ısıtın. kartuş ısıtıcı, sıcaklık stabilize peşin açmak için 2 saat gerekiyor. </li><li> Siklonik helyum adaptörünün yükseklikte bir rafa şırınga pompaları yerleştirin. Arasındaki mesafeyi tutunşırınga pompaları ve mümkün olduğunca kısa adaptör. </li></ol> 4. Ölçümler Not: Aşağıdaki protokol için kullanılabilir çözeltiler ve süspansiyonlar, çeşitli genel anlamda yazılmıştır. Ancak, hücre süspansiyonları, damlaları çoğunluğu sadece bir hücre taşıyan sağlamak için tek bir hücre analizi gerçekleştirilir &lt;1 x 10 7 hücre / ml bir konsantrasyonda olacak şekilde seyreltilir. Şırınga çıkış aşağı işaret ve onlar aşağı işaret şekilde boru yüklemek böylece hücrelerin ölçümler bir açıyla şırınga pompaları yer için. <ol><li> Hortum şırıngalara bağlanır. Yük perfluoroheksan ile iki adet 5 ml&#39;lik şırınga ve bir numune çözeltisi ya da süspansiyonu ile bir 1 ml şırınga ile. Şırıngalar ve tüp içinde sıkışıp tüm kabarcıklar çıkarın. </li><li> Bir şırınga pompası şırınga takın ve çip girişlerine bağlayın. Başlangıç ​​ayarlarını gelen kullanarak şırınga pompaları BaşlangıçTablo 1 (veya daha yüksek akış hızları). Akar stabilize 3 ila 5 dakika verin. <ol><li> Bir doku ile çip ucundan fazla sıvıyı çıkarın. sıvılar artık düz bir jet çip çıkartmak gerekir. Düz fırlatma, bir doku ile silerek elde edilemezse çip takın ve bu adımla başlamak. </li></ol></li><li> Adaptörün fişini çıkarın ve dikkatlice adaptörü içine çip takın. FC-40 Gerekirse çip yağlayın. Bir çip deneyler, en az 2 saat süre ile kullanılabilir. </li><li> Tablo 1 tavsiye edilen ölçüm ayarları içinde olmak üzere akış hızını değiştirin. PFH Alt akış hızı PFH kaydeder, ancak aynı zamanda İzobarik etkileşimler nedeniyle sinyal arka plan, azaltır. </li><li> (Seçilen akış hızlarına bağlı olarak) stabilize sistemi 2-5 dakika verin. Ilgi Analitlerin yüksek sinyal yoğunluğu için ICPMS optimize. <ol><li> Arda, tüm g akışlarını ayarlamakbunlar analit maksimum sinyal yoğunluğu kadar kütle akış kontrolörleri ile gazlar (Tablo 1 &#39;de tavsiye edilen aralıklar bakınız) elde edilir. Plazma güç ve aynı şekilde ICPMS üzerine (üreticinin tavsiye aralıklara göre) odaklama lensi gerilimleri Dinle. </li></ol></li><li> 10 msn bir bekleme süresi ICPMS ayarlayın (kullanılan çok ICPMS için uygulanan ancak bir süre çözüldü satın sağlamak için diğer enstrümanlar ile ayarlanabilir). Imalatçının protokolü kullanılarak, özelde, m / z sinyalinin kayıt başlatın. </li><li> Ölçümden sonra, değerlendirme için veri analizi programı ham veri aktarımı. Bin sayıları karşı bin merkezi değerlerini ortaya çıkan bir dahili-fonksiyonu, ve arsa ile 10 msn başına sayılarında veriler,. Bir Gauss fonksiyonu ile çizilen frekans dağılımı histogramı her tepe takınız. Ortalama ve uyum sigma sırasıyla, ortalama sinyal yoğunluğu ve standart sapmasını temsil eder. </li></ol> &lt;p class = &quot;jove_title&quot;&gt; 5. Kalibrasyon Kavramı <ol><li> Eleman veya bir örnekle aynı akış hızlarında ilgi elemanları ihtiva eden bir tek ya da çok elemanlı standart solüsyonu ölçün. </li><li> Mikroskop üzerine bir petri çanağına bir LADE çip yerleştirin. Daha iyi bir görüntü kalitesi için bir yuvarlak olmayan çipini kullanın. 2. adımda anlatılan, ama kısmen yuvarlak şekilli bir yerine basit bir dikdörtgen döküm formu kullanarak bu çip Üretiyor. </li><li> Damlacık nesil başlatmak için adımları 4.2.1 ile 4.1 izleyin. Adım 5.1&#39;de kullanılan akış oranları akış hızında ayarlayın. </li><li> Bir mikroskop (20X objektif) bağlı bir yüksek hızlı kamera ile sulu damlacıkların Kayıt görüntüleri. Kayıtları ortalama damlacık çapı elde etmek Basu 25 ile damlacık morfometrisi ve velosimetri yazılımı gibi bir görüntü analiz yazılımı kullanın. </li><li> Damlacık varsayarak bir küresel nesne, damlacık hacmini hesaplamak için ortalama damlacık çapı kullanın. <ol><li> Bu hacim ve kn itibarendamlacık bir analitin kendi konsantrasyonu gelen atomu sayısını hesaplar. Tespit etkinliği elde etmek için atomu sayısına göre damlacık başına ölçülen iyonların sayısına bölün. Bilinmeyen bir numunede atomların sayısını hesaplamak için bu algılama verimliliğini kullanın. NOT: Her fiş arasındaki farklılıklar 22 küçük olduğu için, bu akış hızı, aynı kalması durumunda, her çip veya çözüm damlacık boyutu ölçümü tekrar gerekli değildir. Belirli bir akış oranlarına göre damlacık boyutları ve frekansların bir listesi Verboket ve ark. 22 tarafından yayınlanmıştır. </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.

Cips imalatı çok güvenilir olmasına rağmen, özel dikkat gerektiren imalat sırasında bazı kritik noktalar vardır. İlk olarak, montaj sırasında temizlik toz çip kirlenmesini önlemek için son derece önemlidir. Toz kanallarını bloke ve istikrarlı bir damlacık nesil önleyebilirsiniz. İkinci olarak, bu uç meme kanalına dik kesilir özellikle önemlidir. kesme açısı güçlü püskürtme açısını arttırır. Sıvı bir açıyla dışarı atılır ise püskürtülen damlacıklar kaybına neden olab...

Indüktif olarak birleştirilmiş plasma kütle spektrometrisi (ICPMS) sıvı numune Element analizi yaygın besleme sistemi 1 gibi sprey odaları ile kombinasyon halinde girdaplar kullanılarak gerçekleştirilir. Bu örnek giriş sistemi, numune çok-dağılımlı bir sprey oluşturmak için bir püskürtücü ile püskürtülür. Bir alt sprey odası, büyük damlacıklar filtrelemek için kullanılır. Bu yöntem, yüksek numune tüketimi (&gt; 0.3 ml dk -1) 2 ve tamamlanmamış bir örnek taşımacılığı ile ilişkilidir. Bu nedenle, sadece mikrolitre örnek hacimleri, biyolojik adli, toksikolojik ve klinik çalışmalarla 3&#39;de olduğu gibi, mevcut uygulama için pratik olur. Örnek tüketimini azaltmak için, küçük meme boyutları ile nebülizerler 3 geliştirilmiştir. Bununla birlikte, daha az püskürtme memesi boyutu sindirilmemiş biyolojik sıvılar veya konsantre tuz çözeltilerinin örnekleri 3 analiz edilecek olduğunda tıkanma riskini arttırır. ark. 4 tarafından önerilmişti. Yazarlar, bir piezo-elektrik tahrikli micropump tarafından üretilen tek dağılımlı ayrı mikro damlacıkların şeklinde ICPMS bir sıvı enjekte edilir. Bu çok sistem geniş uygulama bulamadık olsa da, bu ICPMS ayrık damlacık giriş kavramının daha da geliştirilmesi başlattı. Bugün, piezo-elektrik 30, 50, 70 ve 100 um büyüklüğünde ve 100-2,000 Hz frekanslarında damlacıklar oluşturabilir sistemleri, dağıtma tahrik satın alınabilir. damlacıklar% 100 verim 5 yakın olan ICPMS içine taşınabilir. Bu Mikrodamlacık dağıtıcıları kantitatif tek nanopartiküller 5,6 ölçüm yanı sıra bireysel biyolojik hücrelerin 7 karakterize etmek için uygulanmıştır. Termal püskürtme teknolojisi 8 göre benzer bir sistem biyolojik numunelerin 9 analizinde test edildi. AVAide rağmenetikel tek damlacık tanıtım sistemleri küçük bir örnek hacimleri için kullanılabilir, çok verimli ve nanopartiküllerin ve hücrelerin analizi için umut vericidir, onlar birkaç sınırlamaları vardır. (Özel ayarlar 10 kullanılmadığı sürece) sabit meme büyüklüğü için, damlacık büyüklüğü sadece biraz değiştirilebilir. Sıvı (pH, tuz içeriği) fiziksel özelliklerinde değişiklik damlacık özelliklerinin (boyut, enjeksiyon hızı) değiştirebilir. Ayrıca, bu cihazlar nispeten daha pahalı tıkanma yatkındır ve temizlenmesi zordur. Damlacıklar oluşturmak için diğer bir yöntem, damlacık, mikroflüidik 11 alanında iyi bilinmektedir. Son yıllarda damlacık Mikroakiskan (biyo) kimyasal reaksiyonlar 12-15 ve tek hücre çalışmaları 16,17 için ilgi kazanmıştır. Buna ek olarak, bu teknik, elektrosprey iyonizasyon kütle spektrometresi 18,19 örnekleri verilmesi için ve matris destekli lazer desorpsiyon / iyonlaştırma örnekleri hazırlanması için uygulandın kütle spektrometresi 20,21. Son zamanlarda, biz ICPMS 22 örnek tanıtımı için bir mikroakışkan tabanlı sistemi tanıttı. Bizim tanıtım sisteminin temel bileşeni sıvı destekli damlacık ejeksiyon (LADE) çip. Bu çip, tamamen poli (dimetilsiloksan) (PDMS) oluşur. İlk kanal kavşağı olarak sulu örnek solüsyonu (Şekil 1) tek dağılımlı damlacıkları oluşturmak için kullanılır odaklama akış. Bu amaçla ve karışmayan taşıyıcı faz perfluoroheksan (PFH) çok uçucu (58-60 ° C 23 kaynama noktası) (Şekil 1) kullanılır. Bunlar PFH özellikler istikrarlı bir damlacık oluşturma ve taşıyıcı faz hızlı çıkarılmasını sağlamak. Bu kuşak yöntem daha az numune sıvı etkisi özelliklerinde değişiklikler, diğer damlacık jeneratörlere kıyasla. Damlacık boyutu, sulu faz ve PFH akış oranlarını değiştirerek geniş bir aralıkta ayarlanabilir. Bir alt ORTA olaraky kavşak, daha PFH en az 1 m sn akış hızını arttırmak için ilave edilir -1. Bu hızlarda sıvı damlacık imha (Şekil 1 ek) olmadan stabil ve düz jet çip (Şekil 1) dışarı atılabilir. Bu çift-kavşak tasarımı damlacık nesil bağımsız jet dengesini kontrol sağlar. damlacıkları özelleştirilmiş taşıma sistemi ile ICPMS taşınır. Bu sistem, bir düşen boru ve PFH kaldırmak için bir zar desolvator içerir. sulu damlacıkların kuru artıklar daha sonra ICPMS plazma ve bir kütle detektörü önlemler iyonları iyonize edilebilir. çip ön kısmı fıçı şeklinde damlacık taşıma sistemi ile sıkı bir bağlantı sağlamaktır. meme ile temas önlenir, çünkü PFH damlacıklar sulu numunenin çıkarma, faydalıdır. Bu da hücre süspansiyonu ya da işbirliği ile çalışırken bir sorun olabilir meme tıkanması riskini düşürürncentrated tuz çözeltileri. Yumuşak litografi PDMS tarafından imal LADE cips, (çip başına malzeme maliyeti yaklaşık $ 2) ucuz atılabilir ve değiştirmek kolaydır. Manuel çalışma, sadece küçük bir miktar gerektirir üretimi ile birlikte her bir deney, yeni bir çip ile gerçekleştirilebilir. Bu nedenle, bir zahmetli temizlik gerekli değildir ve çapraz kontaminasyonu en aza indirilmiştir. Burada, LADE yumuşak litografi ile çip ve ICPMS için uygulama imalat açıklanmıştır. Bir sulu çözelti ve bir hücre süspansiyonu ile ölçüm örnekleri sunulmaktadır.

<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

Bu protokol, indüktif eşleşmiş plazma kütle spektrometresi (ICPMS) için numune giriş sistemi gibi bir tek düşük maliyetli mikroakışkan çip imalatı ve kullanımı anlatılmaktadır. çip perfluoroheksan (PFH) tek dağılımlı sulu örnek damlacıkları üretir. Boyut ve sıvı damlacıklarının sıklığı sırasıyla 40-60 um aralığı içinde ve 90 ila 7000 Hz arasında değişiklik gösterebilir. damlacıklar PFH ikinci akışı ile çip çıkarılacağını ve fırlatma sırasında bozulmadan kalır. Bir ısmarlama desolvation sistemi PFH kaldırır ve ICPMS içine damlacıkları ulaştırmaktadır. Burada, dar bir şiddet dağılımına sahip çok kararlı sinyalleri damlacıkların bir tekli dağılırlık gösteren ölçülebilir. Bu besleme sistemi kantitatif bir sığır kırmızı kan hücrelerinin demir belirlemek için kullanılabileceğini göstermektedir. Gelecekte, giriş cihazının özellikleri kolayca ek mikroakışkan modüllerin entegrasyonu ile uzatılabilir.

sunulan sistem çözeltiler ya da hücreler ya da nano-tanecikleri içeren süspansiyonlar küçük hacimli ölçülmesi için kullanılabilecektir. Tek hücrelerden oluşan bir standart solüsyon ve karakterizasyonu Bir ölçüm örnekleri, burada gösterilmektedir. Diğer örnekler Verboket ve ark. 22 bulunabilir. Tipik haliyle, bir çözeltinin, tek bir damlasının sinyal çok kısa bir olaydır. Genellikle, bir kaç 100 mikro-saniye 26 sürer. Burada kulla...

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

A Microfluidic Chip for ICPMS Sample Introduction

Biz indüktif eşleşmiş plazma kütle spektrometresi (ICPMS) için ayrı bir damlacık örnek giriş sistemi sunuyoruz. Bu 90 ila 7000 Hz arası frekanslarda 40-60 um boyut aralığında yüksek tek dağılımlı damlacıklarını üreten ucuz ve tek kullanımlık mikroakışkan çip dayanmaktadır.

ICPMS Numune Giriş için mikroakışkan Chip

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 Görüntüleme.  ETH Zurich.  Biz indüktif eşleşmiş plazma kütle spektrometresi (ICPMS) için ayrı bir damlacık örnek giriş sistemi sunuyoruz. Bu 90 ila 7000 Hz arası frekanslarda 40-60 um boyut aralığında yüksek tek dağılımlı damlacıklarını üreten ucuz ve tek kullanımlık mikroakışkan çip dayanmaktadır. 

Video: 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.

Tek Parçacıklar için mikroakışkan tabanlı Hidrodinamik Tuzak

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

Biyomühendislik

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.

Elastomerik Mikrovalf Diziler Kontrollü mikroakışkan Chips

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

Biyoloji

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.

İyonların ayrılması ve Nükleik Asit Saflaştırılması için on-chip 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.

Kolloidal Parçacıkların Öz-Montaj Süreci yoluyla PDMS mikroakışkan Chip Sub-50 Nm Nanofluidic Junctions oluşturma

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

Mühendislik

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;

Tek Hücrelerinin yönlü Kimyasal Analiz için mikroakışkan Chip

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.

Mikrosıvısal çip Situ Crystal x-ışını kırınım ve in Situ dinamik ışık saçılma seri kristalografisi için için

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

Kimya

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.

Etiket-serbest DNA Hibridizasyon Analiz için mikroakışkan tabanlı Elektrokimyasal Biochip

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.

Bir mikroakışkan Hassas Küçük hacimli Numune İşleme Platformu ve Akustik mikrocihazda Ayrı Biyolojik Parçacıklar Boyutu Kullanımı

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.

Su Örneklerinde Eser Metal Analizi için Dipol destekli Katı Faz Ekstraksiyon Microchip Fabrikasyon

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.

Bir akış oranı mikroreaktör MS Algılama Proteinlerin hızlı enzimatik işlenmesi

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