Name: fluorescence detection methods for microfluidic droplet platforms
Uploaded: 2011-12-10T14:00:00
Duration: 14 min 16 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fluorescence detection methods for microfluidic droplet platforms at JoVE.com

המחברים רוצים להכיר את התמיכה של מועצות מחקר ומענקים הבאים: EPSRC, HFSP, קרן המחקר הלאומית של קוריאה (מספר גרנט R11-2009-044-1002-0K20904000004-09A050000410).

<ol>
	<li>Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+origins+and+the+future+of+microfluidics.">The origins and the future of microfluidics.</a> Nature. 442, 368-368 (2006).</li><li>Zheng, B., Angew, I. s. m. a. g. i. l. o. v., F, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Microfluidic+Approach+for+Screening+Submicroliter+Volumes+against+Multiple+Reagents+by+Using+Preformed+Arrays+of+Nanoliter+Plugs+in+a+Three-Phase+Liquid/Liquid/Gas+Flow.">A Microfluidic Approach for Screening Submicroliter Volumes against Multiple Reagents by Using Preformed Arrays of Nanoliter Plugs in a Three-Phase Liquid/Liquid/Gas Flow.</a> Chem. Int. Ed. 44, 2520-2520 (2005).</li><li>Huebner, A., Sharma, S., Srisa-Art, M., Hollfelder, F., 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=Microdroplets:+A+sea+of+applications.">Microdroplets: A sea of applications.</a> Lab on a Chip. 8, 1244-1244 (2008).</li><li>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=Control+and+detection+of+chemical+reactions+in+microfluidic+systems.">Control and detection of chemical reactions in microfluidic systems.</a> Nature. 442, 394-394 (2006).</li><li>Thorsen, T., Roberts, R. W., Arnold, F. H., Quake, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+pattern+formation+in+a+vesicle-generating+microfluidic+device.">Dynamic pattern formation in a vesicle-generating microfluidic device.</a> Phys. Rev. Lett. 86, 4163-4163 (2001).</li><li>Anna, S. L., Bontoux, N., Stone, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+dispersions+using+"flow+focusing"+in+microchannels.">Formation of dispersions using "flow focusing" in microchannels.</a> Appl. Phys. Lett. 82, 364-364 (2003).</li><li>Casadevall i Solvas, X., Srisa-Art, M., deMello, A. J., Edel, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mapping+of+Fluidic+Mixing+in+Microdroplets+with+1+&#x03BC;s+Time+Resolution+Using+Fluorescence+Lifetime+Imaging.">Mapping of Fluidic Mixing in Microdroplets with 1 &#x03BC;s Time Resolution Using Fluorescence Lifetime Imaging.</a> Anal. Chem. 82, 3950-3950 (2010).</li><li>Robinson, T. A., Schaerli, Y., Wootton, R., Hollfelder, F., Dunsby, C., Baldwin, G., Neil, M., French, P., 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=Removal+of+background+signals+from+fluorescence+thermometry+measurements+in+PDMS+microchannels+using+fluorescence+lifetime+imaging.">Removal of background signals from fluorescence thermometry measurements in PDMS microchannels using fluorescence lifetime imaging.</a> Lab. Chip. 9, 3437-3441 (2009).</li><li>Huebner, A., Srisa-Art, M., Holt, D., Abell, C., Hollfelder, F., deMello, A. J., Edel, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+detection+of+protein+expression+in+single+cells+using+droplet+microfluidics.">Quantitative detection of protein expression in single cells using droplet microfluidics.</a> Chem. Commun. 1218, (2007).</li><li>Edel, J. B., Eid, J. S., Meller, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accurate+single+molecule+FRET+efficiency+determination+for+surface+immobilized+DNA+using+maximum+likelihood+calculated+lifetimes.">Accurate single molecule FRET efficiency determination for surface immobilized DNA using maximum likelihood calculated lifetimes.</a> J. Phys. Chem. B. 73, 2986-2990 (2007).</li></ol>

אין ניגודי אינטרסים הכריז.

תיארנו ייצור של המכשיר microfluidic, התקנה ניסיונית ופרוטוקולים הקשורים להיווצרות microdroplet ו אנקפסולציה מגיב זיהוי אופטי של טיפות מעובד. שתי הדוגמאות שנבחרו (זיהוי של תאים בודדים בטיפות ואת מיפוי של תהליכי ערבוב בתוך טיפות זורם) מייצגים יישומים נפוצים כי כרגע נחקרים עם מיקרופלואידיקה רביב. כמו הניסויים שהוצגו להמחיש, את השימוש של פלטפורמות אגל microfluidic להציג מאפיינים אטרקטיביים מסוימים, כגון תפוקה גבוהה, מעין מושלם הכליאה, שחזור גבוהה ... כמות גדולה של מידע הפיק את המהירות הגבוהה שבה מידע זה שנוצר, אם כי, דורשים שימוש בשיטות זיהוי מהיר עם רזולוציה גבוהה spatiotemporal אם את היתרון המלא תועלת מן הפלטפורמות האלה מיניאטורי. במקרה זה להוכיח כי מדובראפשרי באמצעות מדויק מאוד טכניקות ספקטרוסקופיות ניאון. בפרט, זיהוי FLIM טכניקה (אשר עושה שימוש לייזר פעמו עם תקופות חזרה קצר ככל ns כמה) מגלה את היכולת להשיג מידע מהר מאוד במהירות טיפות זורם (כ 200 לשנייה). במקרה זה ההחלטה זמן של אירועים זוהה היה נמוך כמו 1 μs. במונחים של מגבלות גודל טיפה ריכוז, השימוש בעדשות גדולות צמצם המספרי לייזרים כוח גדול יותר יהיה קל להתיר את גילוי ריכוזים nM בתוך טיפות קטן כמו 5 מיקרומטר (מגבלות גודל טיפה להיות שהוטלו על ידי החלטות של photolithographic תהליך ייצור של השלב מיצוב submicron). טיפות Microfluidic הם מועמדים אידיאליים לבצע ניסויים בקנה מידה גדול הכוללים כמויות קטנות של חומרים כימיים, אל היעד אירוע יחיד /. המגבלות הנוכחיות של טכנולוגיה זו כרוך קושי ליצור droplets ממגוון גדול (עשרות או מאות) של מקורות שונים באופן תפוקה גבוהה. בנוסף, הקושי להתמקד ולטפל בכל אגל יחיד שנוצר מטיל מגבלות חמורות על תחולת מעשי של טכניקות אלה. לכן, נושאים אלה עומדים במרכז מאמצי מחקר חשוב שנועד לפתח את הפתרונות הטכנולוגיים הדרושים שיאפשרו פלטפורמות אגל microfluidic להיות שיטה התייחסות סטנדרטית של מחקר וניתוח יישומי תפוקה גבוהה.

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> שם מגיב </td><td> סוג </td><td> חברה </td><td> מספר קטלוגי </td></tr><tr><td> והעמסת 5-isothiocyanate (FITC) </td><td> מגיב </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> F3651 </td></tr><tr><td> Streptavidin-Alexa פלואוריד 488 </td><td> מגיב </td><td> מולקולרית בדיקות </td><td> S11223 </td></tr><tr><td> Perfluorodecalin </td><td> מגיב </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> P9900 </td></tr><tr><td> 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctanol </td><td> מגיב </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 370533 </td></tr><tr><td> Sylgard 184 אלסטומר סיליקון ערכת </td><td> מגיב </td><td> ראש ממשלת בריטניה Farnell בע&quot;מ </td><td> 1673921 </td></tr><tr><td> auramine-O </td><td> מגיב </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 861030 </td></tr><tr><td> 485 ננומטר פעמו לייזר דיודה </td><td> ציוד </td><td> PicoQuant </td><td> LDH-PC-485 </td></tr><tr><td> TCSPC קארד </td><td> ציוד </td><td> PicoQuant </td><td> TimeHarp 100 </td></tr><tr><td> dichroic במראה </td><td> ציוד </td><td> Chroma טכנולוגיה קורפ </td><td> z488rdc, </td></tr><tr><td> מיקרוסקופ המטרה </td><td> ציוד </td><td> אולימפוס </td><td> UPLSAPO 60XW </td></tr><tr><td> מפולת שלגים photodiode </td><td> ציוד </td><td> AQR-141, EG &amp; G, פרקין אלמר-). </td><td> AQR-141 </td></tr><tr><td> DMEM </td><td> מגיב </td><td> Invitrogen </td><td> ABCD1234 </td></tr><tr><td> SYTO9 </td><td> מגיב </td><td> Invitrogen </td><td> S34854 </td></tr><tr><td> Propidium יודיד </td><td> מגיב </td><td> Invitrogen </td><td> P3566 </td></tr><tr><td> Escherichia coli העליון 10 זן </td><td> תאים </td><td> Invitrogen </td><td> C4040-10 </td></tr></tbody></table>

fluorescence detection methods for microfluidic droplet platforms

הפיתוח של פלטפורמות microfluidic לביצוע כימיה וביולוגיה יש במידה רבה היתה מונעת על ידי מגוון של היתרונות הפוטנציאליים הנלווים מזעור המערכת. היתרונות כוללים את היכולת ביעילות תהליך ננו כדי femoto ליטר כרכים של מדגם, שילוב קליל של רכיבים פונקציונליים, נטייה פנימית כלפי ריבוב בקנה מידה גדול, התפוקה אנליטי משופר, שליטה משופרת ועקבות אינסטרומנטלי מופחת. 1 בשנים האחרונות עניין רב יש התמקדו בפיתוח של אגל מבוססי (או זרם מקוטע) מערכות microfluidic ואת הפוטנציאל שלהם כפי פלטפורמות בניסויים תפוקה גבוהה. 2-4 הנה מים ב-תחליב שמן נעשים באופן ספונטני טופס ערוצי microfluidic כתוצאה של אי יציבות נימי בין שני שלבים immiscible. חשוב לציין, microdroplets כרכים ויצירות הגדיר במדויק יכול להיות שנוצר בתדירויותשל כמה קילוהרץ. יתר על כן, על ידי encapsulating ריאגנטים עניין בתוך תאים בודדים מופרדים בשלב immiscible רציפה, הן מדגם צולבות לדבר פיזור (דיפוזיה ו טיילור מבוסס) ניתן למנוע, מה שמוביל זיהום צולבות מינימלית ויכולת הזמן תהליכים אנליטיים בדייקנות רבה. בנוסף, מאחר ואין קשר בין התוכן של הטיפות ואת הקירות ערוץ (אשר הרטובות על ידי השלב מתמשך) ספיגה ואובדן ריאגנטים על קירות הערוץ נמנע. לאחר טיפות מסוג זה נוצרו ומעובדים, יש צורך לחלץ את המידע הנדרש אנליטית. מבחינה זו, שיטת הזיהוי של הבחירה צריכה להיות מהירה, לספק רגישות גבוהה ומגבילה נמוך של גילוי, לחול על מגוון של מינים מולקולרית, להיות הרסני ולהיות מסוגלים להיות משולב עם התקנים microfluidic באופן קליל. כדי לענות על צורך זה פיתחנו כמוuite של כלים ניסיוניים פרוטוקולים המאפשרים הפקת כמויות גדולות של מידע photophysical מ קטן בנפח סביבות, ואת החלות על ניתוח של מגוון רחב של פרמטרים פיזיים כימיים וביולוגיים. להלן שתי דוגמאות של שיטות אלה מוצגים ליישם זיהוי של תאים בודדים ועל מיפוי של תהליכי ערבוב בתוך picoliter נפח טיפות. אנו מדווחים על תהליך הניסוי כולו כולל ייצור שבב microfluidic, ההגדרה אופטיים בתהליך של הדור אגל וזיהוי.

Watch this Scientific Journal Video about Fluorescence detection methods for microfluidic droplet platforms at JoVE.com

Fluorescence detection methods for microfluidic droplet platforms

Droplet מבוססי פלטפורמות microfluidic הם המועמדים המבטיחים לניסויים תפוקה גבוהה שכן הם מסוגלים להפיק, picoliter עצמית מידור כלי ובזול בשיעורים קילוהרץ. באמצעות שילוב עם מהירות, רגישות גבוהה שיטות ספקטרוסקופיות ברזולוציה פלואורסצנטי, כמויות גדולות של מידע שנוצר בתוך מערכות אלה ניתן לחלץ ביעילות, לרתום ולנצל אותו.

שיטות גילוי הקרינה לפלטפורמות אגל microfluidic

The development of microfluidic platforms for performing chemistry and biology has in large part been driven by a range of potential benefits that ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Microfabricated Platforms for Mechanically Dynamic Cell Culture

פלטפורמות microfabricated לתרבות Cell דינמי מכאני

The ability to systematically probe in vitro cellular response to combinations of mechanobiological stimuli for tissue engineering, drug discovery or ...

High Throughput Microfluidic Rapid and Low Cost Prototyping Packaging Methods

In this work, 3 different packaging and assembly techniques are presented. They can be classified into two categories: one-time use and reusable packaging ...

3D Orbital Tracking in a Modified Two-photon Microscope: An Application to the Tracking of Intracellular Vesicles

3D Orbital מעקב במיקרוסקופ שני פוטונים השתנה: בקשה למעקב של תאיים שלפוחית

The objective of this video protocol is to discuss how to perform and analyze a three-dimensional fluorescent orbital particle tracking experiment using a ...

From Fast Fluorescence Imaging to Molecular Diffusion Law on Live Cell Membranes in a Commercial Microscope

מהדמיה מהירה פלואורסצנטי לחוק דיפוזיה מולקולרי בקרום תא חי במיקרוסקופ מסחרי

It has become increasingly evident that the spatial distribution and the motion of membrane components like lipids and proteins are key factors in the ...

Fluorescence Recovery after Merging a Droplet to Measure the Two-dimensional Diffusion of a Phospholipid Monolayer

שחזור הקרינה לאחר מיזוג אגל למדוד דיפוזיה דו ממדים של חד שכבתי פוספוליפידים

We introduce a new method to measure the lateral diffusivity of a surfactant monolayer at the fluid-fluid interface, called fluorescence recovery after ...

Multicolor Fluorescence Detection for Droplet Microfluidics Using Optical Fibers

ססגוניות קרינת איתור עבור מיקרופלואידיקה אגל באמצעות סיבים אופטיים

Fluorescence assays are the most common readouts used in droplet microfluidics due to their bright signals and fast time response. Applications such as ...

Fully Automated Centrifugal Microfluidic Device for Ultrasensitive Protein Detection from Whole Blood

האוטומטי לחלוטין צנטריפוגלי Microfluidic מכשיר לגילוי חלבון רגיש מן הדם מלא

Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) is a promising method to detect small amount of proteins in biological samples. The devices providing a platform ...

Multi-step Variable Height Photolithography for Valved Multilayer Microfluidic Devices

פוטו-ליתוגרפיה גובה רב שלבי משתנה עבור Valved רב שכבתי מכשירים microfluidic

Microfluidic systems have enabled powerful new approaches to high-throughput biochemical and biological analysis. However, there remains a barrier to ...

Microfluidic Platform with Multiplexed Electronic Detection for Spatial Tracking of Particles

פלטפורמת microfluidic עם איתור Multiplexed אלקטרוני למערכות מעקב מרחבית של חלקיקים

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

Comparable Decellularization of Fetal and Adult Cardiac Tissue Explants as 3D-like Platforms for In Vitro Studies

דומה Decellularization של רקמת הלב העוברי ומבוגרים Explants כמו פלטפורמות דמויי תלת-ממד עבור לימודי חוץ גופית

Current knowledge of extracellular matrix (ECM)-cell communication translates to large two-dimensional (2D) in vitro culture studies where ECM components ...