Name: fluorescence detection methods for microfluidic droplet platforms
Uploaded: 2011-12-10T14:00:00
Duration: 14 min 16 s
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EPSRC, HFSP, कोरिया के नेशनल रिसर्च फाउंडेशन (अनुदान संख्या R11 2009--044-1002-0K20904000004 - 09A050000410): लेखकों के निम्नलिखित अनुसंधान परिषदों और अनुदान के समर्थन को स्वीकार करना चाहते हैं.

<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>

ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की.

हम एक microfluidic डिवाइस के निर्माण, एक प्रयोगात्मक सेटअप और microdroplet गठन और अभिकर्मक encapsulation और प्रसंस्कृत बूंदों ऑप्टिकल पता लगाने के लिए जुड़े प्रोटोकॉल का वर्णन किया है. दो उदाहरण चयनित (बूंदों में एकल कक्षों का पता लगाने और बह बूंदों के अंदर मिश्रण प्रक्रियाओं मानचित्रण) सामान्य अनुप्रयोगों है कि वर्तमान में छोटी बूंद microfluidics के साथ जांच की जा रही है प्रतिनिधित्व करते हैं. के रूप में प्रस्तुत प्रयोगों का वर्णन, छोटी बूंद microfluidic प्लेटफार्मों के उपयोग के उच्च throughput, अर्ध - सही कारावास, उच्च reproducibility ... उत्पादन जानकारी की बड़ी राशि और उच्च गति, जिस पर इस जानकारी को उत्पन्न किया जा रहा है जैसे कुछ आकर्षक विशेषताओं, हालांकि वर्तमान,, उच्च spatiotemporal संकल्प के साथ तेजी से तरीकों का पता लगाने के उपयोग की आवश्यकता होती है अगर पूरा लाभ के लिए इन छोटी प्लेटफार्मों से प्राप्त किया जा रहा है. हम इस मामले में दिखाना है कि यहसंभव बेहद सटीक फ्लोरोसेंट स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीकों का उपयोग कर. विशेष रूप से, Flim पहचान तकनीक (जो कुछ एनएस के रूप में कम के रूप में पुनरावृत्ति समय के साथ एक स्पंदित लेजर का उपयोग करता है) तेजी से बह बूंदों (प्रति सेकंड 200 के आसपास) से बहुत तेजी से जानकारी प्राप्त करने की क्षमता का पता चलता है. इस मामले में पता चला घटनाओं के समय संकल्प के रूप में 1 μs के रूप में कम किया गया था. छोटी बूंद के आकार और एकाग्रता में सीमा के मामले में, बड़े संख्यात्मक एपर्चर लेंस और बड़ा शक्ति लेज़रों के उपयोग में आसानी के रूप में 5 सुक्ष्ममापी (छोटी बूंद के आकार में सीमाओं photolithographic के संकल्प द्वारा लगाया जा रहा है के रूप में छोटी बूंदों के भीतर एनएम सांद्रता का पता लगाने की अनुमति होगी submicron स्थिति चरण के निर्माण की प्रक्रिया). Microfluidic बूंदों के लिए बाहर बड़े पैमाने पर प्रयोग अभिकर्मकों की छोटी मात्रा में शामिल करना, एकल लक्ष्य / घटना के लिए नीचे के लिए आदर्श उम्मीदवार हैं. इस तकनीक की वर्तमान सीमाओं डॉ. उत्पन्न कठिनाई शामिलएक उच्च throughput ढंग में विभिन्न स्रोतों का एक विशाल विविधता (दसियों या सैकड़ों) oplets. इसके अतिरिक्त, कठिनाई के लिए लक्ष्य और प्रत्येक एकल उत्पन्न छोटी बूंद में हेरफेर के लिए इन तकनीकों का व्यावहारिक प्रयोज्यता गंभीर सीमाएं लगाता है. इसलिए, इन मुद्दों को आवश्यक तकनीकी समाधान है कि microfluidic छोटी बूंद प्लेटफार्मों को सक्षम करने के लिए उच्च throughput अनुप्रयोगों में अनुसंधान और विश्लेषण का एक मानक संदर्भ विधि बन जाएगा विकसित करने के उद्देश्य से महत्वपूर्ण अनुसंधान के प्रयासों के केंद्र में हैं.

<table border="1"><tbody><tr><td> अभिकर्मक के नाम </td><td> टाइप </td><td> कंपनी </td><td> सूचीपत्र संख्या </td></tr><tr><td> 5 - आइसोथियोसाइनेट fluorescein (FITC) </td><td> अभिकर्मक </td><td> सिग्मा Aldrich </td><td> F3651 </td></tr><tr><td> Streptavidin-Alexa 488 Fluor </td><td> अभिकर्मक </td><td> आण्विक जांच </td><td> S11223 </td></tr><tr><td> Perfluorodecalin </td><td> अभिकर्मक </td><td> सिग्मा Aldrich </td><td> P9900 </td></tr><tr><td> 1h के, 1h के 2H, 2H - perfluorooctanol </td><td> अभिकर्मक </td><td> सिग्मा Aldrich </td><td> 370533 </td></tr><tr><td> Sylgard 184 सिलिकॉन elastomer किट </td><td> अभिकर्मक </td><td> प्रीमियर Farnell ब्रिटेन लिमिटेड </td><td> 1673921 </td></tr><tr><td> auramine - हे </td><td> अभिकर्मक </td><td> सिग्मा Aldrich </td><td> 861030 </td></tr><tr><td> 485 एनएम डायोड लेजर स्पंदित </td><td> उपकरण </td><td> PicoQuant </td><td> LDH - पीसी-485 </td></tr><tr><td> TCSPC कार्ड </td><td> उपकरण </td><td> PicoQuant </td><td> 100 TimeHarp </td></tr><tr><td> dichroic दर्पण </td><td> उपकरण </td><td> Chroma प्रौद्योगिकी कार्पोरेशन </td><td> z488rdc, </td></tr><tr><td> माइक्रोस्कोप उद्देश्य </td><td> उपकरण </td><td> ओलिंप </td><td> UPLSAPO 60XW </td></tr><tr><td> हिमस्खलन photodiode </td><td> उपकरण </td><td> AQR - 141 जैसे, और जी, Perkin - Elmer). </td><td> AQR - 141 </td></tr><tr><td> DMEM </td><td> अभिकर्मक </td><td> Invitrogen </td><td> ABCD1234 </td></tr><tr><td> SYTO9 </td><td> अभिकर्मक </td><td> Invitrogen </td><td> S34854 </td></tr><tr><td> Propidium आयोडाइड </td><td> अभिकर्मक </td><td> Invitrogen </td><td> P3566 </td></tr><tr><td> Escherichia कोलाई शीर्ष 10 तनाव </td><td> कक्ष </td><td> Invitrogen </td><td> C4040-10 </td></tr></tbody></table>

fluorescence detection methods for microfluidic droplet platforms

The development of microfluidic platforms for performing chemistry and biology has in large part been driven by a range of potential benefits that accompany system miniaturisation. Advantages include the ability to efficiently process nano- to femoto- liter volumes of sample, facile integration of functional components, an intrinsic predisposition towards large-scale multiplexing, enhanced analytical throughput, improved control and reduced instrumental footprints.1
In recent years much interest has focussed on the development of droplet-based (or segmented flow) microfluidic systems and their potential as platforms in high-throughput experimentation.2-4 Here water-in-oil emulsions are made to spontaneously form in microfluidic channels as a result of capillary instabilities between the two immiscible phases. Importantly, microdroplets of precisely defined volumes and compositions can be generated at frequencies of several kHz. Furthermore, by encapsulating reagents of interest within isolated compartments separated by a continuous immiscible phase, both sample cross-talk and dispersion (diffusion- and Taylor-based) can be eliminated, which leads to minimal cross-contamination and the ability to time analytical processes with great accuracy. Additionally, since there is no contact between the contents of the droplets and the channel walls (which are wetted by the continuous phase) absorption and loss of reagents on the channel walls is prevented.
Once droplets of this kind have been generated and processed, it is necessary to extract the required analytical information. In this respect the detection method of choice should be rapid, provide high-sensitivity and low limits of detection, be applicable to a range of molecular species, be non-destructive and be able to be integrated with microfluidic devices in a facile manner. To address this need we have developed a suite of experimental tools and protocols that enable the extraction of large amounts of photophysical information from small-volume environments, and are applicable to the analysis of a wide range of physical, chemical and biological parameters. Herein two examples of these methods are presented and applied to the detection of single cells and the mapping of mixing processes inside picoliter-volume droplets. We report the entire experimental process including microfluidic chip fabrication, the optical setup and the process of droplet generation and detection.

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Fluorescence detection methods for microfluidic droplet platforms

छोटी बूंद आधारित microfluidic प्लेटफार्मों उच्च throughput प्रयोग के लिए आशाजनक उम्मीदवार हैं क्योंकि वे picoliter, आत्म compartmentalized वाहिकाओं kHz दरों पर सस्ते में उत्पन्न करने में सक्षम हैं. तेजी से, संवेदनशील और उच्च संकल्प प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रोस्कोपी तरीकों के साथ एकीकरण के माध्यम से, इन प्रणालियों के भीतर उत्पन्न जानकारी की बड़ी मात्रा में कुशलता से निकाला जा सकता इस्तेमाल और उपयोग.

Microfluidic छोटी बूंद प्लेटफार्मों के लिए प्रतिदीप्ति तरीकों का पता लगाने

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

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