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

EPSRC、HFSP、韓国の国立研究財団（助成番号R11 - 2009 - 044 - 1002 - 0K20904000004 - 09A050000410）：著者は、以下の研究会と助成金の支援を感謝したい。

<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>

利害の衝突は宣言されません。

我々は、マイクロ流体デバイスの製造、液滴の形成と試薬のカプセル化と、処理液滴の光学的に検出するための実験のセットアップと関連プロトコルを記述している。 （液滴内の単一細胞の検出と流れる滴内部の混合プロセスのマッピング）を選択した二つの例は、現在、液滴のマイクロフルイディクスを検討されている一般的なアプリケーションを表します。 提示の実験が示すように、液滴マイクロ流体プラットフォームの使用は、しかし、そのような高スループット、準最適な閉じ込め、高い再現性...生産、大量の情報およびこの情報が作成されている時に高速などの特定の魅力的な特性を、提示完全な利点は、これらの小型のプラットフォームから得られるかどうか、高時空間分解能を持つ高速な検出方法を使用する必要があります。このケースではこれがであることを示している高精度の蛍光分光技術を使用して可能。特に、FLIMの検出技術は、（数nsと短い繰り返し周期とパルスレーザーを利用する）急速に流れる滴（1秒間に200前後の）から、非常に高速な情報を取得する能力を明らかにする。この場合、検出されたイベントの時間分解能は1μsと低かった。液滴の大きさと濃度の限界の面では、より大きな開口数のレンズと大きな出力レーザーの使用が容易に5μmの（液滴の大きさの制限は、フォトリソグラフィの解像度によって課されているような小さな液滴内nMの濃度の検出を可能にするでしょうサブミクロンの位置決めステージの製造プロセスと）。 マイクロ流体の液滴は下に単一のターゲット/イベントに、試薬の少量を含む大規模な実験を実施するために理想的な候補です。この技術の現在の制限は、DRを生成するために困難を伴うハイスループットな方法でさまざまなソースの大規模な様々な（数十または数百）からoplets。さらに、生成された各単一液滴をターゲットにして操作する難しさは、これらの技術の実用性には厳しい制限を課している。したがって、これらの問題は、マイクロ流体液滴のプラットフォームは、高スループットのアプリケーションの研究と分析の標準的な参照方法になることを可能にする必要な技術的ソリューションの開発を目指した重要な研究努力の中心になります。

<table border="1"><tbody><tr><td> 試薬の名前 </td><td> タイプ </td><td> 会社 </td><td> カタログ番号 </td></tr><tr><td>フルオレセイン5 - イソチオシアネート（FITC） </td><td>試薬</td><td>シグマアルドリッチ</td><td> F3651 </td></tr><tr><td>ストレプトアビジン-のAlexa Fluor ® 488 </td><td>試薬</td><td>分子プローブ</td><td> S11223 </td></tr><tr><td> Perfluorodecalin </td><td>試薬</td><td>シグマアルドリッチ</td><td> P9900 </td></tr><tr><td> 1H、1H、2H、2H - perfluorooctanol </td><td>試薬</td><td>シグマアルドリッチ</td><td> 370533 </td></tr><tr><td> Sylgard 184シリコーンエラストマーキット</td><td>試薬</td><td>プレミアファーネル英国LTD </td><td> 1673921 </td></tr><tr><td>オーラミン- O </td><td>試薬</td><td>シグマアルドリッチ</td><td> 861030 </td></tr><tr><td> 485 nmのパルスダイオードレーザー</td><td>機器の</td><td> PicoQuant </td><td> LDH - PC - 485 </td></tr><tr><td> TCSPCカード</td><td>機器の</td><td> PicoQuant </td><td> TimeHarp 100 </td></tr><tr><td>ダイクロイックミラー</td><td>機器の</td><td>クロマテクノロジー株式会社</td><td> z488rdc、 </td></tr><tr><td>顕微鏡の目的</td><td>機器の</td><td>オリンポス</td><td> UPLSAPO 60XW </td></tr><tr><td>アバランシェフォトダイオード</td><td>機器の</td><td> AQR - 141、EG＆G、パーキンエルマー社製）。 </td><td> AQR - 141 </td></tr><tr><td> DMEM </td><td>試薬</td><td>インビトロジェン</td><td> ABCD1234 </td></tr><tr><td> SYTO9 </td><td>試薬</td><td>インビトロジェン</td><td> S34854 </td></tr><tr><td>ヨウ化プロピジウム</td><td>試薬</td><td>インビトロジェン</td><td> P3566 </td></tr><tr><td>大腸菌上位10菌株</td><td>細胞</td><td>インビトロジェン</td><td> C4040 - 10 </td></tr></tbody></table>

fluorescence detection methods for microfluidic droplet platforms

化学と生物学を行うためのマイクロ流体プラットフォームの開発は、大部分のシステムの小型化に伴う潜在的な利益の範囲によって駆動されています。利点は、効率的にサンプルのfemotoリットルのボリューム、機能コンポーネントの容易な統合、大規模な多重化、強化された分析のスループット、改良されたコントロールと減少楽器の足跡に向けた本質的な素因ナノに処理する能力が含まれています1。 近年では多くの関心は、液滴ベース（またはセグメント化されたフロー）マイクロ流体システムとハイスループット実験のプラットフォームとしての可能性の開発に焦点を当てている。ここでは2-4、油中水型のエマルジ ​​ョンが自発的にマイクロ流体チャネルで形成するように作られて2つの不混和相の間のキャピラリー不安定の結果として。重要なのは、正確に定義されたボリュームや組成の微小液滴は、周波数で発生させることができます数kHzの。さらに、連続的な不混和相、サンプルのクロストークの両方と分散（拡散およびテイラーベース）で区切られた、分離区画内で関心の試薬をカプセル化することによって除去することができる、これは最小限のクロスコンタミネーションと時間分析プロセスをする能力につながる偉大な精度で。さらに、液滴の内容とチャネル壁（連続相によって湿潤されている）の間には接点がないので、チャネル壁上に試薬の吸収と損失が防止される。 この種の液滴が生成され、処理された後は、必要な分析情報を抽出することが必要です。この点では選択肢の検出方法、検出の高感度と低制限を提供する、迅速でなければならない、分子種の範囲に適用可能である、非破壊的であると安易な方法で、マイクロ流体デバイスと統合することができるようになります。このニーズに応えるために、我々はとして開発しました。実験的なツールと小音量の環境からの光物理大量の情報の抽出を可能にし、物理的、化学的、生物学的パラメータの広い範囲の分析に適用可能なプロトコルのuite。ここにこれらのメソッドの二つの例を提示し、単一細胞とピコリットル容量の液滴内部の混合プロセスのマッピングの検出に適用されます。我々は、マイクロ流体チップ製造、光学セットアップおよび液滴の生成と検出のプロセスを含む全体の実験的なプロセスを報告する。

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

Fluorescence detection methods for microfluidic droplet platforms

彼らはkHzのレートで安価にピコリットル、自己区分血管を生成することができるので、液滴ベースのマイクロ流体プラットフォームは、ハイスループットの実験のための有望な候補である。 、高速で高感度かつ高分解能蛍光分光学的手法との統合により、これらのシステム内で発生する大量の情報を効率的に、抽出活かされ、利用することができます。

マイクロ流体液滴のプラットフォームのための蛍光検出法

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

機械的にダイナミックな細胞培養のための微細加工プラットフォーム

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

ハイスループットマイクロ流体の迅速かつ低コストのプロトタイピング包装方法

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

細胞内小胞の追跡への応用：変形二光子顕微鏡での3d軌道の追跡

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

商業顕微鏡でのライブ細胞膜上の分子拡散法への高速蛍光イメージングから

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

リン脂質単層の二次元拡散を測定するためにドロップレットをマージした後蛍光回復

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

光ファイバを用いて、液滴マイクロフルイディクスのための多色蛍光検出

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

全血からの超高感度のタンパク質検出のための全自動遠心マイクロ流体デバイス

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

バルブ付き多層マイクロ流体デバイスのための多段階可変高さのフォトリソグラフィ

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

粒子の空間追跡のための多重化された電子の検出とマイクロ流体プラットフォーム

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

生体外研究における 3 D のようなプラットフォームとして胎児と成人の心筋組織を外植体の対等な Decellularization

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