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

Авторы хотели бы выразить признательность за поддержку следующих советов по исследованиям и субсидии: EPSRC, HFSP, Национальный исследовательский фонд Корея (грант № 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>

Нет конфликта интересов объявлены.

Мы описали изготовление микрофлюидных устройства, экспериментальные установки и связанные с ними протоколы для формирования микрокапель и реагента инкапсуляции и оптического детектирования обрабатываются капель. Два примера выбран (детектирование одиночных клеток в каплях и отображение процессов перемешивания внутри течет капель) представляют собой наиболее часто используемых приложений, что в настоящее время исследуются с микрофлюидики капли. Как представлены эксперименты иллюстрируют, использование капель платформ микрофлюидных представляют определенные привлекательные характеристики, такие как высокая пропускная способность, квази-идеальный заключения, высокая воспроизводимость ... большое количество информации, произведенной и высокая скорость, с которой эта информация генерируется, хотя, требуют использования быстрых методов обнаружения с высокой пространственно-временной резолюции, если в полной мере это можно получить от этих миниатюрных платформ. В этом случае мы показываем, что этовозможно с помощью высокоточного люминесцентные спектроскопические методы. В частности, техника FLIM обнаружения (которая использует импульсный лазер с периодов повторения максимально короткими несколько нс) раскрывает возможности получения очень быстро информация от быстро текущей капель (около 200 в секунду). В этом случае временное разрешение обнаруженных событий был столь же низко как 1 мкс. С точки зрения ограничения в размер капель и концентрацию, использование большей числовой апертурой и больших лазеров будет легко разрешить обнаружение нМ концентрации в пределах капли размером до 5 мкм (ограничения размера капель навязывается резолюции фотолитографии Процесс изготовления и стадии позиционирования субмикронных). Микрофлюидных капли являются идеальными кандидатами для проведения больших масштабах экспериментов с участием небольшого количества реагентов, вплоть до одной цели / мероприятия. Текущие ограничения этой технологии связаны с трудностью для генерации д-рoplets с большим разнообразием (десятки или сотни) различных источников в высокой пропускной образом. Кроме того, трудность цели и управлять каждой отдельной капли порожденных накладывает серьезные ограничения на практическую применимость этих методов. Таким образом, эти вопросы находятся в центре важных исследовательских усилий, направленных на развитие необходимых технологических решений, которые позволят микрофлюидных платформ капли, чтобы стать стандартным методом ведения исследований и анализа в высокой пропускной способности.

<table border="1"><tbody><tr><td> Название реагента </td><td> Тип </td><td> Компания </td><td> Номер по каталогу </td></tr><tr><td> Fluorescein 5-изотиоцианат (FITC) </td><td> Реагент </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> F3651 </td></tr><tr><td> Стрептавидин-Alexa Fluor 488 </td><td> Реагент </td><td> Молекулярные зонды </td><td> S11223 </td></tr><tr><td> Perfluorodecalin </td><td> Реагент </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> P9900 </td></tr><tr><td> 1Н, 1Н, 2Н, 2Н-perfluorooctanol </td><td> Реагент </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 370533 </td></tr><tr><td> Sylgard 184 силиконового эластомера комплект </td><td> Реагент </td><td> Премьер Farnell Великобритании LTD </td><td> 1673921 </td></tr><tr><td> аурамин-O </td><td> Реагент </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 861030 </td></tr><tr><td> 485 нм импульсного лазерного диода </td><td> Оборудование </td><td> PicoQuant </td><td> ЛДГ-PC-485 </td></tr><tr><td> TCSPC карты </td><td> Оборудование </td><td> PicoQuant </td><td> TimeHarp 100 </td></tr><tr><td> дихроичных зеркал </td><td> Оборудование </td><td> Chroma технологий корпорации </td><td> z488rdc, </td></tr><tr><td> Микроскоп цель </td><td> Оборудование </td><td> Олимп </td><td> UPLSAPO 60XW </td></tr><tr><td> Лавинный фотодиод </td><td> Оборудование </td><td> AQR-141, EG &amp; G, Перкин-Элмер). </td><td> AQR-141 </td></tr><tr><td> DMEM </td><td> Реагент </td><td> Invitrogen </td><td> ABCD1234 </td></tr><tr><td> SYTO9 </td><td> Реагент </td><td> Invitrogen </td><td> S34854 </td></tr><tr><td> Пропидия йодидом </td><td> Реагент </td><td> Invitrogen </td><td> P3566 </td></tr><tr><td> Кишечной палочки штамма 10 лучших </td><td> Клетки </td><td> Invitrogen </td><td> C4040-10 </td></tr></tbody></table>

fluorescence detection methods for microfluidic droplet platforms

Развитие микрофлюидных платформы для выполнения химии и биологии в значительной степени был обусловлен целым рядом потенциальных преимуществ, которые сопровождают системы миниатюризации. Преимущества включают в себя возможность эффективно работать с нано-до femoto-литрового объема образца, поверхностной интеграции функциональных компонентов, внутренняя предрасположенность к крупномасштабной мультиплексирования, расширенные аналитические пропускной способности, улучшения контроля и снижения инструментальные следы 1. В последние годы большой интерес была сосредоточена на развитии капли основе (или сегментированный поток) микрофлюидных систем и их потенциал в качестве платформы в высокой пропускной способности экспериментирования. 2-4 Здесь вода-в-масле делаются спонтанно формы в микрофлюидных каналов в результате капиллярной неустойчивости между двух несмешивающихся фаз. Важно отметить, что микрокапель точно определены объемы и составы могут быть созданы на частотахнескольких кГц. Кроме того, путем инкапсуляции реагентов интересов в рамках изолированных отсеков, разделенных непрерывного несмешивающихся фаз, как образец перекрестных помех и рассеивания (диффузии и Тейлор основе) могут быть устранены, что приводит к минимальным перекрестного загрязнения и возможность время аналитических процессов с большой точностью. Кроме того, поскольку нет контакта между содержанием капель и стенок канала (которые смачиваются непрерывной фазы) поглощение и потери реагентов на стенки канала не происходит. Как только капли такого рода были получены и обработаны, необходимо извлечь необходимую аналитическую информацию. В связи с этим обнаружение методом выбора должна быть быстрой, обеспечивают высокую чувствительность и низкий предел обнаружения, распространяются на целый ряд молекулярных видов, быть неразрушающими и иметь возможность быть интегрирована с микрожидкостных устройств в поверхностные образом. Для удовлетворения этой потребности мы разработали, какUITE экспериментальных инструментов и протоколов, которые обеспечивают добычу больших объемов информации от фотофизических малого объема среды, и применимы к анализу широкого круга физических, химических и биологических параметров. Здесь два примера из этих методов который затем применяется для детектирования единичных клеток и отображение процессов перемешивания внутри пиколитра объема капель. Мы сообщаем весь процесс, включая экспериментальные микрофлюидных изготовления чипа, оптические установки и процесс образования капель и обнаружения.

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

Fluorescence detection methods for microfluidic droplet platforms

Капли основе микрофлюидных платформы перспективных кандидатов на высокие экспериментов пропускной так как они способны генерировать пиколитра, само-разобщенным суда недорого кГц ставок. Благодаря интеграции с быстрым, чувствительным и высокое разрешение флуоресценции спектроскопических методов, большое количество информации, получаемой в рамках этих систем можно эффективно извлечь, использовать и использовать.

Флуоресценция методы обнаружения микрофлюидных платформ капли

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

Microfabricated платформы для механическим динамическим культуре клеток

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

Высокая пропускная Микрофлюидных Быстрое и низкая стоимость создания прототипов Упаковка Методы

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 Орбитальная слежения в модифицированной двухфотонного микроскопа: Приложение к отслеживая внутриклеточного везикулы

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

От быстрого флуоресценции визуализации к молекулярной диффузии Закона о живых клеточных мембран в торговом микроскоп

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

Флуоресценции Восстановление после Слияние капли измерить двумерной диффузии фосфолипидов монослоя

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

Многоцветная флуоресценция обнаружения для дроплета Microfluidics Использование оптических волокон

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

Полностью автоматизированный центробежный Микрожидкостных Устройство для сверхчувствительного обнаружения белка из цельной крови

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

Многоступенчатая переменной высоты фотолитографии для Valved Многослойные микрожидком устройств

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

Микрожидкостных Платформа с уплотненными электронным детектором для пространственного слежения частиц

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

Сопоставимых Decellularization плода и взрослых сердечной ткани эксплантов как 3D-как платформы для в исследованиях in Vitro

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