Name: aqueous droplets used as enzymatic microreactors and their electromagnetic actuation
Uploaded: 2017-08-28T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Aqueous Droplets Used as Enzymatic Microreactors and Their Electromagnetic Actuation at JoVE.com

De auteurs wil erkennen de DFG voor de steun.

1. Hydrophobization van magnetische nanodeeltjes <ol><li>voor de synthese van de hydrofobe magnetische deeltjes, Voeg 0,85 g FeCl 3-hexahydraat (3.14 mmol) en 0,30 g FeCl 2 tetrahydraat (1,51 mmol) tot 200 mL water/ethanol oplossing (v/v 4:1).</li>
	<li>Voeg aan dit mengsel, 0,20 mL 1H, 1H, 2 H, 2H-Perfluorooctyltriethoxysilane (PFOTES) (5.23 mmol) met krachtig roeren door een magneetroerder (500 rpm). De synthese in de sfeer van een inert gas (N 2) uitvoeren met behulp van een rondbod...

<ol>
	<li>Squires, T., Quake, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidics:+Fluid+physics+at+the+nanoliter+scale.">Microfluidics: Fluid physics at the nanoliter scale.</a> Rev. Mod. Phys. 77 (3), 977-1026 (2005).</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+Microfluidic+Channels.">Reactions in Droplets in Microfluidic Channels.</a> Angew Chem Int Ed Engl. 45 (44), 7336-7356 (2006).</li><li>Erickson, D., Li, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrated+microfluidic+devices.">Integrated microfluidic devices.</a> Anal. Chim. Acta. 507 (1), 11-26 (2004).</li><li>Zhang, Y., Ozdemir, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+DNA+amplification-A+review.">Microfluidic DNA amplification-A review.</a> Anal. Chim. Acta. 638 (2), 115-125 (2009).</li><li>Ohashi, T., Kuyama, H., Suzuki, K., Nakamura, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+of+aqueous+droplets+using+magnetic+and+electrostatic+forces.">Control of aqueous droplets using magnetic and electrostatic forces.</a> Anal. Chim. Acta. 612 (2), 218-225 (2008).</li><li>Srinivasan, V., Pamula, V. K., Fair, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet-based+microfluidic+lab-on-a-chip+for+glucose+detection.">Droplet-based microfluidic lab-on-a-chip for glucose detection.</a> Anal. Chim. Acta. 507 (1), 145-150 (2004).</li><li>Lehmann, U., Vandevyver, C., Parashar, V. K., Gijs, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet-Based+DNA+Purification+in+a+Magnetic+Lab-on-a-Chip.">Droplet-Based DNA Purification in a Magnetic Lab-on-a-Chip.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 45 (19), 3062-3067 (2006).</li><li>Guttenberg, Z., 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=Planar+chip+device+for+PCR+and+hybridization+with+surface+acoustic+wave+pump.">Planar chip device for PCR and hybridization with surface acoustic wave pump.</a> Lab Chip. 5 (3), (2005).</li><li>Al-Kaidy, H., 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=Biotechnology+and+Bioprocess+Engineering+-+From+the+First+Ullmann's+Article+to+Recent+Trends.">Biotechnology and Bioprocess Engineering - From the First Ullmann's Article to Recent Trends.</a> ChemBioEng Reviews. 2 (3), 175-184 (2015).</li><li>McHale, G., Newton, M. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+marbles:+principles+and+applications.">Liquid marbles: principles and applications.</a> Soft Matter. 7 (12), 5473 (2011).</li><li>Bormashenko, E., Pogreb, R., Bormashenko, Y., Musin, A., Stein, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+Investigations+on+Ferrofluidics:+Ferrofluidic+Marbles+and+Magnetic-Field-Driven+Drops+on+Superhydrophobic+Surfaces.">New Investigations on Ferrofluidics: Ferrofluidic Marbles and Magnetic-Field-Driven Drops on Superhydrophobic Surfaces.</a> Langmuir. 24 (21), 12119-12122 (2008).</li><li>Gao, L., McCarthy, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ionic+Liquid+Marbles.">Ionic Liquid Marbles.</a> Langmuir. 23 (21), 10445-10447 (2007).</li><li>Bhosale, P. S., Panchagnula, M. V., Stretz, 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=Mechanically+robust+nanoparticle+stabilized+transparent+liquid+marbles.">Mechanically robust nanoparticle stabilized transparent liquid marbles.</a> Appl. Phys. Lett. 93 (3), 034109 (2008).</li><li>Bormashenko, E., Balter, R., Aurbach, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micropump+based+on+liquid+marbles.">Micropump based on liquid marbles.</a> Appl. Phys. Lett. 97 (9), 091908 (2010).</li><li>Zhao, Y., Fang, J., Wang, H., Wang, X., Lin, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+Liquid+Marbles:+Manipulation+of+Liquid+Droplets+Using+Highly+Hydrophobic+Fe+3+O+4+Nanoparticles.">Magnetic Liquid Marbles: Manipulation of Liquid Droplets Using Highly Hydrophobic Fe 3 O 4 Nanoparticles.</a> Adv. Mater. 22 (6), 707-710 (2010).</li><li>Fujii, S., Kameyama, S., Armes, S. P., Dupin, D., Suzaki, M., Nakamura, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=pH-responsive+liquid+marbles+stabilized+with+poly(2-vinylpyridine)+particles.">pH-responsive liquid marbles stabilized with poly(2-vinylpyridine) particles.</a> Soft Matter. 6 (3), 635 (2010).</li><li>Aussillous, P., Qu&#233;r&#233;, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+Marbles.">Liquid Marbles.</a> Nature. 411 (6840), 924-927 (2001).</li><li>Mahadevan, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-stick+water.">Non-stick water.</a> Nature. 411 (6840), 895-896 (2001).</li><li>Tian, J., Arbatan, T., Li, X., Shen, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+marble+for+gas+sensing.">Liquid marble for gas sensing.</a> Chem. Commun. 46 (26), 4734 (2010).</li><li>Bormashenko, E., Musin, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Revealing+of+water+surface+pollution+with+liquid+marbles.">Revealing of water surface pollution with liquid marbles.</a> Appl. Surf. Sci. 255 (12), 6429-6431 (2009).</li><li>Bormashenko, E., Bormashenko, Y., Pogreb, R., Gendelman, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Janus+Droplets:+Liquid+Marbles+Coated+with+Dielectric/Semiconductor+Particles.">Janus Droplets: Liquid Marbles Coated with Dielectric/Semiconductor Particles.</a> Langmuir. 27 (1), 7-10 (2011).</li><li>Bormashenko, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+marbles:+Properties+and+applications.">Liquid marbles: Properties and applications.</a> Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 16 (4), 266-271 (2011).</li><li>Lehmann, U., Hadjidj, S., Parashar, V. K., Vandevyver, C., Rida, A., Gijs, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-dimensional+magnetic+manipulation+of+microdroplets+on+a+chip+as+a+platform+for+bioanalytical+applications.">Two-dimensional magnetic manipulation of microdroplets on a chip as a platform for bioanalytical applications.</a> Sens. Actuator B-Chem. 117 (2), 457-463 (2006).</li><li>Sato, E., Yuri, M., Fujii, S., Nishiyama, T., Nakamura, Y., Horibe, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+marbles+as+a+micro-reactor+for+efficient+radical+alternating+copolymerization+of+diene+monomer+and+oxygen.">Liquid marbles as a micro-reactor for efficient radical alternating copolymerization of diene monomer and oxygen.</a> Chem. Commun. 51 (97), 17241-17244 (2015).</li><li>Shikida, M., Takayanagi, K., Inouchi, K., Honda, H., Sato, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+wettability+and+interfacial+tension+to+handle+droplets+of+magnetic+beads+in+a+micro-chemical-analysis+system.">Using wettability and interfacial tension to handle droplets of magnetic beads in a micro-chemical-analysis system.</a> Sens. Actuator B-Chem. 113 (1), 563-569 (2006).</li><li>Sheng, Y., Sun, G., Wu, J., Ma, G., Ngai, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silica-based+liquid+marbles+as+microreactors+for+the+silver+mirror+reaction.">Silica-based liquid marbles as microreactors for the silver mirror reaction.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 54 (24), 7012-7017 (2015).</li><li>Zhao, N., 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=Self-organized+Polymer+Aggregates+with+a+Biomimetic+Hierarchical+Structure+and+its+Superhydrophobic+Effect.">Self-organized Polymer Aggregates with a Biomimetic Hierarchical Structure and its Superhydrophobic Effect.</a> Cell Biochem. Biophys. 49 (2), 91-97 (2007).</li><li>Xue, Y., 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=Magnetic+Liquid+Marbles:+A+"Precise"+Miniature+Reactor.">Magnetic Liquid Marbles: A "Precise" Miniature Reactor.</a> Adv. Mater. 22 (43), 4814-4818 (2010).</li><li>Zhang, L., Cha, D., Wang, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remotely+Controllable+Liquid+Marbles.">Remotely Controllable Liquid Marbles.</a> Adv. Mater. 24 (35), 4756-4760 (2012).</li><li>Zhao, Y., Xu, Z., Parhizkar, M., Fang, J., Wang, X., Lin, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+liquid+marbles,+their+manipulation+and+application+in+optical+probing.">Magnetic liquid marbles, their manipulation and application in optical probing.</a> Microfluid Nanofluid. 13 (4), 555-564 (2012).</li><li>Lin, X., 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=Superhydrophobic+magnetic+poly(DOPAm-co-PFOEA)/Fe3O4/cellulose+microspheres+for+stable+liquid+marbles.">Superhydrophobic magnetic poly(DOPAm-co-PFOEA)/Fe3O4/cellulose microspheres for stable liquid marbles.</a> Chem. Commun. 52 (9), 1895-1898 (2016).</li><li>Glettenberg, M., Niemeyer, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tuning+of+Peroxidase+Activity+by+Covalently+Tethered+DNA+Oligonucleotides.">Tuning of Peroxidase Activity by Covalently Tethered DNA Oligonucleotides.</a> Bioconjugate Chem. 20 (5), 969-975 (2009).</li><li>Al-Kaidy, H., Tippk&#246;tter, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Superparamagnetic+hydrophobic+particles+as+shell+material+for+digital+microfluidic+droplets+and+proof-of-principle+reaction+assessments+with+immobilized+laccase.">Superparamagnetic hydrophobic particles as shell material for digital microfluidic droplets and proof-of-principle reaction assessments with immobilized laccase.</a> Eng. Life Sci. 16 (3), 222-230 (2016).</li></ol>

Voor een succesvol gebruik van microfluidic technologieën is het belangrijk om te bewegen de reactie volume dat overeenstemt met de eisen van de biotechnologische synthese en analyses. Het platform van de bediening gepresenteerde maakt het mogelijk verplaatsen van microfluidic druppels met magnetische kracht. Het verkeer kan vrij worden uitgevoerd in twee dimensies op een vlakke oppervlakte van een reactie-platform door de daling van de vloeistof met een magnetische superhydrophobic shell. Dus is een alternatief systeem...

Technische toepassingen met micro reacties worden voornamelijk uitgevoerd in vooraf gedefinieerde microchannel-chips. Deze systemen worden grote schaal vastgesteld en uitgebreid beschreven in de literatuur (inter alia 1,2,3). In 2011 bedroeg de omzet van microfluidic technologieën wereldwijd 6,2 miljard euro 4. In tegenstelling, was het gebruik van vrij beweegbare micro reactor compartimenten eerder alleen onderzocht en gepubliceerd in beperkte mate. De meest voorkomende methode voor het verplaatsen van waterige micro druppels is electrowetting 5. Andere methoden voor de motie van druppels op oppervlakken zijn gebaseerd op elektrische velden 6, magnetische kracht 7 of akoestische bediening 8. Als gevolg van hun ongunstige oppervlakte volumeverhouding, worden deze microreactor druppel gebaseerde systemen blootgesteld aan sterke verdamping effecten. De daling van de ontwerpresolutie is dus meestal opgericht als een vloeibare fasensysteem, waar de bovenste fase een hoog kookpunt heeft, bescherming van de waterfase van verdamping. Deze benadering houdt echter een hoog risico op besmetting van de reactie druppel door ongecontroleerde verspreiding. Dit is een belangrijke belemmering voor de technische invoering van de genoemde systemen.
Recente werk gaat met niet-aanhanger vloeistof-vaste stof fase-overgangen. Een zeer effectieve aanpak is het gebruik van superhydrophobic oppervlakken, waardoor de vorming van sferische waterige druppels. Een uitbreiding van het begrip van deze reactie is het gebruik van micro reactie compartimenten met een superhydrophobic oppervlak of shell, die kan bijvoorbeeld bestaan uit polytetrafluorethyleen (PTFE) deeltjes 9. Hun contacthoeken op oppervlakken zijn meestal in het bereik van 160° (afhankelijk van de oppervlakteruwheid). De sferische compartimenten dus bieden minimale weerstand voor verkeer op een oppervlak en tegelijkertijd bieden bescherming tegen water verdamping.
Waterige druppels bekleed met micro formaat PTFE deeltjes mogen hun bolvorm tot een diameter van ongeveer 2 mm. Bij hogere volumes, is de hydrofobe shell meestal niet volledig gesloten meer 10. De invloed van andere shell-materialen en de uitbreiding van het toepassingsgebied van het vloeibare marmer aan apolaire oplosmiddelen werd uitgevoerd door Gao en McCarthy met behulp van ionische vloeistoffen 12. Voor de vorming van hydrofobe deeltje gebaseerde schelpen, deeltje diameters in maten van 10 nm-30 µm hebben tot dusver beschreven 11,14,16. Nieuwe studies toonden dat hydrofobe nanodeeltjes als shell materiaal nog beter dan die van microdeeltjes 13 zijn. Eerste stabiliteit studies bevestigd een verhoging in stabiliteit wanneer de deeltjesgrootte wordt teruggebracht van ca. 600 nm tot ca. 100 nm. Deze verwachten resultaten uit de dichtere deeltje distributie rond de waterige bol 15.
De bescherming van waterige reactie compartimenten door een hydrofobe shell en hun aanwijzing als vloeibare Friezen werd in 2001 voor het eerst beschreven door Aussillous et al. en Mahadevan et al. 17 , 18. sindsdien enkele toepassingen van deze gedefinieerde reactie compartimenten zijn beschreven. Bijvoorbeeld, een gas sensor op basis van vloeibare knikkers 19 en een detectiemethode voor waterverontreiniging op basis van een optisch kwalitatieve basis geweest ontwikkelde 20. De auteurs onderscheiden de voordelen van hoge reactiesnelheden en het lage verbruik van chemische stoffen die hun micro reactie systemen. Recente publicaties omgaan met de productie van pH-gevoelige liquide knikkers 16 of de vertegenwoordiging van 'Janus deeltjes' met twee verschillende coatings voor een andere functie. Bijvoorbeeld, kon de Bormashenko et al. een microreactor met schelpen gemaakt van Teflon en halfgeleidende Carbon zwart 21synthetiseren. Bovendien werd aangetoond dat microreactors kan efficiënt en handig polyperoxides door het absorberen van externe zuurstof als comonomeer via de permeabele gas-vloeistof interface 24synthetiseren. In een andere benadering van de shell silica deeltje-gebaseerde vloeibare Un sac de billes bieden de oppervlakken van de reactieve substraat voor het regelen van de klassieke zilveren spiegel reactie 26. Huidige problemen voor onderzoek en ontwikkeling op het gebied van hydrofiele-kern-hydrofobe-shell druppels zijn de deeltje grootte aanpassing, de reproduceerbare productie van monodispers druppels, de spuitbaarheid van oppervlakken en het effect van een seconde hydrofiele shell op de micro reactie compartimenten 22, evenals een betere controle van de druppel trajecten, bijvoorbeeld voor de ontwikkeling van microPCR-continuprocédé 4.
Een magnetische aandrijving van deze microreactors biedt het voordeel van de relatief hoge verkeer bereiken en een goede selectiviteit van de kracht bij het werken in biochemische systemen. Bij het gebruik van hydrofobe magnetiet deeltjes, zij voldoen aan zowel de functie van de magnetische kracht overbrenging voor het verkeer van de microreactors, evenals de functie van een hydrofobe shell. De magnetische verkeer van druppels met magnetische deeltjes binnen een droplet was gepostuleerd voor het eerst in 2006 door Lehmann et al. 23 en Shikida et al. 25, die handmatig verplaatst permanente magneten als aandrijvingen voor de mobilisatie van een enkele druppel. Een andere benadering van het verplaatsen van een kleine hoeveelheid vloeistof werd gerealiseerd door Zhao et al., die de hydrofobe Fe3O4 deeltjes als magnetische shell gebruikt. De shell van het magnetische vloeistof marmer werd geopend op de bovenzijde van de druppel door een verticaal omgekeerde magnetisch veld 27. Op basis van dit concept, konden Xue et al. ontwikkelen van deeltjes die een microreactor met een oppervlaktespanning van 20,1 dyne cm−1 28 vormen. Lin et al. gefabriceerd roman cellulose gebaseerde micro/nano hiërarchische bollen met zowel Superparamagnetisme als superhydrophobicity die god stabiliteit voor transport en de manipulatie van de magnetische vloeistof druppel 31 bieden. Dit was tot nu toe alleen vrijgegeven als een bewijs-van-principe studeren en niet gebruikt voor alle toepassingen. De magnetische en elektrische controle van de vloeibare knikkers wordt momenteel nagestreefd in eerste benaderingen. Zhao et al. 2010 15 en Zhang et al. 2012 29 konden ontwikkelen een druppel manipulatie door de handmatige (hand bediende) beweging van een permanente magneet onder core-shell druppels. Bormashenko et al. 11 bereikt de versnelling van een Ferromagnetische vloeibare marmer tot een snelheid van 25 cm s-1 door het naderen van een neodymium magneet. De hierboven genoemde beginsel studies werden verricht uitsluitend door de handmatige verplaatsing van een kleine permanente magneet. Als een volgende stap in de ontwikkeling konden Zhao et al. onlangs de vereiste magnetische fluxdichtheid voor het verkeer van magnetische vloeistof marmer schatten door het variëren van de afstand van een permanente magneet 30. Voor een besturingselement reactie is vergelijkbaar met die van de uniforme systemen van lab-on-a-chip lijkt het onvermijdelijk om te voorzien in de middelen van geautomatiseerde controle van de discrete vloeibare vEV. Om te voldoen aan deze behoefte, ontwikkelden we een nieuw controlesysteem op basis van variabele veld verlopen te fixeren, verplaatsen en open de magnetische microreactors.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="903">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">3D-printer</td>
			<td style="width:163px;">FelixPrinters</td>
			<td style="width:211px;">Pro1</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">10-acetyl-3,7-dihydroxyphenoxazine (Amplex Red)</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>A12222</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ammonium hydroxide</td>
			<td style="width:163px;">TU-KL</td>
			<td>1072</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">CAD software</td>
			<td style="width:163px;">Siemens</td>
			<td style="width:211px;">Soled edge</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Contact angle measuring device</td>
			<td style="width:163px;">Dataphysics</td>
			<td style="width:211px;">OCA 20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Cylinder magnet</td>
			<td style="width:163px;">Webcraft GmbH</td>
			<td style="width:211px;">S-04-13-N</td>
			<td>https://www.supermagnete.de/stabmagnete-neodym-rund/stabmagnet-durchmesser-4mm-hoehe-12.5mm-neodym-n42-vernickelt_S-04-13-N</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Dipotassium phosphate</td>
			<td>Bernd Kraft</td>
			<td>7758-11</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Drying oven</td>
			<td>Binder</td>
			<td>FD 115</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ethanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>68-17-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">FeCl2 tetrahydrate</td>
			<td style="width:163px;">TU-KL</td>
			<td>1625</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">FeCl3 hexahydrate</td>
			<td style="width:163px;">TU-KL</td>
			<td>1622</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Fluorescence probe</td>
			<td style="width:163px;">PerkinElmer</td>
			<td style="width:211px;">LS 55</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Horseradish peroxidase</td>
			<td>Carl Roth</td>
			<td>9003-99-0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Hydrogen peroxide</td>
			<td>Th.Geyer GmbH &#38; Co</td>
			<td>7722-84-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Monopotassium phosphate</td>
			<td>Bernd Kraft</td>
			<td>7778-77-0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Peltier element</td>
			<td style="width:163px;">Conrad&#160;</td>
			<td style="width:211px;">193569</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Perfluoroctyltriethoxysilane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>51851-37-7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Scanning Electron Microscope</td>
			<td style="width:163px;">FEI</td>
			<td style="width:211px;">Helios NanoLab 650 DualBeam</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Separation bar magnet</td>
			<td style="width:163px;">Webcraft GmbH</td>
			<td style="width:211px;">Q-40-20-10-N,&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Winding machine</td>
			<td style="width:163px;">IWT GmbH</td>
			<td style="width:211px;">FW122</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

aqueous droplets used as enzymatic microreactors and their electromagnetic actuation

Voor een succesvolle tenuitvoerlegging van microfluidic reactie systemen, zoals PCR en electroforese, is het verkeer van kleine hoeveelheden van de vloeistof essentieel. In conventionele lab-op-een-chip-platformen, worden oplosmiddelen en monsters doorgegeven via gedefinieerde microfluidic kanalen met complexe flow control installaties. De druppel bediening platform hier gepresenteerd is een veelbelovend alternatief. Met het is het mogelijk om een vloeibare drop (microreactor) op een vlakke oppervlakte van een reactie platform (lab-in-a-drop). De bediening van de microreactors op de hydrofobe oppervlak van het platform is gebaseerd op het gebruik van magnetische krachten die op de buitenste schil van de vloeibare druppels die uit een dun laagje superhydrophobic magnetiet deeltjes bestaat. De hydrofobe oppervlak van het platform is nodig om te voorkomen dat ieder contact tussen de vloeibare kern en het oppervlak om een vloeiende beweging van de microreactor. Op het platform, kunnen een of meer microreactors met volumes van 10 µL worden geplaatst en tegelijk verplaatst. Het platform zelf bestaat uit een 3 x 3 matrix van dubbele Elektrospiralen die geschikt voor neodymium of ijzer kernen. Het verlopen van het magnetisch veld worden automatisch gecontroleerd. Door de variatie van het magnetisch veld verlopen, kan de microreactors magnetische hydrofobe shell worden gemanipuleerd automatisch wilt verplaatsen van de microreactor of open de shell omkeerbaar. Reacties van substraten en bijbehorende enzymen kunnen worden geïnitieerd door het samenvoegen van de microreactors of brengen ze in contact met oppervlakte geïmmobiliseerdet katalysatoren.

De shell-deeltjes hebben een diameter van ongeveer 640 nm. Magnetizable nanoparticles omsloten door deze fluorosilane shell deeltjes hebben diameters in een bereik tussen 22 nm en 37 nm. Een 5 µL microreactor met water als een vloeibare kern had een contacthoek van ongeveer 160°.
De kracht die nodig is om te bewegen een 10 µL microreactor zoals hierboven beschreven is 1,34 ± 0.08 µN. Figuur 1 t...

Watch this Scientific Journal Video about Aqueous Droplets Used as Enzymatic Microreactors and Their Electromagnetic Actuation at JoVE.com

Aqueous Droplets Used as Enzymatic Microreactors and Their Electromagnetic Actuation

Lab-in-a-drop reactie systemen toestaan de veelzijdige uitvoering van complexe reacties in een schaal van microfluidic. Een automatische bediening platform bestaande uit een 3 x 3 matrix van elektromagnetische spoelen werd ontwikkeld en met succes gebruikt voor het samenvoegen van twee 10 µL microreactors en daardoor een enzymatische reactie in de resulterende vloeistof Friezen te initiëren.

Waterige druppels gebruikt als enzymatische Microreactors en hun elektromagnetische aandrijving

For the successful implementation of microfluidic reaction systems, such as PCR and electrophoresis, the movement of small liquid volumes is essential. In ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Solid-phase Submonomer Synthesis of Peptoid Polymers and their Self-Assembly into Highly-Ordered Nanosheets

Vaste-fase-Submonomer Synthese van peptoïde polymeren en hun zelf-assemblage in zeer geordende nanosheets

Peptoids are a novel class of biomimetic, non-natural, sequence-specific heteropolymers that resist proteolysis, exhibit potent biological activity, and ...

A Toolkit to Enable Hydrocarbon Conversion in Aqueous Environments

Een toolkit voor de omzetting van koolwaterstoffen inschakelen in waterige milieus

This work puts forward a toolkit that enables the conversion of alkanes by Escherichia coli and presents a proof of principle of its applicability. The ...

Cell Co-culture Patterning Using Aqueous Two-phase Systems

Cell Co-cultuur Patterning gebruiken waterige tweefasensysteem Systems

Cell patterning  technologies that are fast, easy to use and affordable will be required for the  future development of high throughput cell assays, ...

Multi-Scale Modification of Metallic Implants With Pore Gradients, Polyelectrolytes and Their Indirect Monitoring In vivo

Multi-Scale Modification of Metallic Implants With Pore Gradients, Polyelectrolytes and Their Indirect Monitoring In vivo

Multi-Scale modificatie van metalen implantaten Met Pore Verlopen, polyelektrolieten en hun indirecte monitoring<em&gt; In vivo</em

Metallic implants, especially titanium implants, are widely used in  clinical applications. Tissue in-growth and integration to these implants in  the ...

Remote Magnetic Actuation of Micrometric Probes for in situ 3D Mapping of Bacterial Biofilm Physical Properties

Remote Magnetic Actuation of Micrometric Probes for in situ 3D Mapping of Bacterial Biofilm Physical Properties

Remote Magnetische Aansturing van Micrometrische Probes voor<em&gt; In situ</em&gt; 3D Mapping van bacteriële biofilm Fysische eigenschappen

Bacterial adhesion and growth on interfaces lead to the formation of three-dimensional heterogeneous structures so-called biofilms. The cells dwelling in ...

Isolation of Cellular Lipid Droplets: Two Purification Techniques Starting from Yeast Cells and Human Placentas

Isolatie van Cellulaire lipidedruppeltjes: Twee zuiveringstechnieken Vanaf gistcellen en Human placenta

Lipid droplets are dynamic organelles that can be found in most eukaryotic and certain prokaryotic cells. Structurally, the droplets consist of a core of ...

An In Vitro Enzymatic Assay to Measure Transcription Inhibition by Gallium(III) and H3 5,10,15-tris(pentafluorophenyl)corroles

An In Vitro Enzymatic Assay to Measure Transcription Inhibition by GalliumIII and H3 5,10,15-trispentafluorophenylcorroles

Een<em&gt; In Vitro</em&gt; Enzymatische test te meten transcriptie Remming van gallium (III) en H<sub&gt; 3</sub&gt; 5,10,15-tris (pentafluorfenyl) corroles

Chemotherapy often involves broad-spectrum cytotoxic agents with many side effects and limited targeting. Corroles are a class of tetrapyrrolic ...

Robotic Production of Cancer Cell Spheroids with an Aqueous Two-phase System for Drug Testing

Robotic productie van Cancer Cell sferoïden met een waterige tweefasensysteem voor Drug Testing

Cancer cell spheroids present a relevant in vitro model of avascular tumors for anti-cancer drug testing applications. A detailed protocol for producing ...

Photopatterning Proteins and Cells in Aqueous Environment Using TiO2 Photocatalysis

Photopatterning Proteins and Cells in Aqueous Environment Using TiO2 Photocatalysis

Photopatterning eiwitten en cellen in een waterige omgeving met behulp van TiO<sub&gt; 2</sub&gt; Photocatalysis

Organic contaminants adsorbed on the surface of titanium dioxide (TiO2) can be decomposed by photocatalysis under ultraviolet (UV) light. Here we describe ...

Fast Enzymatic Processing of Proteins for MS Detection with a Flow-through Microreactor

Fast enzymatische verwerking van eiwitten voor MS Detection met een 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. ...