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

המחברים רוצה להכיר את DFG על התמיכה.

1-Hydrophobization של חלקיקים מגנטיים <ol><li>לסינתזה של החלקיקים המגנטיים הידרופוביות, להוסיף 0.85 g FeCl 3 hexahydrate (3.14 אינצ mmol) 0.30 g FeCl 2 tetrahydrate (1.51 mmol) 200 מ ל פתרון מים/אתנול (4:1 v/v).</li>
	<li>כדי תערובת זו, הוסף 0.20 מ ל 1H. 1H, 2 H, 2H-Perfluorooctyltriethoxysilane (PFOTES) (5.23 mmol) עם בחישה נמרצת על ידי פגים (500 סל ד). לבצע הסינתזה ב...

<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>

השימוש המוצלח של microfluidic טכנולוגיות, חשוב לעבור שעוצמת התגובה המתאים לדרישות של סינתזה ביוטכנולוגי, ניתוחים. פלטפורמת הופעה המובאת כאן מאפשרת לך להעביר טיפות microfluidic על-ידי כוח מגנטי. התנועה יכולה להתבצע באופן חופשי בשני מימדים על משטח מישורי של פלטפורמה תגובה על-ידי תחימת הירידה נוזלי עם ?...

יישומים טכניים עם תגובות מיקרו מתבצעות בעיקר בצ'יפס microchannel מוגדר מראש. מערכות אלו הן נרחב הקים ותיאר באופן מקיף בספרות (אינטר עאליה 1,2,3). בשנת 2011, המחזור של טכנולוגיות microfluidic ברחבי העולם הסתכם בכ-6.2 מיליארד יורו 4. לעומת זאת, השימוש של הכור מיקרו מטלטלין בחופשיות תאים בעבר רק וצילומי לאור במידה מצומצמת. השיטה הנפוצה ביותר להעברת מימית טיפות מיקרו הוא electrowetting 5. שיטות אחרות של תנועת טיפות על משטחים מבוססות על שדות חשמליים 6, כוח מגנטי 7 או הופעה אקוסטית 8. בשל השטח שלילי יחס נפח, מערכות מבוססות-droplet microreactor אלה נחשפים אפקטים חזקים אידוי. לכן, ההצעה טיפה בדרך כלל נוסדה כמערכת דו-שלבית נוזלי, איפה השלב העליון יש נקודת רתיחה גבוהה הגנה על השלב מימית מפני אידוי. עם זאת, גישה זו כרוך סיכון גבוה של מזהם את ה-droplet התגובה על ידי לא מבוקרת דיפוזיה. זהו מכשול משמעותי להקמת המערכות שהוזכרו טכני.
העבודה האחרונה עוסקת שלב נוזל נוזל מוצק שאינו דוגל מעברים. גישה יעילה ביותר הוא השימוש של משטחים superhydrophobic, מאפשר היווצרות של טיפות מימית כדורית. הרחבה של המושג הזה התגובה הוא השימוש של מיקרו תגובת תאי עם משטח superhydrophobic או מעטפת, אשר יכול למשל להיות מורכב חלקיקי טפלון (PTFE) 9. זוויות הקשר שלהם על משטחים הם בדרך כלל בטווח של 160° (בהתאם חספוס פני השטח). התאים כדורית ובכך לספק התנגדות מינימלית לתנועה על משטח, במקביל מספקים הגנה מפני אידוי מים.
טיפות מימית מצופה חלקיקי מיקרו PTFE בגודל עשוי לשמור על צורתם כדורית עד קוטר של-2 מ מ. בעוצמות גבוהות, הקליפה הידרופובי בדרך כלל לא סגור לחלוטין כבר 10. השפעת חומרים אחרים מעטפת והרחבת של השדה של היישום של השיש נוזלי ממיסים פולרי בוצע על-ידי גאו מקארתי באמצעות נוזלים יוניים 12. על היווצרות של פגזים מבוסס חלקיק הידרופוביות, קטרים חלקיקים בגדלים של 10 nm-30 מיקרומטר כה תיאר 11,14,16. מחקרים חדשים הראו כי חלקיקים הידרופובי כחומר מעטפת השימוש אפילו טוב יותר מזה של microparticles 13. מחקרי יציבות הראשון אישר עלייה ביציבות כאשר גודל החלקיקים מצומצמת מ ca. 600 nm ca- 100 ננומטר. תוצאות הזה סביר להניח התפלגות החלקיקים צפופה בסביבה מימית הספרה ה- 15.
ההגנה על התגובה מימית תאים על ידי פגז הידרופוביות שלהם כערבים גולות נוזלי תוארה לראשונה בשנת 2001 על ידי. Aussillous et al. , Mahadevan. et al. 17 , 18. מאז, תוארו מספר יישומים של תאים אלה התגובה מוגדרים. לדוגמה, חיישן הגז מבוסס על גולות נוזלי 19 ו שיטת זיהוי זיהום מים המבוסס על בסיס איכותי שטיחות כבר מפותחת 20. המחברים מבחינים את היתרונות של שיעורי תגובה גבוהה וצריכה נמוכה של כימיקלים של מערכות מיקרו התגובה שלהם. פרסומים אחרונים עוסקים הייצור של גולות נוזלי pH רגיש 16 או הייצוג של "חלקיקים יאנוס" עם שני ציפויים שונים של פונקציונליות שונה. לדוגמה, Bormashenko. ואח יכול לסנתז של microreactor עם קליפות של טפלון, פחמן שחור מוליכים למחצה 21. יתר על כן הוכח כי microreactors יכול באופן יעיל ונוח לסנתז polyperoxides על ידי קליטת חמצן חיצוני כמו comonomer דרך ממשק גז נוזלי חדיר 24. בגישה אחרת הקליפה של סיליקה-חלקיקים מבוססי גולות נוזלי לספק את המשטחים המצע תגובתי לווסת את התגובה מראה כסוף קלאסי 26. בעיות הנוכחי עבור מחקר ופיתוח בתחום של טיפות הידרופילית-core-הידרופובי-shell הן את התאמת גודל החלקיקים, ייצור לשחזור של טיפות monodisperse, את wettability של משטחים ועל ההשפעה של שניה מעטפת הידרופילית על תאי מיקרו תגובה 22, כמו גם על שליטה טובה יותר. של מסלולים רביב, למשל עבור הפיתוח של microPCR-מערכות רציפות 4.
הופעה מגנטי של אלה microreactors מציע את היתרון של טווחי תנועה גבוהה יחסית של סלקטיביות טוב של הכוח בעת עבודה במערכות הביוכימי. בעת שימוש מגנטיט הידרופובי חלקיקים, הם לממש את הפונקציה של העברת כוח מגנטי את תנועת microreactors, כמו גם את הפונקציה של פגז הידרופובי. תנועת מגנטי של טיפות עם חלקיקים מגנטיים בתוך droplet היה שמהווה לראשונה בשנת 2006 על ידי להמן. et al. 23 ו. Shikida et al. 25, אשר השתמשו באופן ידני עבר קבועים magnets כמו מפעילים גיוס כללי של droplet יחיד. גישה אחרת כדי להעביר כמות קטנה של נוזל התממש על ידי זאו. et al., אשר משמש החלקיקים4 הידרופובי Fe3O מעטפת מגנטי. המעטפת של השיש נוזל מגנטי פתחו על הצד העליון של הטיפה שדה מגנטי הפוך אנכית 27. מבוסס על תפיסה זו, Xue. et al. הצליחו לפתח חלקיקים אשר יוצרים microreactor עם מתח פני השטח של דיין 20.1 ס מ− 1 28. . לין ואח מפוברק חדשניים מבוססי תאית מיקרו/ננו הירארכי הספירות פאראמגנטיות על וגם superhydrophobicity המספקים יציבות אלוהים droplet נוזל מגנטי תחבורה ומניפולציה 31. זה כה שוחרר רק הוכחה-של-עיקרון ללמוד, לא משמש עבור כל יישום. שליטה מגנטיים וחשמליים של הקופה נוזלי הוא נרדף כעת בגישות הראשון. זאו. et al. ב 2010 15 לג'אנג. ואח 2012 29 הצליחו לפתח מניפולציה droplet על ידי התנועה (המופעלים באמצעות היד) ידני של מגנט קבוע מתחת ליבה-קליפה טיפות. . Bormashenko et al. 11 שהשיג ההאצה של גולה נוזלי פרומגנטי במהירות של 25 ס מ s-1 מתקרב מגנט נאודימיום. העיקרון שהוזכרו לעיל מחקרים בוצעו באופן בלעדי על ידי התנועה ידנית של מגנט קבוע קטן. כצעד הבא פיתוח, זאו. et al. הצליחו לאחרונה להעריך את צפיפות השטף המגנטי הנדרש לתנועה של השיש נוזל מגנטי על ידי שינוי המרחק של מגנט קבוע 30. עבור פקד תגובה לזו של מערכות מעבדה-על-שבב נפוצות, זה בלתי נמנע לספק אמצעי בקרה אוטומטיות של v נוזלי דיסקרטיתolumes. כדי לספק צורך זה, פיתחנו מערכת בקרה חדשה המבוססת על מעברי צבע משתנה השדה שמלמדות, העבר ולפתוח את microreactors מגנטי.

<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

עבור יישום מוצלח של מערכות התגובה microfluidic, כגון PCR ואלקטרופורזה, התנועה של אמצעי אחסון נוזלי קטן הוא חיוני. בקונבנציונלי מעבדה-ב--צ'יפ-פלטפורמות, ממיסים ודוגמאות מועברים בערוצים microfluidic מוגדר עם התקנות בקרת זרימה מורכבים. פלטפורמת הופעה droplet המובאת כאן היא אלטרנטיבה מבטיחה. זה ניתן להזיז טיפה נוזל (microreactor) על משטח מישורי של פלטפורמה התגובה (lab-ב--שחרור). הופעה של microreactors על פני השטח הידרופוביות של הפלטפורמה מבוססת על השימוש של כוחות מגנטיים על המעטפת החיצונית של הטיפות נוזלי אשר עשוי משכבה דקה של חלקיקים מגנטיט superhydrophobic. פני השטח הידרופוביות של פלטפורמת יש צורך למנוע קשר בין פני השטח כדי לאפשר תנועה חלקה של microreactor הליבה נוזלי. על הרציף, microreactors אחד או יותר עם אמצעי אחסון של 10 µL שאפשר למקמו ולשנות סימולטנית. הפלטפורמה עצמה מורכבת מטריצה 3 x 3 של סלילי כפול חשמל להכיל ליבות ניאודימיום או ברזל. מעברי צבע השדה המגנטי נשלטים באופן אוטומטי. מאת וריאציה של מעברי צבע השדה המגנטי, מעטפת הידרופובי מגנטי של microreactors ניתן לטפל באופן אוטומטי להעביר את microreactor או לפתוח את המעטפת הפיכה. התגובות של סובסטרטים ואנזימים המתאים יכול להיות ביוזמת מיזוג של microreactors או להביא אותם לידי מגע עם משטח זרזים קיבוע.

חלקיקי מעטפת יש קוטר של בסביבות 640 ננומטר. חלקיקים magnetizable בסוגריים את חלקיקי מעטפת fluorosilane יש קטרים בטווח בין 22 ננומטר ו-37 ננומטר. Microreactor 5 µL עם מים כמו גרעין נוזלי הייתה זווית הקשר של בסביבות 160°.
הכוח הנדרש כדי להזיז microreactor 10 µL כפי שתוארה ל?...

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

מערכות התגובה מעבדה-ב--שחרור מאפשרים יישום רב תכליתי של תגובות מורכבות בקנה מידה microfluidic. פלטפורמה הופעה אוטומטית של מטריצה 3 x 3 של סלילים אלקטרומגנטיים פותחה נהגה בהצלחה מיזוג שני 10 µL microreactors, ובכך ליזום לתגובה אנזימטי של הקופה נוזלי המתקבל.

טיפות מימית משמש Microreactors אנזימטיות, הופעה אלקטרומגנטית שלהם

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

מוצק שלב Submonomer סינתזה של פולימרים Peptoid שלהם ואת הרכבה עצמית לתוך מאוד מסודרים 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

Toolkit כדי לאפשר גיור פחמימן בסביבות מימיות

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

דפוסי שיתוף תרבות נייד באמצעות מערכות מימיות שני שלבים

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

שינוי רב היקף של שתלים מתכתיים עם מילויים נקבוביים, Polyelectrolytes וניטורם העקיף<em&gt; בvivo</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

הפעלה של שלט מגנטי של בדיקות מיקרומטר<em&gt; באתר</em&gt; 3D מיפוי של תכונות פיסיקליות biofilm חיידקים

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

בידוד של טיפות שומנים נייד: שתי טכניקות טיהור החל מתאי שמרים ושליות אדם

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

<em&gt; במבחנה</em&gt; אנזימתי Assay למדוד תמלול עיכוב על ידי גליום (III) ו- H<sub&gt; 3</sub&gt; 5,10,15-טריס corroles (pentafluorophenyl)

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

הפקה רובוטית של תאי סרטן Spheroids עם מערכת מימית שני שלבים לבדיקת סמים

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 חלבונים ותאים בסביבה מימית שימוש 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

עיבוד אנזימתי תענית חלבונים עבור איתור MS עם microreactor זרימה דרך

The vast majority of mass spectrometry (MS)-based protein analysis methods involve an enzymatic digestion step prior to detection, typically with trypsin. ...