Faz Diyagramı Karakterizasyonu Sıvı Taşıyıcılar Manyetik Boncuk Kullanarak

Aşağıdaki deneyin genel amacı, manyetik boncuklar kullanarak bir laboratuvar ve tüp cihazı içindeki bitişik sıvı segmentleri arasındaki taşıma hacmini analiz etmektir. Bu, cihazın, bir hava valfi ile ayrılmış ve sıvılardan birine hem manyetik boncuklar hem de bir floresan boya içeren birden fazla sıvı segmentinden oluşacak şekilde bir şırınga pompası ile yüklenmiş hidrofobik boru kullanılarak oluşturulmasıyla elde edilir. İkinci adım olarak, bitişik sıvı segmentlerinin floresan yoğunluğu, manyetik boncukların her transferi harici bir mıknatıs kullanılarak gerçekleştirildikten sonra bir mikroskop kullanılarak ölçülür.

Daha sonra, manyetik boncukların taşıma hacmini hesaplamak için bu floresan yoğunluk ölçümleri üzerinde sayısal analiz yapılır. Sonuçlar, iki sıvıdan oluşan çok bileşenli bir sistemdeki faz değişiminin analizinin, bitişik rezervuarlar arasında mikrolitre büyüklüğündeki sıvı hacimlerini aktarma yöntemi olarak manyetik boncukların kullanılması yeteneğine dayalı olarak mümkün olduğunu göstermektedir. Bugün göreceğinizi umduğum gibi, daha karmaşık geleneksel mikroakışkan devrelerin aksine, sıvıların basit bir tüp içinde aktarılmasında manyetik boncukların kullanılmasını içeren bu çok heyecan verici ve basit teknikle çalışıyoruz.

Ve biz, bunu başlangıçta kabul edilebilir sıvılar arasındaki yüz tabanının araştırılmasına uyguladık ve şimdi bunu, kırmızı kan hücrelerinden ayıran proteinleri ayıran tam kanın tanısal analizi, idrar analizi, immünolojik testler vb. dahil olmak üzere diğer uygulamalara genişletiyoruz. Bu tekniğin mikroakışkan kanalları kullanmak gibi diğer mevcut yöntemlere göre en büyük avantajı, basit olması ve uygun maliyetli bir fabrikasyona sahip olmasıdır. Farklı deney türleri arasında yüksek kullanıcı değişkenliği sunar ve tutarlı sonuçlara sahiptir.

Bu yöntem, bir dakikalık hareket, en yüksek hacimler gerektiren uygulamalar hakkında bilgi sağlayabilse de, kan ayırma, ilaç hedefleme ve ajanlara kontrast gibi diğer sistemlere de uygulanabilir. Tüpü hazırlamak için önce boruyu 15 santimetrelik segmentler halinde kesin, tüp segmentlerini bant kullanarak dikey olarak asın ve fazla floro polimer çözeltisini toplamak için tüplerin altına bir kağıt havlu yerleştirin. 100 mikrolitre floro polimer çözeltisini, iç duvarın tüm çevresi ile temas edecek şekilde bir pipet kullanarak her bir tüp segmentinin üst açıklığına enjekte edin.

Fazla miktarda floro polimer çözeltisini çıkarmak için tüp segmentlerinin bir saat boyunca yerinde asılı kalmasına izin verin. Daha sonra tüp segmentlerini, floro polimer kaplama tabakasını temizlemek için bir saat boyunca 100 santigrat derecede bir fırına yerleştirin. Ardından, 20 mililitrelik bir numune şişesini bir mikro teraziye yerleştirerek ve teraziyi sıfırlayarak seyreltilmiş manyetik boncuk çözeltisini hazırlayın.

Manyetik boncuk çözeltisi kabını çalkalayın ve ardından bir mikro pipet kullanarak 0,6 mililitre çekin. Pipetlenmiş çözeltiyi terazideki numune şişesine dağıtın ve numune şişesine 0,4 mililitre damıtılmış su dağıtın. Ayrıca, boyanın ağırlık yüzde 0.02'sini deiyonize suya çözerek ve çözeltiyi bir dakika boyunca vorteksleyerek floresan boyayı hazırlayın.

Boru cihazını hazırlamak için, borunun bir ucuna bir dişi yem kilidi konektörü takın. Tüpü, üç mililitre hacme ve 0,1 mililitre derecelendirmeye sahip bir yem kilit şırıngasına yerleştirin. Şırıngayı şırınga pompasına yerleştirin ve besleme hızını saatte iki mililitre olarak ayarlayın.

Şırınga pompası çekme işlemini kullanarak tüpe 20 mikrolitre yerleştirmeden önce kabı manyetik bir boncuk çözeltisi ile vorteksleyin. Test odasından sonra, sıvı yerleştirme işlemi tamamlanır, tüpe altı mikrolitre hava çekin. Bu hava hacmi daha sonra iki sıvı segmenti arasında bir valf oluşturacaktır.

Hava boşluğu yerleştirme işlemi tamamlandıktan sonra, floresan kalıpla 180 mikrolitre sıvıyı çekmeye başlayın. Tüpün diğer ucuna ikinci bir dişi yem kilidi konektörü yerleştirin ve tüp cihazını şırıngadan çıkarın. Ardından, cihazın her iki ucuna yem kilit kapakları yerleştirin.

Ters çevrilmiş mikroskobu kullanarak test odasının ve rezervuarın ilk floresan yoğunluğu ölçümünü yapın. Cihazı, manyetik boncukların tümü test odasındaki bir alana ayrılacak şekilde küp mıknatısın üzerine yerleştirin. Cihazı mıknatısın üst kısmı üzerinde hareket ettirerek boncukları hazneye aktarın.

Manyetik boncuk kümesi hava boşluğundan rezervuara aktarıldıktan sonra, cihazı mıknatısın üstüne yerleştirerek ve rezervuarın homojenizasyonu tamamlanana kadar küme içinde sıkışan sıvıyı serbest bırakmak için döndürerek manyetik boncukları çalkalayın. Ardından cihazı, rezervuardaki manyetik boncukların tümü tek bir alana ayrılacak şekilde mıknatısın üzerine yerleştirin. Manyetik boncuk kümesini test odasına geri aktarın.

Küme test odasına ulaştığında, cihazı mıknatısın üzerine yerleştirerek ve döndürerek manyetik boncukları çalkalayın. Test odasının homojenizasyonu tamamlanana kadar içinde sıkışan floresan sıvıyı boşaltın. Ters çevrilmiş mikroskobu kullanarak hem test odasının hem de rezervuarın floresan yoğunluk ölçümlerini yapın.

Her iki sıvı segmenti de benzer floresan yoğunluklarına yaklaşana kadar bu adımları tekrarlayın. Boru cihazını hazırlamak için, borunun bir ucuna dişi bir yem kilidi yerleştirin ve tüpü bir yem kilit şırıngasına yerleştirin. Ardından şırıngayı şırınga pompasına yerleştirin ve besleme hızını saatte iki mililitre olarak ayarlayın.

Şırınga pompası çekme işlemini kullanarak tüpe C 12 E beş karışık çözeltiye suya 20 mikrolitre bire bir manyetik boncuk yerleştirin. Test odasından sonra, sıvı yerleştirme işlemi tamamlanır, hava boşluğu yerleştirilmesini takiben tüpe altı mikrolitre hava çekin. Optiği kurmak için 180 mikrolitre saf C 12 E beş yüzey aktif maddesini çekmeye başlayın.

İlk olarak, şırınga pompasını boru cihazı ile manyetik boncuklu test odası odakta olacak şekilde hareket ettirin Stereo mikroskop ile çapraz polarizörler kullanılır. Çökelmiş katı faz ile sıvı faz arasındaki kontrastı artırmak için, bir LED ışık kaynağının üzerine bir polarize film tabakası yerleştirin. LED ışık kaynağını şırınga pompasına bağlı tüpün altına kaydırın.

Bant kullanarak stereo mikroskobun merceğine başka bir polarize film takın, iki polarize filmin birbirinden 90 derecelik bir kaymaya sahip olduğundan emin olun. Mıknatıs bir stand üzerine monte edilirken küp mıknatısı test odasının yanına yerleştirin. Manyetik boncuklar bir küme oluşturduktan sonra, manyetik boncuk kümesi test odasından hava boşluğu boyunca ve yüzey aktif madde rezervuar odasına hareket ettirilecek şekilde, saatte iki mililitrelik bir besleme hızında tüpe sıvı pompalamaya başlayın.

Manyetik boncuk kümesi rezervuar odasının orta noktasına ulaştığında, şırınga pompasındaki pompalamayı durdurun. Manyetik boncuk kümesinde sıkışan sıvının difüzyon süresini ayırmak ve azaltmak için manyetik boncuklar için küp mıknatısı tüpten uzaklaştırın. Sıvının difüzyonu ve faz değişimi tamamlandıktan sonra, mıknatısı rezervuar tarafından eski hedefine geri yerleştirin, böylece manyetik boncuklar bir küme haline gelir.

Şırınga pompasını kullanarak, manyetik boncuk kümesi yüzey aktif madde rezervuarından hava boşluğu boyunca ve test odasına geri aktarılacak şekilde sıvıları geri çekin. Manyetik boncuk kümesi test odasının orta noktasına ulaştıktan sonra, şırınga pompasını durdurun, küp mıknatısı tüpten uzaklaştırın. Sıvının difüzyonu ve faz değişimi tamamlandıktan sonra, mıknatısı rezervuar tarafından eski hedefine geri yerleştirin, böylece manyetik boncuklar bir küme haline gelir.

Test odası bir faz değişikliği gösterene kadar bu adımları tekrarlayın. Burada gösterilen, manyetik boncuk suyunun ve hidrofobik borunun içindeki iyonik olmayan yüzey aktif madde C 12 E beşinin bir görüntüsüdür. İlk manyetik boncuk transfer işlemi sırasında, boncuklar harici bir küp mıknatıs kullanılarak yerinde tutulur.

Burada sıvılar sola doğru pompalanırken, boncuklar test odasından çıkıyor ve C 12 E beşlisine giriyor. Manyetik boncuklar girdiğinde, yüzey aktif madde suyu manyetik boncuk yapısından uzaklaşmaya başlar. Manyetik boncuklar yüzey aktif madde odasında beş saniye kaldıktan sonra, on saniyelik işarette sadece küçük bir miktar faz değişimi görülür.

Manyetik boncuklar tamamen yüzey aktif madde içinde yutulur. Faz değişimi dört dakikada 92. işarete kadar devam eder. Faz değişimi dokuz dakikada artar.

Yapı dikey olarak büyürken yatay faz değişimi azalmaya başlar. 17 dakikada, faz değişiminin boyutu büyük ölçüde küçülürken, 25 dakikada faz değişiminin sadece küçük bir miktarı gösterilmeye devam ediyor. İşte yüzey aktif madde aktarılmadan önce cihazda manyetik boncuklu bir su C 12 V beş test odasının ilk durumudur.

Altı gidiş-dönüş transferinden sonra, bir faz değişikliği meydana geldi. Tersine, cihazda manyetik boncuk olmadığından, gözlemlenen sonuçların sıvıdan ziyade manyetik boncuk taşınmasından kaynaklandığını kanıtlayan hiçbir faz değişikliği görülmedi. Bu prosedürü denerken borunun iç duvarlarına yapışma.

Bu prosedürü takiben, sıvıları bitişik rezervuarlar arasında aktarırken difüzyon işleminin gerçekleşmesine izin vermek için yeterli zamana sahip olmak önemlidir. Bölme işleminin nasıl hızlandırılacağı ve manuel manipülasyonun nasıl en aza indirileceği gibi ek soruları yanıtlamak için bir elektromıknatıs bitki örtüsü kullanmak gibi diğer seçenekler sistemimize dahil edilebilir. Bunu bir bağlama oturtmak için, esasen plastik bir tüp ve manyetik boncuklar ve harici bir mıknatıs içeren bu çok basit teknik, farklı sıvıların ayrılması ve faz diyagramı uzaylarının araştırılması için uygulanmıştır.

Bununla birlikte, tekniğin çok yönlülüğü ve basitliği, başta farklı sıvıların tanısal analizi alanı olmak üzere diğer birçok uygulamada karşılığını verecektir. Küçük hacimleri doğrudan veya manyetik boncukların işlevselleştirilmesi yoluyla taşımak için manyetik arılar kullanarak, sıvı numunesinin bileşenlerini analiz edebiliriz. Ve bunun herhangi bir alanda uygulamaları vardır.

Örneğin, proteinin tam kandaki kırmızı kan hücrelerinden ayrılması ve analizi, benzer şekilde idrarda ve geleneksel mikroakışkan cihaz üretimi ile ilişkili karmaşıklık ve maliyet olmadan basit bir teknik kullanılarak bu şekilde analiz edilebilen diğer birçok sıvı.