顕微鏡プローブのマイクロ流体チャネルにより、ピコリットル未満の液体の混合が可能になりました

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顕微鏡プローブのマイクロ流体チャネルにより、ピコリットル未満の液体の混合が可能になりました
Anonim
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原子間力顕微鏡のカンチレバー上のマイクロ流体チップの概略図。所定の体積と濃度の液体を制御可能に分離および収集できます。

オランダとイランの科学者は、表面トポロジーの研究と同時に、原子間力顕微鏡のプローブ先端から超少量(ピコリットル未満)の液体を制御して収集および放出する方法を提案しました。研究成果は、ジャーナルNanoscaleに掲載されています。

小さなサイズ(ミクロンのオーダー)のチャネルが存在するため、マイクロ流体デバイスは、空間分解能で小さな体積の溶液の挙動を研究することを可能にします。空間の特定のポイントで試薬の少量を混合すると、化学反応の通過を制御できます。 1ピコリットル(10〜12リットル)未満の部分を混合すると、単一のセルで発生する反応を研究することが可能になります。

原子間力顕微鏡カンチレバーを使用して超少量の液体で操作を行うと、表面トポグラフィーとフォーススペクトロスコピーを同時に可視化することができます。研究者は以前、プローブを介して流体を制御して排出するためのプラットフォームを作成していましたが、各リザーバーは別々のチップに接続されていたため、ある時点で流体を同時に排出することはできませんでした。

デルフト工科大学のEleonoorJuliane Verlindenらは、1つの先端に穴が開いた2つのマイクロ流体チャネルを備えた原子間力顕微鏡のカンチレバーを変更することを提案しました。各チャネルは独自のリザーバーに接続されていましたが、液体は1本のカンチレバー針の端にある穴から分配されました。リザーバー内の圧力を大気圧に対して-500〜500 mbarに調整することにより、著者は液体のフェムトおよびピコリットル部分の供給または摂取、およびプローブの先端から出るまたは吸い込む混合物の組成を調整できます。流れの動きを視覚化するために、著者らは、発光可能なフルオレセインとローダミンでリザーバーを満たしました。分析物の拡散と、チャネル内およびプローブが配置された液体内の液体の流れの対流との間の微妙なバランスにより、液体の量と分析物の濃度を正確に投与することが可能になりました。

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2チャンネルマイクロ流体システムによるカンチレバー画像

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リザーバーの1つで制御された圧力上昇によって引き起こされる、チャネル内の空気によって分離された2つの異なる液体の計量放出

プローブは、原子間力顕微鏡の従来の画像を取得することと、針の先端の穴から特定の超少量の液体を抽出または収集することの両方が可能であることが判明しました。チャネルは、カンチレバーのリザーバーから、またはプローブが穴から下がる液体を吸引することによって満たすことができます。 1つのチャネルで測定された最大流量は83ピコリットル/秒で、最小は10フェムトリットル/秒でした。リザーバーの一方の圧力が10ミリバールで、もう一方のリザーバーの圧力が大気圧の場合、投与量の液体の放出中の最小流量は720ピコリットル/秒でした。

フルオレセインを用いた実験では、プローブがリザーバー容量の17.5〜90パーセントの制御放出が可能であることが示されています。放出された液体の混合物において得られた濃度のタンク内の圧力に対する実験的に得られた依存性を使用して、所与の濃度および体積の抽出または摂取の他の実験パラメーターを決定することができる。

著者によると、提案されたマイクロ流体構成は、生細胞への溶液の取り込みまたは排出と同時にその画像の取得に同じプローブ針を使用することを可能にします。より多くの流体を使用するために、将来、より多くのチャネルとリザーバーをカンチレバーに作成することができます。

マイクロ流体システムは、メソッドの分析性能を大幅に向上させるためにも使用されます。たとえば、この技術を使用している科学者は、タンパク質を検出するための免疫化学的方法の感度を3桁向上させました。

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