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Abstrakt

Handhabung magnetischer Kügelchen durch Tröpfchen-Mikrofluidik für biologische Anwendungen

Davide Ferraro

Mikrofluidik-Geräte erleben derzeit einen exponentiellen

Entwicklung und beginnen, einen wichtigen Platz in der neuen

Generation biologischer und medizinischer Analyseinstrumente. Tatsächlich kann das typische Probenvolumen im Vergleich zu herkömmlichen Ansätzen auf das Millionenfache reduziert werden, und ein hohes Maß an räumlich-zeitlicher Kontrolle ist möglich, was hochparallelisierte Assays mit drastisch erhöhtem Durchsatz ermöglicht

und geringere Kosten. Für biologische Anwendungen ist die Kompartimentierung von Assays ein Schlüsselelement, um unabhängige und große Datensätze zu erhalten. Im täglichen Leben biologischer Labors wird dies erreicht, indem verschiedene Lösungen in unabhängige Vertiefungen einer Mikrotiterplatte verteilt werden. Eine Verbesserung dieser Kompartimentierung kann leicht durch Tröpfchen-Mikrofluidikgeräte erreicht werden. Dabei werden zwei (oder mehr) nicht mischbare Flüssigkeiten durch spezielle geometrische Kanalnetzwerke in Kontakt gebracht, um eine kontrollierte Emulsion von Tröpfchen einer Phase zu erzeugen, die in der anderen dispergiert sind. Für biologische Anwendungen bestehen die Emulsionen typischerweise aus Tröpfchen der wässrigen Phase, die in Öl dispergiert sind, das mit speziellen Tensiden vermischt ist. Heutzutage können mit Tröpfchen mehrere Vorgänge durchgeführt werden, darunter Hochdurchsatzerzeugung, Zusammenführung, Aufteilung und Sortierung, die typischerweise bei homogenen (flüssig/flüssig) Reaktionen angewendet werden. In den letzten Jahren haben jedoch heterogene (flüssig/fest) Reaktionen mit mikrometrischen Magnetpartikeln eine zunehmende Verbreitung in vielen biologischen Protokollen erfahren. Tatsächlich werden die Partikel typischerweise als feste Träger für Reinigungs-, Anreicherungs- und hochempfindliche Detektionsanwendungen verwendet. In diesem Vortrag werde ich vorstellen, wie diese mikromagnetischen Partikel in Tröpfchenmikrofluidikgeräte integriert und genutzt werden können, wobei ich den Zustand sowohl aus

aus technologischer und anwendungsbezogener Sicht. Dynabeads-Produkte konzentrieren sich auf das Ziel, für Ihre wertvollen Proben gleichbleibend Produkte höchster Qualität bereitzustellen, die in mehreren Anwendungsbereichen die am häufigsten zitierten Ergebnisse der Branche liefern und gleichzeitig Service und Support bieten, die auf über 30 Jahren Wissen und Erfahrung beruhen. Dynal basiert auf einer bedeutenden Innovation, die die Aufteilung natürlicher Materialien verändert hat. 1976 gelang es dem norwegischen Professor John Ugelstad erstmals, runde Polystyrolpunkte gleicher Größe herzustellen – erst kürzlich gelang dies der NASA in der Schwerelosigkeit des Weltraums. Eine weitere erstaunliche Leistung folgte, als die gleichmäßigen Kügelchen magnetisierbar gemacht wurden. Dynabeads-Produkte sind in mehreren Größen und mit unterschiedlichen Oberflächenfunktionen für eine breite Palette von Anwendungen erhältlich. Einige Punkte sind mit einem Biomolekül (Ligand) vorkombiniert, das ein Immunisator, ein Protein oder Antigen, ein DNA-/RNA-Test oder ein anderes Molekül mit einer Vorliebe für den gewünschten Zweck sein kann. Für Tests, die Flexibilität erfordern, steht Ihnen eine Reihe von Dynabeads-Produkten mit spezifischen Eigenschaften zur Erkundung zur Verfügung. In dieser Übersicht wird ein Einblick in die zentralen Prinzipien der Mikrofluidik mit fluoreszierenden Perlen gegeben. Darauf folgt eine ausführliche Diskussion der Verfahren, die für die kontinuierliche Erzeugung fluoreszierender Perlen und ihre kontrollierte und präzise Steuerung durch externe fluoreszierende Felder entwickelt wurden. Als nächstes werden Verfahren betrachtet, die für die kontinuierliche Erzeugung fluoreszierender Materialien in Perlen entwickelt wurden, wobei der Schwerpunkt auf der Verbindung und dem Ausgleich fluoreszierender Nanopartikel (MNPs), fluoreszierender Mikrostrukturen, Janus-Mikropartikel und fluoreszierender Hydrogele liegt. Darüber hinaus werden ausgewählte Verwendungen fluoreszierender Perlen in (Bio-)Tests und Erkennungstechniken besprochen. Die Übersicht (mit 113 Referenzen) endet mit abschließenden Kommentaren und einer Diskussion aktueller Herausforderungen und der zukünftigen Perspektive für das Feld der kontinuierlichen fluoreszierenden Perlen-Mikrofluidik. Wir präsentieren ein innovatives fluoreszierendes Perlen-Mikrofluidikgerät, das auf koordinierten, weichen fluoreszierenden Strukturen basiert und Extraktions-, Redispersions- und Absaugzyklen fluoreszierender Partikel ermöglicht. Nach einer mathematisch unterstützten Entstehung wurde das Gerät zunächst hergestellt und vorläufig dargestellt, was auf eine zuverlässige und effiziente Extraktion attraktiver Partikel mit einem geringen Rest des zugrunde liegenden Rahmens (<3,5%) in einem weiten Bereich verstreuter Stufenviskositäten (irgendwo im Bereich von 1 bis 15) hindeutet.