Site Sponsors
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
Posted in | Nanofluidics

Met behulp van Microfluidics om microdruppels met een enkele moleculen of Interest maken

Published on September 22, 2009 at 7:51 PM

Uitvinden van een handige nieuwe tool voor het creëren van chemische reacties tussen de afzonderlijke moleculen, wetenschappers van het National Institute of Standards and Technology (NIST) hebben toegepast microfluidics-de manipulatie van vloeistoffen in de microscopische schaal-to microdruppels die enkele moleculen van belang bevatten te maken. Door het combineren van deze nieuwe microfluïdische "druppel-on-demand"-methode met 'optische pincetten' dat kan samenvoegen van meerdere druppels en de oorzaak van hun moleculaire inhoud te reageren, kan het onderzoek uiteindelijk leiden tot een compacte, geïntegreerde installatie voor het verkrijgen van single-molecule informatie over de structuur en functie van belangrijke organische materialen, zoals eiwitten, enzymen en DNA.

Het NIST "on-demand" single-molecule druppel dispenser: Water stroomt door een microfluïdisch kanaal, ongeveer 35 micrometer breed, en gaat een smalle vernauwing waar het omhoog breekt in druppels. Het variëren van de breedte van de vernauwing verandert de grootte van de druppels en vetersluiting het water met de gewenste moleculen van precies de juiste concentratie zorgt ervoor dat de resulterende druppeltjes op te halen enkele moleculen van belang 99 procent van de tijd. Credit: C. López-Mariscal en K. Helmerson, NIST

Met behulp van Center NIST voor Nanoscale Science and Technology, natuurkundigen Carlos López-Mariscal en Kristian Helmerson creëerde een kleine microfluïdische apparaat met een kanaal waarlangs het water kan stromen. Geperst in een smalle stroom door een mengsel van oliën waarvan de viscositeit of weerstand tegen het vloeien, oefent druk uit op, het water gaat vervolgens door een smalle vernauwing. Het water is abrupte drukval-vergezeld door een vleugje van het wasmiddel-breekt de oppervlaktespanning, te splitsen in kleine druppeltjes. (Dit zelfde effect treedt op als een dun straaltje water dat uit een kraan breekt in kleine druppels.)

De druppel maten zijn zeer uniform en kunnen worden afgestemd door het aanpassen van de breedte van de vernauwing. Met deze techniek, de onderzoekers druppels over een micrometer in diameter gemaakt of half een attoliter (half een miljardste van een miljardste van een liter) in volume.

In de microfluïdische kanaal, is het water geregen met de gewenste moleculen van precies de juiste concentratie, zodat als gevolg druppels elke pick-up van gemiddeld slechts een molecuul van belang. Binnen elke druppel, de individuele moleculen van belang klotsen vrij rond in de relatief ruime sfeer, samen met de watermoleculen die samen het grootste deel van elke druppel.

Door het gebruik van laserstralen, kunnen de onderzoekers bewegen twee of meer single-molecule-bevattende druppeltjes, veroorzaken ze samensmelten, en de reacties te observeren door middel van optische methoden. Voor hun eerste reacties, zijn de onderzoekers het mengen van fluorescerende moleculen die verschillende kleuren uitstoten, maar in de toekomst, ze ogen veel interessanter chemische reacties, zoals die tussen een infectieuze agens en een antilichaam, of een chromosoom en een drug. De onderzoekers kunnen de vorm van een laserstraal in elke gewenste patroon en daardoor val niet alleen enkele druppels, maar arrays van hen, de opening van nieuwe mogelijkheden voor single-molecule spectroscopie.

* C. López-Mariscal en K. Helmerson. Optische vangen van hydrosomes. Proc. SPIE, Vol. 7400, 740026 (2009).

Last Update: 26. October 2011 17:09

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit