Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Цифровая микрофлюидика (DMF) - это платформа для систем «лаборатория на кристалле», основанная на манипулировании микрокаплями. Капли распределяются, перемещаются, хранятся, смешиваются, реагируют или анализируются на платформе с набором изолированных электродов. [1] [2] Цифровая микрофлюидика может использоваться вместе с процедурами аналитического анализа, такими как масс-спектрометрия, колориметрия, электрохимия и электрохемилюминесценция. [1]

Обзор [ править ]

Капля воды, расположенная на верхней части открытой микрофлюидной системы с видом в поперечном сечении. Конструкцию устройства можно изменять в соответствии с потребностями пользователя (модифицированные электроды, рисунок электродов, используемые материалы и т. Д.). [3] [4]

По аналогии с цифровой микроэлектроникой, цифровые микрофлюидные операции могут быть объединены и повторно использованы в рамках иерархических структур проектирования, так что сложные процедуры (например, химический синтез или биологические анализы ) могут быть построены шаг за шагом. И в отличие от микрофлюидики с непрерывным потоком , цифровая микрофлюидика [3] работает во многом так же, как и традиционные настольные протоколы, только с гораздо меньшими объемами и более высокой степенью автоматизации. Таким образом, широкий спектр установленных химических процедур и протоколов можно легко перенести в формат нанолитровых капель. Электросмачивание , диэлектрофорез, и потоки несмешивающейся жидкости - три наиболее часто используемых принципа, которые использовались для создания микрокапель и управления ими в цифровом микрофлюидном устройстве.

Настройка цифрового микрофлюидного (DMF) устройства зависит от используемых подложек, электродов, конфигурации этих электродов, использования диэлектрического материала, толщины этого диэлектрического материала, гидрофобных слоев и приложенного напряжения. [4] [5]

Обычно используется подложка из стекла. В зависимости от того, открытая или закрытая система, может быть один или два слоя стекла. Нижний слой устройства содержит набор индивидуально управляемых электродов с рисунком. [4] Если смотреть на замкнутую систему, обычно через верхний слой, обычно изготовленный из оксида индия и олова ( ITO ) , находится сплошной заземляющий электрод . Диэлектрика слой находится вокруг электродов в нижнем слое устройства и имеет важное значение для построения зарядов и электрических полей градиентов на устройстве. [5] На верхний слой системы наносится гидрофобный слой, чтобы уменьшить поверхностную энергию, с которой капля будет контактировать. [5]Приложенное напряжение активирует электроды и позволяет изменять смачиваемость капли на поверхности устройства. Чтобы переместить каплю , управляющее напряжение прикладывается к электроду, примыкающему к капле, и в то же время электрод, находящийся непосредственно под каплей, отключается. Изменяя электрический потенциал вдоль линейного ряда электродов, можно использовать электросмачивание для перемещения капель вдоль этой линии электродов. [6]

Модификации этого фундамента также могут быть включены в базовую конструкцию. Одним из примеров этого является добавление детекторов электрохемилюминесценции в слой оксида индия и олова (заземляющий электрод в замкнутой системе), которые помогают обнаруживать люминофоры в каплях. [7] В общем, для замены основных компонентов системы DMF могут также использоваться различные материалы, такие как использование PDMS вместо стекла для подложки. [8] В замкнутую систему можно добавлять жидкие материалы, такие как масло или другое вещество, для предотвращения испарения материалов и уменьшения поверхностного загрязнения. [6] [9] Также системы DMF могут быть совместимы с ионной жидкостью.капли с использованием масла в закрытом устройстве или с использованием катены (подвешенной проволоки) над открытым устройством DMF. [9]

Цифровая микрофлюидика может быть активирована светом. Оптоэлектросмачивание можно использовать для переноса неподвижных капель по поверхности, содержащей узорчатые фотопроводники . [10] photoelectrowetting эффект [11] , также может быть использована для достижения капель транспорта на кремниевой подложке без необходимости узорчатых электродов. [12]

Принцип работы [ править ]

Капли образуются с использованием свойств поверхностного натяжения жидкости. Например, вода, помещенная на гидрофобную поверхность, такую ​​как вощеная бумага, будет образовывать сферические капли, чтобы минимизировать ее контакт с поверхностью. [13] Различия в гидрофобности поверхностей влияют на способность жидкости растекаться и «смачивать» поверхность за счет изменения краевого угла смачивания . [14] По мере увеличения гидрофобности поверхности угол смачивания увеличивается, а способность капли смачивать поверхность уменьшается. Изменение краевого угла смачивания и, следовательно, смачивания регулируется уравнением Юнга-Липпмана. [4] [15] [5]

где - угол контакта с приложенным напряжением ; угол контакта без напряжения; - относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика; это диэлектрическая проницаемость свободного пространства ; - поверхностное натяжение жидкость / наполнитель; - толщина диэлектрика. [5]

В некоторых случаях гидрофобность субстрата можно контролировать с помощью электрических полей. Это относится к явлению электросмачивания на диэлектрике ( EWOD ). [3] [4] [5] Например, когда к электроду не приложено электрическое поле, поверхность останется гидрофобной, а капля жидкости будет образовывать более сферическую каплю с большим краевым углом смачивания. При приложении электрического поля создается поляризованная гидрофильная поверхность. Затем капля воды становится сплющенной, и угол смачивания уменьшается. Контролируя локализацию этой поляризации, мы можем создать градиент межфазного натяжения, который позволяет контролировать перемещение капли по поверхности устройства DMF. [6]

Формирование капель [ править ]

Есть два способа сделать новые капли с помощью цифрового микрофлюидного устройства. Либо существующую каплю можно разделить на две части, либо новую каплю можно сделать из резервуара материала. [16] Оба процесса, как известно, работают только в закрытых устройствах, [15] [17], хотя это часто не проблема, поскольку верхние пластины устройств DMF обычно съемные, [18] поэтому открытое устройство можно временно сделать закрытым. если возникнет необходимость образования капель.

Вид сбоку и сверху вниз на каплю, разделяющуюся в устройстве DMF, где течение времени показано слева направо.

Из существующей капли [ править ]

Каплю можно разделить, заряжая два электрода на противоположных сторонах капли на незаряженном электроде. Точно так же, как капля на незаряженном электроде будет двигаться к соседнему заряженному электроду [6], эта капля будет двигаться к обоим активным электродам. Жидкость движется в обе стороны, в результате чего середина капли оказывается на шее. [16] Для капли того же размера, что и электроды, расщепление произойдет примерно тогда , когда шейка станет самой тонкой. [16] представляет собой радиус кривизны из менисков на шее, который является отрицательным для кривой вогнутой, и - радиус кривизны менисков на удлиненных концах капли. Этот процесс прост и постоянно приводит к получению двух капель равного объема. [16] [19]

Традиционный метод [20] [16] разделения существующей капли путем простого включения и выключения разделяющих электродов дает новые капли относительно равного объема. Однако новые капли, образованные обычным способом, имеют значительную разницу в объеме. [21] [22] Эта разница вызвана локальными возмущениями из-за быстрого переноса массы. [22] Даже несмотря на то, что в некоторых приложениях разница незначительна, она все еще может представлять проблему в приложениях, которые очень чувствительны к вариациям объема [23] [24], таких как иммуноанализы [25] и амплификация ДНК. [26]Чтобы преодолеть ограничение обычного метода, существующую каплю можно разделить путем постепенного изменения потенциала электродов в области разделения вместо простого включения и выключения. [22] При использовании этого метода сообщалось о заметном улучшении вариации объема капель, от примерно 10% вариации объема до менее 1% вариации объема. [22]

Из водохранилища [ править ]

Создание новой капли из резервуара с жидкостью может быть выполнено аналогично разделению капли. В этом случае резервуар остается неподвижным, в то время как последовательность электродов используется для откачивания жидкости из резервуара. Эта втянутая жидкость и резервуар образуют горлышко жидкости, подобное горлышку разделяющейся капли, но более длинное, и при схлопывании этой горловины образуется распределенная капля из вытянутой жидкости. [16] [27] Однако, в отличие от разделения, распыление капель таким способом несовместимо по масштабу и результатам. Нет надежного расстояния, на которое нужно будет вытянуть жидкость из резервуара, чтобы горловина схлопнулась, если она вообще схлопнется. [28] Поскольку это расстояние варьируется, объемы распыляемых капель также будут изменяться в пределах одного устройства.[28]

Из-за этих несоответствий были использованы и предложены альтернативные методы дозирования капель, в том числе вытягивание жидкости из резервуаров с геометрией, которая заставляет более тонкую горловину, [16] [29] с использованием непрерывного и пополняемого канала электросмачивания, [23] и движущихся резервуаров. в углы, чтобы разрезать резервуар посередине. [19] [29] Несколько итераций последнего могут привести к получению капель более управляемого размера.

Манипуляции с каплями [ править ]

Слияние капель [ править ]

Поскольку существующая капля может быть разделена на отдельные капли с помощью электродов (см. « Из существующей капли» ), [20] [16] капли также могут быть объединены в одну каплю с помощью электродов. [30] [16] Используя ту же концепцию, которая применяется для создания новых капель путем разделения существующей капли с помощью электродов, водная капля, находящаяся на незаряженном электроде, может двигаться к заряженному электроду, где капли соединяются и сливаются в одну каплю. [30] [16] Однако объединенная капля не всегда может образовывать круглую форму даже после завершения процесса объединения из-за поверхностного натяжения. [16]Эта проблема может быть решена путем создания супергидрофобной поверхности между каплями и электродами. [30] Капли масла могут быть объединены таким же образом, но капли масла будут двигаться к незаряженным электродам, в отличие от водяных капель. [31]

Транспортировка капель [ править ]

Дискретные капли могут транспортироваться строго контролируемым образом с помощью набора электродов. [32] [33] [31] Таким же образом капли перемещаются с незаряженного электрода на заряженный электрод, или наоборот, капли могут непрерывно перемещаться вдоль электродов путем последовательной подачи энергии на электроды. [34] [31] [16] Поскольку транспортировка капель включает в себя набор электродов, несколько электродов можно запрограммировать для выборочного приложения напряжения к каждому электроду для лучшего контроля над транспортировкой нескольких капель. [34]

Смещение электростатическим возбуждением [ править ]

Приведение в действие трехмерных капель стало возможным благодаря реализации замкнутой системы; эта система содержит каплю размером мкл в несмешивающейся жидкой среде. Затем капля и среда помещаются между двумя электромагнитными пластинами, создавая электромагнитное поле между двумя пластинами. [35] [36] Целью этого метода является перенос капли с нижней плоской поверхности на верхнюю параллельную плоскую поверхность и обратно вниз с помощью электростатических сил. [35] [37] Физику такого срабатывания частиц и перпендикулярного движения можно понять из ранних работ Н. Н. Лебедева и И. П. Скальской. [38]В своих исследованиях они попытались смоделировать электрический заряд Максвелла, приобретаемый идеально круглой проводящей частицей в присутствии однородного магнитного поля, вызванного идеально проводящей и бесконечно растягивающейся поверхностью. [38] Их модель помогает предсказать движение микрокапель в устройстве в направлении Z, поскольку она указывает на величину и направление сил, действующих на микрокаплю. Это можно использовать для точного прогнозирования и корректировки нежелательного и неконтролируемого движения частиц. Модель объясняет, почему отсутствие диэлектрического покрытия на одной из двух поверхностей вызывает изменение заряда внутри капли при контакте с каждым электродом и, в свою очередь, приводит к неконтролируемому отскоку капель между электродами.

Цифровая микрофлюидика (ДМФ) уже была легко адаптирована во многих биологических областях. [39] </ref> [40] [41] Обеспечивая трехмерное движение в DMF, эту технологию можно еще более широко использовать в биологических приложениях, поскольку она может более точно имитировать трехмерное микроокружение. Большим преимуществом использования этого типа метода является то, что он позволяет получить доступ к двум различным средам для капли, что может быть использовано путем разделения микрожидкостных задач между двумя поверхностями. Например, в то время как нижняя плоскость может использоваться для перемещения капель, верхняя пластина может выполнять необходимые химические и / или биологические процессы. [35]Это преимущество может быть реализовано в протоколах практических экспериментов в биологическом сообществе, например, в сочетании с амплификацией ДНК. [42] [37] Это также позволяет уменьшить размер чипа и предоставить исследователям больше свободы в разработке платформ для анализа микрокапель. [35]

Внедорожное срабатывание капель (ATDA) [ править ]

Вездеходная микрофлюидика - это метод, используемый для транспортировки капель жидкости по нетрадиционным поверхностям. [43] В отличие от традиционной микрофлюидической платформы, которая обычно ограничивается плоскими и горизонтальными поверхностями, ATDA позволяет манипулировать каплями над изогнутыми, негоризонтальными и перевернутыми поверхностями. [43] Это стало возможным благодаря включению гибких тонких листов меди и полиимида в поверхность с помощью метода быстрого прототипирования. [43] [44] Это устройство очень хорошо работает со многими жидкостями, включая водные буферы, растворы белков и ДНК, а также неразбавленную бычью сыворотку. [43]ATDA совместим с силиконовым маслом или добавками плюроника, такими как F-68, которые уменьшают неспецифическую абсорбцию и биообрастание при работе с биологическими жидкостями, такими как белки, биологические сыворотки и ДНК. [43] [45] Недостатком такой установки является ускоренное испарение капель. [43] ATDA - это форма открытой цифровой микрофлюидики, и поэтому устройство должно быть помещено во влажную среду, чтобы свести к минимуму испарение капель. [46]

Реализация [ править ]

В одном из различных вариантов микрожидкостных биочипов на основе EWOD, впервые исследованных Cytonix в 1987 году [1] и впоследствии коммерциализированных Advanced Liquid Logic, имеются две параллельные стеклянные пластины. Нижняя пластина содержит набор индивидуально управляемых электродов с рисунком, а верхняя пластина покрыта сплошным заземляющим электродом . Диэлектрической изолятор , покрытый гидрофобным добавляет к пластинам для уменьшения смачиваемой способности поверхности и добавить емкости между каплей и управляющим электродом. Капля, содержащая биохимические образцы и наполнитель, например силиконовое масло., фторированное масло или воздух зажаты между пластинами, и капли перемещаются внутри наполнителя. Чтобы переместить каплю , управляющее напряжение прикладывается к электроду, примыкающему к капле, и в то же время электрод, находящийся непосредственно под каплей, отключается. Изменяя электрический потенциал вдоль линейного ряда электродов, можно использовать электросмачивание для перемещения капель вдоль этой линии электродов.

Приложения [ править ]

Разделение и извлечение [ править ]

Цифровая микрофлюидика может использоваться для разделения и экстракции целевых аналитов. Эти методы включают в себя использование магнитных частиц, [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] жидкостно-жидкостная экстракция , [55] оптический пинцет , [56] и гидродинамические эффекты . [57]

Магнитные частицы [ править ]

Для разделения магнитных частиц капля раствора, содержащего интересующий аналит, помещается на матрицу цифровых микрофлюидических электродов и перемещается за счет изменений зарядов электродов. Капля перемещается к электроду с магнитом на одной стороне массива с магнитными частицами, функционализированными для связывания с аналитом. Затем он перемещается по электроду, магнитное поле снимается, и частицы взвешиваются в капле. Капля закручивается на электродной решетке для обеспечения перемешивания. Магнит снова вводится, частицы иммобилизуются, а капля удаляется. Этот процесс повторяется с буферами для промывки и элюирования для экстракции аналита. [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53][54]

Магнитные частицы , покрытые античеловеческой сыворотка альбумина антител были использованы для выделения человеческого сывороточного альбумина, в качестве доказательства концепции работы иммунопреципитации с использованием цифровой микрофлюидики. 5 Извлечение ДНК из образца цельной крови также выполнялось с помощью цифровой микрофлюидики. 3 Процедура следует общей методологии, как и в случае с магнитными частицами, но включает предварительную обработку на цифровой микрофлюидной платформе для лизиса клеток перед экстракцией ДНК. [49]

Жидкостно-жидкостная экстракция [ править ]

Экстракция жидкость-жидкость может выполняться на цифровом микрофлюидном устройстве с использованием несмешивающихся жидкостей. 9 Две капли, одна из которых содержит аналит в водной фазе, а другая - несмешивающуюся ионную жидкость, присутствуют на электродной решетке. Две капли смешиваются, и ионная жидкость извлекает аналит, и капли легко разделяются. [55]

Оптический пинцет [ править ]

Оптический пинцет также использовался для разделения клеток на капли. Две капли смешиваются на решетке электродов: одна содержит клетки, а другая - питательные вещества или лекарства. Капли смешиваются, а затем с помощью оптического пинцета перемещаются клетки с одной стороны от более крупной капли, прежде чем она разделится. [58] [56] Для более подробного объяснения основных принципов см. Оптический пинцет .

Гидродинамическое разделение [ править ]

Частицы применялись для использования вне магнитной сепарации, с гидродинамическими силами для отделения частиц от основной массы капли. [57] Это выполняется на массивах электродов с центральным электродом и окружающими его «срезами» электродов. Капли добавляются к матрице и закручиваются по кругу, а гидродинамические силы завихрения заставляют частицы агрегироваться на центральном электроде. [57]

Химический синтез [ править ]

Цифровая микрофлюидика (ДМФ) позволяет точно управлять и координировать мелкомасштабные реакции химического синтеза благодаря своей способности контролировать микромасштабные объемы жидких реагентов, что позволяет в целом сократить использование реагентов и количество отходов. [59] Эта технология может быть использована при синтезе таких соединений, как пептидомиметики и индикаторы ПЭТ . [60] [61] [62] ПЭТ- индикаторы требуют количества в нанограммах, и поэтому ДМФ позволяет автоматически и быстро синтезировать индикаторы с эффективностью 90-95% по сравнению с традиционными методами макромасштабирования. [61] [63]

Органические реагенты обычно не используются в DMF, потому что они имеют тенденцию смачивать устройство DMF и вызывать затопление; однако синтез органических реагентов может быть достигнут с помощью методов ДМФА путем переноса органических реагентов через каплю ионной жидкости, что предотвращает затопление органическим реагентом устройства ДМФ. [64] Капли объединяются, вызывая противоположные заряды, притягивая их друг к другу. [65] Это позволяет автоматизировать смешивание капель. Смешивание капель также используется для осаждения кристаллов MOF для печати путем доставки реагентов в лунки и испарения растворов для осаждения кристаллов. [66] Этот метод MOFосаждение кристаллов относительно дешево и не требует обширного роботизированного оборудования. [66]

Клеточная культура [ править ]

Подключение микросхемы DMF для использования в полевых условиях или интерфейсов между кристаллами осуществляется с помощью ручных насосов и резервуаров, которые доставляют микробы, клетки и среду на устройство. [67] Отсутствие обширных насосов и клапанов позволяет использовать сложные многоступенчатые приложения, включающие элементы, выполняемые в простой и компактной системе. [68] В одном приложении микробные культуры были перенесены на чип и позволили расти с использованием стерильных процедур и температуры, необходимой для инкубации микробов. Чтобы подтвердить, что это жизнеспособное пространство для роста микробов, в устройстве был проведен анализ трансформации . [67] Это включает выявление кишечной палочки.к вектору и нагревают бактерии до тех пор, пока они не захватят ДНК. Затем следует запуск геля ДНК, чтобы убедиться, что нужный вектор был поглощен бактериями. Это исследование показало, что ДНК действительно была поглощена бактериями и выражена, как и предполагалось.

Человеческие клетки были также манипулировать в цифровом микрофлюидальном Иммуноцитохимическом в единичных клетки (DISC) , где DMF платформа была использованы для культивирования и использование антител к этикетке фосфорилированных белков в клетке. [69] Затем культивированные клетки удаляют и снимают с чипа для скрининга. Другой метод позволяет синтезировать гидрогели на платформах DMF. В этом процессе используются электроды для доставки реагентов для производства гидрогеля и доставки реагентов для клеточных культур для абсорбции в гель. [62] [45] В гидрогели являются улучшение по сравнению с клеточной культурой 2D , поскольку 3D культуры клеток увеличили межклеточных взаимодействий и CEL-внеклеточный матрикс взаимодействий. [45]Сферические клеточные культуры - еще один метод, разработанный на основе способности ДМФ доставлять капли к клеткам. Применение электрического потенциала позволяет автоматизировать перенос капель непосредственно в культуру висящих клеток. [62] ] [70] Это полезно, так как трехмерная клеточная культура и сфероиды лучше имитируют ткань in vivo, позволяя создавать более биологически релевантные культуры, клетки которых растут во внеклеточном матриксе, аналогичном таковому в организме человека. [70] Еще одним применением платформ DMF в культуре клеток является их способность проводить бесклеточное клонирование in vitro с использованием ПЦР одиночных молекул внутри капель. [71] ПЦРЗатем амплифицированные продукты подтверждаются трансфекцией в дрожжевые клетки и идентификацией белка вестерн-блоттингом. [71]

Проблемы, возникающие при применении в клеточных культурах с использованием DMF, включают адсорбцию белка на полу устройства и цитотоксичность для клеток. Чтобы предотвратить адсорбцию белка на дне платформы, для покрытия поверхности устройства использовали стабилизированное поверхностно-активным веществом силиконовое масло или гексан, а поверх масла или гексана манипулировали каплями. [69] Позже гексан был быстро испарен из культур, чтобы предотвратить токсическое воздействие на культуры клеток. [72] Другим подходом к решению проблемы адгезии белков является добавление добавок Плюроника к каплям в устройстве. [73] Добавки плюроника обычно не цитотоксичны, но было показано, что некоторые из них вредны для культур клеток.[46]

Биологическая совместимость настройки устройства важна для биологических анализов. Наряду с поиском добавок Плюроника, которые не являются цитотоксичными, было выполнено создание устройства, напряжение и разрушающее движение которого не повлияли бы на жизнеспособность клеток. Посредством считывания анализов живых / мертвых было показано, что ни напряжение, необходимое для перемещения капель, ни движение движущихся культур не влияют на жизнеспособность клеток. [46]

Биологическая добыча [ править ]

Биологическое разделение обычно включает пробы большого объема с низкой концентрацией. Это может стать проблемой для цифровой микрофлюидики из-за необходимого небольшого объема пробы. [50] Цифровые микрофлюидные системы можно комбинировать с макрожидкостными системами, предназначенными для уменьшения объема пробы, что, в свою очередь, увеличивает концентрацию аналита. [50] Он следует тем же принципам, что и магнитные частицы для разделения, но включает закачку капли для циркуляции большего объема жидкости вокруг магнитных частиц. [50]Также сообщалось об извлечении аналитов из высушенных образцов мочи. Капля экстракционного растворителя, в данном случае метанола, многократно пропускается через образец высушенной пробы мочи, затем перемещается к конечному электроду, где жидкость извлекается через капилляр и затем анализируется с помощью масс-спектрометрии. [74]

Иммуноанализы [ править ]

Расширенные возможности цифровой микрофлюидики (DMF) по работе с жидкостями позволяют использовать DMF в качестве платформы для иммуноанализа, поскольку устройства DMF могут точно манипулировать небольшими количествами жидких реагентов. Как гетерогенные иммуноанализы (антигены, взаимодействующие с иммобилизованными антителами), так и гомогенные иммуноанализы (антигены, взаимодействующие с антителами в растворе) были разработаны с использованием платформы DMF. [75] Что касается гетерогенных иммуноанализов, DMF может упростить расширенные и интенсивные этапы процедуры, выполняя все этапы доставки, смешивания, инкубации и промывки на поверхности устройства (на чипе). Кроме того, существующие методы и методы иммуноанализа, такие как анализы на основе магнитных шариков, ELISAи электрохимическое обнаружение были включены в платформы иммуноанализа DMF. [76] [77] [78] [79]

Включение анализов на основе магнитных шариков в платформу иммуноанализа DMF было продемонстрировано для обнаружения нескольких аналитов, таких как человеческий инсулин, IL-6 , кардиальный маркер тропонин I (cTnI), тиреотропный гормон (TSH), sTNF-RI. и 17β-эстрадиол. [78] [80] [81] [82] Например, подход на основе магнитных шариков был использован для обнаружения cTnI в цельной крови менее чем за 8 минут. [77] Вкратце, магнитные шарики, содержащие первичные антитела, смешивали с мечеными вторичными антителами, инкубировали и иммобилизовали с помощью магнита для этапов промывки. Затем капля смешивалась с хемилюминесцентным реагентом, и обнаружение сопутствующей ферментативной реакции измерялось на чипе с помощьюфотоумножитель .

Матрица ELISA, обычно используемая для проведения иммуноанализов и других биохимических анализов на основе ферментов, была адаптирована для использования с платформой DMF для обнаружения аналитов, таких как IgE и IgG. [83] [84] В одном примере [76]была проведена серия биоанализов для установления возможностей количественной оценки устройств DMF, включая иммуноферментный анализ на основе ELISA для обнаружения IgE. Суперпарамагнитные наночастицы были иммобилизованы анти-IgE-антителами и флуоресцентно меченными аптамерами для количественного определения IgE с использованием матрицы ELISA. Аналогичным образом, для обнаружения IgG, IgG можно иммобилизовать на чипе DMF, конъюгировать с IgG, меченным пероксидазой хрена (HRP), а затем количественно оценить путем измерения изменения цвета, связанного с образованием продукта реакции между HRP и тетраметилбензидином. [83]

Для дальнейшего расширения возможностей и применения иммуноанализа DMF помимо колориметрического обнаружения (например, ELISA, анализы на основе магнитных шариков) в чипы DMF были включены инструменты электрохимического обнаружения (например, микроэлектроды) для обнаружения аналитов, таких как TSH и вирус краснухи. . [79] [85] [86] Например, Rackus et al. [85] интегрировали микроэлектроды на поверхность чипа из DMF и заменили ранее описанный хемилюминесцентный иммуноанализ IgG [87]с электроактивными видами, что позволяет обнаруживать вирус краснухи. Они покрыли магнитные шарики вирусом краснухи, IgG против краснухи и IgG человека в сочетании с щелочной фосфатазой, которая, в свою очередь, катализировала реакцию переноса электрона, которая была обнаружена микроэлектродами на чипе.

Масс-спектрометрия [ править ]

Объединение цифровой микрофлюидики (ДМФ) и масс-спектрометрии в значительной степени можно разделить на непрямой автономный анализ, прямой автономный анализ и поточный анализ [18], и основными преимуществами такого сочетания являются сокращение использования растворителей и реагентов, а также сокращение времени анализа. [88]

Косвенный автономный анализ - это использование устройств DMF для объединения реагентов и выделения продуктов, которые затем удаляются и вручную переносятся в масс-спектрометр. Этот подход использует ДМФА на этапе подготовки образца, но также создает возможности для контаминации, поскольку для переноса образца требуется ручное вмешательство. В одном примере этого метода трехкомпонентная конденсация Grieco была проведена на чипе и снята с чипа микропипеткой для гашения и дальнейшего анализа. [64]

Прямой автономный анализ - это использование устройств DMF, которые были изготовлены и частично или полностью встроены в масс-спектрометр. Этот процесс по-прежнему считается автономным, однако некоторые постреакционные процедуры могут выполняться вручную (но на микросхеме) без использования цифровых возможностей устройства. Такие устройства чаще всего используются совместно с MALDI-MS . В устройствах прямого отключения на основе MALDI капля должна быть высушена и перекристаллизована вместе с матрицей - операции, которые часто требуют вакуумных камер. [18] [89]Затем чип с кристаллизованным аналитом помещается в MALDI-MS для анализа. Одна проблема, возникающая при связывании MALDI-MS с DMF, заключается в том, что матрица, необходимая для MALDI-MS, может быть очень кислой, что может мешать реакциям на кристалле [90]

Встроенный анализ - это использование устройств, которые подключаются непосредственно к масс-спектрометрам, что исключает любые ручные манипуляции. Для встроенного анализа могут потребоваться специально изготовленные устройства и соединительное оборудование между устройством и масс-спектрометром. [18] Встроенный анализ часто сочетается с ионизацией электрораспылением . В одном примере был изготовлен чип DMF с отверстием, ведущим к микроканалу [91]Этот микроканал, в свою очередь, был подключен к ионизатору с электрораспылением, который излучал непосредственно в масс-спектрометр. Интеграция методов ионизации в окружающей среде, при которых ионы образуются вне масс-спектрометра с небольшой обработкой или без нее, хорошо сочетаются с открытой или полуоткрытой микрофлюидной природой ДМФ и позволяют легко встроить сопряжение между системами ДМФ и МС. Методы внешней ионизации, такие как ионизация поверхностными акустическими волнами (ПАВ), генерируют поверхностные волны на плоской пьезоэлектрической поверхности, которые передают достаточно акустической энергии на границу раздела жидкости, чтобы преодолеть поверхностное натяжение и десорбировать ионы с чипа в масс-анализатор. [92] [18] В некоторых муфтах используется внешний источник высоковольтных импульсов на физическом входе в масс-спектрометр [93]но истинная роль таких дополнений неясна. [94]

Существенным препятствием на пути широкой интеграции ДМФА с масс-спектрометрией является биологическое загрязнение, часто называемое биологическим обрастанием. [95] Высокопроизводительный анализ является значительным преимуществом при использовании систем DMF, [88] но означает, что они особенно подвержены перекрестному загрязнению между экспериментами. В результате связывание ДМФА с масс-спектрометрией часто требует интеграции множества методов для предотвращения перекрестного загрязнения, таких как несколько стадий промывки, [96] [97] биологически совместимых поверхностно-активных веществ [98] и / или супергидрофобных поверхностей для предотвращения капельная адсорбция. [99] [100]В одном примере снижение сигнала перекрестного загрязнения во время характеристики аминокислоты потребовало 4-5 этапов промывки между каждой каплей образца, чтобы интенсивность загрязнения упала ниже предела обнаружения. [97]

Миниатюрные масс-спектрометры [ править ]

Обычные масс-спектрометры часто бывают большими, а также чрезмерно дорогими и сложными в эксплуатации, что привело к повышенной привлекательности миниатюрных масс-спектрометров (MMS) для множества приложений. MMS оптимизированы с точки зрения доступности и простоты эксплуатации, часто не требующие наличия опытных технических специалистов, имеют низкую стоимость производства и достаточно малы по размеру, чтобы обеспечить передачу сбора данных из лаборатории в поле. [101]Эти преимущества часто достигаются за счет снижения производительности, когда разрешение MMS, а также пределы обнаружения и количественного определения часто недостаточны для выполнения специализированных задач. Интеграция DMF с MMS имеет потенциал для значительного улучшения систем MMS за счет увеличения пропускной способности, разрешения и автоматизации при одновременном снижении стоимости растворителя, что позволяет проводить лабораторный анализ с гораздо меньшими затратами. В одном примере использование специальной системы DMF для тестирования мочи на наркотики позволило создать прибор весом всего 25 кг с производительностью, сопоставимой со стандартным лабораторным анализом. [102]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса [ править ]

Спектроскопию ядерного магнитного резонанса (ЯМР) можно использовать в сочетании с цифровой микрофлюидикой (ДМФ) за счет использования микрокатушек ЯМР, которые представляют собой электромагнитные проводящие катушки размером менее 1 мм. Из-за своего размера эти микрокатушки имеют несколько ограничений, напрямую влияющих на чувствительность оборудования, в котором они работают.

Интерфейсы микроканал / микрокатушка, предшествовавшие цифровой микрофлюидике, имели несколько недостатков, например, в том, что многие из них создавали большое количество отходов растворителя и легко загрязнялись. [103] [104] Таким образом, использование цифровой микрофлюидики и ее способности управлять синглетными каплями является многообещающим.

Интерфейс между цифровой микрофлюидикой и ЯМР- релаксометрией привел к созданию таких систем, как те, которые используются для обнаружения и количественной оценки концентраций определенных молекул в микромасштабе [104], причем некоторые такие системы используют двухступенчатые процессы, в которых устройства DMF направляют капли в ЯМР. сайт обнаружения. [105] Также были разработаны вводные системы высокопольного ЯМР и 2D ЯМР в сочетании с микрофлюидикой. [103] В этих системах используются однопластинчатые устройства с ДМФА с микрокатушками ЯМР вместо второй пластины.

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б Шамси М.Х., Чой К., Нг А.Х., Чемберлен, доктор медицины, Уиллер А.Р. (март 2016 г.). «Электрохемилюминесценция на цифровой микрофлюидике для анализа микроРНК» . Биосенсоры и биоэлектроника (Представленная рукопись). 77 : 845–52. DOI : 10.1016 / j.bios.2015.10.036 . PMID  26516684 .
  2. ^ "Duke Microfluidics Lab" . microfluidics.ee.duke.edu . Проверено 22 мая 2017 .
  3. ^ Ким CJ (ноябрь 2001). Микронасос электросмачиванием . Proc. ASME Int. Конгресс и выставка машиностроения. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. IMECE2001 / HTD-24200.
  4. ^ a b c Джайн V, Деварасетти V, Патрикар Р. (июнь 2017 г.). «Влияние геометрии электрода на скорость капель в открытом устройстве на основе EWOD для приложений цифровой микрофлюидики». Журнал электростатики . 87 : 11–18. DOI : 10.1016 / j.elstat.2017.02.006 .
  5. ^ Б с д е е Choi К, Ng АГ, Fobel R, Wheeler AR (2012). «Цифровая микрофлюидика». Ежегодный обзор аналитической химии . 5 : 413–40. Bibcode : 2012ARAC .... 5..413C . DOI : 10,1146 / annurev-anchem-062011-143028 . PMID 22524226 . 
  6. ^ a b c d Ярмарка РБ, Хлыстов А., Портной Т.Д., Иванов В., Эванс Р.Д., Сринивасан В. и др. (2007-01-01). «Химические и биологические применения цифровых микрофлюидных устройств». IEEE Design and Test of Computers . 24 (1): 10–24. CiteSeerX 10.1.1.559.1440 . DOI : 10,1109 / MDT.2007.8 . S2CID 10122940 .  
  7. ^ Шамси MH, Choi K, Ng AH, Чемберлен MD, Wheeler AR (март 2016). «Электрохемилюминесценция на цифровой микрофлюидике для анализа микроРНК» . Биосенсоры и биоэлектроника . 77 : 845–52. DOI : 10.1016 / j.bios.2015.10.036 . PMID 26516684 . 
  8. Перейти ↑ Zhao Y, Xu T, Chakrabarty K (2011-07-01). "Широковещательная адресация электродов и методы планирования для цифровых микрожидкостных биочипов с фиксированным штифтом". IEEE Transactions по автоматизированному проектированию интегральных схем и систем . 30 (7): 986–999. DOI : 10,1109 / TCAD.2011.2116250 . ISSN 0278-0070 . S2CID 4159209 .  
  9. ^ a b Бертье J (2008). Микрокапли и цифровая микрофлюидика . Уильям Эндрю Паб. ISBN 9780815515449. OCLC  719878673 .
  10. ^ Цю PY, Луна H, Toshiyoshi H, Ким CJ, Wu MC (май 2003). «Легкое срабатывание жидкости оптоэлектросмачиванием». Датчики и исполнительные механизмы A: Физические . 104 (3): 222–8. DOI : 10.1016 / S0924-4247 (03) 00024-4 .
  11. ^ Arscott S (2011). «Движение жидкостей со светом: фотоэлектросмачивание полупроводников» . Научные отчеты . 1 : 184. arXiv : 1108.4935 . Bibcode : 2011NatSR ... 1E.184A . DOI : 10.1038 / srep00184 . PMC 3240946 . PMID 22355699 .  
  12. Перейти ↑ Palma C, Deegan RD (март 2018). «Капельный перевод, активируемый Photoelectrowetting». Ленгмюр: Журнал ACS о поверхностях и коллоидах . 34 (10): 3177–3185. DOI : 10.1021 / acs.langmuir.7b03340 . PMID 29457909 . 
  13. ^ Гудман Дж. "Капли воды: сцепление и адгезия воды" . www.appstate.edu . Проверено 21 мая 2017 .
  14. ^ "Смачивание" . web.mit.edu . Проверено 21 мая 2017 .
  15. ^ a b Бертье J (2008). Микрокапли и цифровая микрофлюидика . Уильям Эндрю Паб. ISBN 9780815515449. OCLC  719878673 .
  16. ^ Б с д е е г ч я J к л чо С.К., Луны Н, Ким CJ (февраль 2003 г.). «Создание, транспортировка, резка и слияние капель жидкости с помощью срабатывания на основе электросмачивания для цифровых микрожидкостных схем» (PDF) . Журнал микроэлектромеханических систем . 12 (1): 70–80. DOI : 10.1109 / JMEMS.2002.807467 .
  17. Перейти ↑ Chang J, Kim D, Pak JJ (2011-05-02). «Упрощенное однопластинчатое электросмачивающее устройство наземного типа для транспортировки капель» . Журнал электротехники и технологий . 6 (3): 402–407. DOI : 10,5370 / JEET.2011.6.3.402 . ISSN 1975-0102 . 
  18. ^ а б в г д Кирби А. Э., Уиллер А. Р. (июль 2013 г.). «Цифровая микрофлюидика: новая платформа пробоподготовки для масс-спектрометрии». Аналитическая химия . 85 (13): 6178–84. DOI : 10.1021 / ac401150q . PMID 23777536 . 
  19. ^ a b Teh SY, Lin R, Hung LH, Lee AP (февраль 2008 г.). «Капельная микрофлюидика». Лаборатория на чипе . 8 (2): 198–220. DOI : 10.1039 / B715524G . PMID 18231657 . 
  20. ^ a b Поллак, Майкл Дж .; Ярмарка, Ричард Б .; Шендеров, Александр Д. (2000-09-11). «Электросмачивание срабатываний капель жидкости для микрофлюидных приложений». Письма по прикладной физике . 77 (11): 1725–1726. DOI : 10.1063 / 1.1308534 . ISSN 0003-6951 . 
  21. ^ Nikapitiya, NY Джагат B .; Нахар, Мун Мун; Мун, Хеджин (16.06.2017). «Точное, последовательное и быстрое разделение и дозирование капель при электросмачивании диэлектрической цифровой микрофлюидики» . Письма о микро- и нано-системах . 5 (1). DOI : 10,1186 / s40486-017-0058-6 . ISSN 2213-9621 . 
  22. ^ а б в г Банерджи, Ананда; Лю, Югуан; Хайкенфельд, Джейсон; Папаутский, Ян (2012). «Детерминированное расщепление объемов жидкости в электросмачивающей микрофлюидике». Лаборатория на чипе . 12 (24): 5138. DOI : 10.1039 / c2lc40723j . ISSN 1473-0197 . PMID 23042521 .  
  23. ^ а б Лю, Югуан; Банерджи, Ананда; Папаутский, Ян (10.01.2014). «Точное измерение объема капель и измерение объема с помощью электродов в цифровой микрофлюидике». Микрофлюидика и нанофлюидика . 17 (2): 295–303. DOI : 10.1007 / s10404-013-1318-2 . ISSN 1613-4982 . S2CID 16884950 .  
  24. ^ Vergauwe, Николас; Виттерс, Даан; Аталай, Егермал Т .; Verbruggen, Bert; Вермейр, Стивен; Джейссенс, Фредерик; Пуэрс, Роберт; Ламмертин, Йерун (26 января 2011 г.). «Контроль изменчивости размера капель в цифровой лаборатории на чипе для повышения эффективности биологических анализов». Микрофлюидика и нанофлюидика . 11 (1): 25–34. DOI : 10.1007 / s10404-011-0769-6 . ISSN 1613-4982 . S2CID 93039641 .  
  25. ^ Шамси, Мохташим Х .; Чой, Кихван; Ng, Alphonsus HC; Уилер, Аарон Р. (2014). «Цифровой микрофлюидный электрохимический иммуноферментный анализ». Лабораторный чип . 14 (3): 547–554. DOI : 10.1039 / c3lc51063h . ISSN 1473-0197 . PMID 24292705 .  
  26. ^ Чанг, И-Сянь; Ли, Гво-Бин; Хуанг, Фу-Чун; Чен И-Ю; Лин, младший-Лунг (20 мая 2006 г.). «Интегрированные чипы полимеразной цепной реакции с использованием цифровой микрофлюидики». Биомедицинские микроустройства . 8 (3): 215–225. DOI : 10.1007 / s10544-006-8171-у . ISSN 1387-2176 . PMID 16718406 . S2CID 21275449 .   
  27. ↑ Shih-Kang Fan, Hashi C, Chang-Jin Kim (2003). «Управление множеством капель на сетке N / spl times / M с помощью перекрестной ссылки на схему управления EWOD и упаковку при контакте с давлением». IEEE, шестнадцатая ежегодная международная конференция по микроэлектромеханическим системам, 2003. MEMS-03 Киото : 694–697. DOI : 10.1109 / MEMSYS.2003.1189844 . S2CID 108612930 . 
  28. ^ a b Эльвира К.С., Лезербарроу Р., Эдель Дж., Демелло А. (июнь 2012 г.) «Дозирование капель в цифровых микрофлюидных устройствах: оценка долгосрочной воспроизводимости» . Биомикрофлюидика . 6 (2): 22003–2200310. DOI : 10.1063 / 1.3693592 . PMC 3360711 . PMID 22655007 .  
  29. ^ a b Nikapitiya NJ, You SM, Moon H (2014). «Дозирование и разделение капель электросмачиванием на диэлектрической цифровой микрофлюидике». 2014 IEEE 27-я Международная конференция по микроэлектромеханическим системам (МЭМС) : 955–958. DOI : 10.1109 / MEMSYS.2014.6765801 . ISBN 978-1-4799-3509-3. S2CID  45003766 .
  30. ^ a b c Аккардо, Анджело; Мекарини, Федерико; Леончини, Марко; Брэнди, Фернандо; Ди Кола, Эмануэла; Бургхаммер, Манфред; Рикель, Кристиан; Ди Фабрицио, Энцо (2013). «Быстрое, активное взаимодействие капель: коалесценция и реактивное перемешивание, контролируемое электросмачиванием на супергидрофобной поверхности». Лабораторный чип . 13 (3): 332–335. DOI : 10.1039 / c2lc41193h . ISSN 1473-0197 . PMID 23224020 .  
  31. ^ a b c Ван, Вт; Джонс, ТБ (23.06.2011). «Микрожидкостное срабатывание капель изоляционной жидкости в устройстве с параллельными пластинами». Журнал физики: Серия конференций . 301 : 012057. DOI : 10,1088 / 1742-6596 / 301/1/012057 . ISSN 1742-6596 . 
  32. ↑ Ши-Кан Фан; Хаши, C .; Чанг-Джин Ким (2003). «Манипулирование множеством капель на сетке N × M с помощью перекрестной ссылки на схему управления EWOD и упаковку при контакте с давлением». Шестнадцатая ежегодная международная конференция по микроэлектромеханическим системам, 2003. MEMS-03 Киото. IEEE . IEEE: 694–697. DOI : 10,1109 / memsys.2003.1189844 . ISBN 0-7803-7744-3. S2CID  108612930 .
  33. ^ Ярмарка, Ричард Б .; Хлыстов Андрей; Портной, Тина Д .; Иванов, Владислав; Evans, Randall D .; Шринивасан, Виджай; Pamula, Vamsee K .; Поллак, Майкл Дж .; Гриффин, Питер Б .; Чжоу, Джек (январь 2007 г.). «Химические и биологические применения цифровых микрофлюидных устройств». IEEE Design & Test of Computers . 24 (1): 10–24. DOI : 10,1109 / MDT.2007.8 . hdl : 10161/6987 . ISSN 0740-7475 . S2CID 10122940 .  
  34. ^ а б Банерджи, Ананда; Но, Джу; Лю, Югуан; Стойка, Филипп; Папаутский, Ян (22.01.2015). «Программируемое электросмачивание с каналами и каплями» . Микромашины . 6 (2): 172–185. DOI : 10.3390 / mi6020172 . ISSN 2072-666X . 
  35. ^ a b c d Roux JM, Fouillet Y, Achard JL (март 2007 г.). «Трехмерное смещение капель в микрофлюидных системах электростатическим возбуждением» (PDF) . Датчики и исполнительные механизмы A: Физические . 134 (2): 486–93. DOI : 10.1016 / j.sna.2006.05.012 .
  36. ^ Fouillet Y, Ашар JL (июнь 2004). "Microfluidique discrète et biotechnologie" (PDF) . Comptes Rendus Physique . 5 (5): 577–88. Bibcode : 2004CRPhy ... 5..577F . DOI : 10.1016 / j.crhy.2004.04.004 .
  37. ^ a b Колар П., Ярмарка РБ (2001). Бесконтактная электростатическая штамповка для синтеза ДНК-микрочипов (плакат) . Труды SmallTalk2001. Сан-Диего, США.
  38. ^ a b Лебедев Н. Н., Скальская И. П. (1962). «Сила, действующая на проводящую сферу в области параллельного пластинчатого конденсатора». Советская физ. Tech. Phys . 7 : 268–270.
  39. ^ Велев OD, Прево BG, Бхатт KH (декабрь 2003). «Манипуляция свободными каплями на кристалле». Природа . 426 (6966): 515–6. Bibcode : 2003Natur.426..515V . DOI : 10.1038 / 426515a . PMID 14654830 . S2CID 21293602 .  
  40. ^ Gascoyne PR, Vykoukal JV, Schwartz JA, Anderson TJ, Vykoukal DM, Current KW, McConaghy C, Becker FF, Andrews C (август 2004). «Программируемые жидкостные процессоры на основе диэлектрофореза». Лаборатория на чипе . 4 (4): 299–309. DOI : 10.1039 / b404130e . PMID 15269795 . 
  41. Перейти ↑ Taniguchi T, Torii T, Higuchi T (февраль 2002 г.). «Химические реакции в микрокаплях при электростатическом воздействии на капли в жидких средах». Лаборатория на чипе . 2 (1): 19–23. DOI : 10.1039 / b108739h . PMID 15100855 . 
  42. ^ Коэльо, Беатрис; Вейгас, Бруно; Фортунато, Эльвира; Мартинс, Родриго; Агуас, Хьюго; Игреджа, Руи; Баптиста, Педро В. (2017). «Цифровая микрофлюидика для амплификации нуклеиновых кислот» . Датчики . 17 (7): 1495. DOI : 10,3390 / s17071495 . PMC 5539496 . PMID 28672827 .  
  43. ^ Б с д е е Abdelgawad М, Фрейре SL, Ян H, Wheeler AR (май 2008 г.). «Вездеход капельного срабатывания». Лаборатория на чипе . 8 (5): 672–7. DOI : 10.1039 / b801516c . PMID 18432335 . 
  44. ^ Abdelgawad M, Wheeler AR (январь 2007). «Быстрое прототипирование на медных подложках для цифровой микрофлюидики». Современные материалы . 19 (1): 133–7. DOI : 10.1002 / adma.200601818 .
  45. ^ a b c Джордж С.М., Moon H (март 2015 г.). «Цифровая микрофлюидная трехмерная клеточная культура и платформа для химического скрининга с использованием альгинатных гидрогелей» . Биомикрофлюидика . 9 (2): 024116. DOI : 10,1063 / 1,4918377 . PMC 4401805 . PMID 25945142 .  
  46. ^ a b c Barbulovic-Nad I, Yang H, Park PS, Wheeler AR (апрель 2008 г.). «Цифровая микрофлюидика для клеточных анализов». Лаборатория на чипе . 8 (4): 519–26. DOI : 10.1039 / b717759c . PMID 18369505 . 
  47. ↑ a b Wang Y, Zhao Y, Cho SK (1 октября 2007 г.). «Эффективное капельное разделение магнитных частиц для цифровой микрофлюидики». Журнал микромеханики и микротехники . 17 (10): 2148–2156. Bibcode : 2007JMiMi..17.2148W . DOI : 10.1088 / 0960-1317 / 17/10/029 .
  48. ^ a b Vergauwe N, Vermeir S, Wacker JB, Ceyssens F, Cornaglia M, Puers R, Gijs MA, Lammertyn J, Witters D (июнь 2014 г.). «Высокоэффективный протокол извлечения магнитных частиц на цифровом микрофлюидном чипе». Датчики и исполнительные механизмы B: химические . 196 : 282–291. DOI : 10.1016 / j.snb.2014.01.076 .
  49. ^ a b c Сил Б., Лам С., Ракус Д.Г., Чемберлен, доктор медицины, Лю С., Уиллер А.Р. (октябрь 2016 г.). «Цифровая микрофлюидика для иммунопреципитации». Аналитическая химия . 88 (20): 10223–10230. DOI : 10.1021 / acs.analchem.6b02915 . PMID 27700039 . 
  50. ↑ a b c d e Shah GJ, Kim CC (апрель 2009 г.). «Высокоэффективный магнитный сбор и разделение с помощью мениска для микрофлюидики капель EWOD». Журнал микроэлектромеханических систем . 18 (2): 363–375. DOI : 10.1109 / JMEMS.2009.2013394 . S2CID 24845666 . 
  51. ^ a b Джебраил MJ, Sinha A, Vellucci S, Renzi RF, Ambriz C, Gondhalekar C и др. (Апрель 2014 г.). «Интерфейс между миром и цифровой микрофлюидностью, позволяющий извлекать и очищать РНК из цельной крови человека». Аналитическая химия . 86 (8): 3856–62. DOI : 10.1021 / ac404085p . PMID 24479881 . 
  52. ↑ a b Hung P, Jiang P, Lee E, Fan S, Lu Y (апрель 2015 г.). «Извлечение геномной ДНК из цельной крови с использованием цифровой микрофлюидной (DMF) платформы с магнитными шариками». Микросистемные технологии . 23 (2): 313–320. DOI : 10.1007 / s00542-015-2512-9 . S2CID 137531469 . 
  53. ^ а б Чой К., Нг А. Х., Фобель Р., Чанг-Йен Д. А., Ярнелл Л. Е., Пирсон Е. Л. и др. (Октябрь 2013). «Автоматизированная цифровая микрофлюидная платформа для иммуноанализов на основе магнитных частиц с оптимизацией дизайна экспериментов». Аналитическая химия . 85 (20): 9638–46. DOI : 10.1021 / ac401847x . PMID 23978190 . 
  54. ^ а б Чой К., Бояджи Е., Ким Дж., Сил Б., Баррера-Арбелаез Л., Павлишин Дж., Уилер А. Р. (апрель 2016 г.). «Цифровой микрофлюидный интерфейс между твердофазной микроэкстракцией и жидкостной хроматографией-масс-спектрометрией». Журнал хроматографии A . 1444 : 1–7. DOI : 10.1016 / j.chroma.2016.03.029 . PMID 27048987 . 
  55. ^ a b Wijethunga PA, Nanayakkara YS, Kunchala P, Armstrong DW, Moon H (март 2011 г.). «Микроэкстракция жидкости по каплям на кристалле в сочетании с техникой мониторинга концентрации в реальном времени». Аналитическая химия . 83 (5): 1658–64. DOI : 10.1021 / ac102716s . PMID 21294515 . 
  56. ^ a b Shah GJ, Ohta AT, Chiou EP, Wu MC, Kim CJ (июнь 2009 г.). «Микрожидкостное устройство, управляемое EWOD, интегрированное с оптоэлектронным пинцетом в качестве автоматизированной платформы для выделения и анализа клеток». Лаборатория на чипе . 9 (12): 1732–9. DOI : 10.1039 / b821508a . PMID 19495457 . 
  57. ^ a b c Nejad HR, Samiei E, Ahmadi A, Hoorfar M (2015). «Гидродинамическое разделение частиц под действием силы тяжести в цифровых микрофлюидных системах». RSC Adv . 5 (45): 35966–35975. DOI : 10.1039 / C5RA02068A .
  58. ^ Нойман KC, блок SM (сентябрь 2004). «Оптический треппинг» . Обзор научных инструментов . 75 (9): 2787–809. Bibcode : 2004RScI ... 75.2787N . DOI : 10.1063 / 1.1785844 . PMC 1523313 . PMID 16878180 .  
  59. ^ Гэн H, J Feng, Stabryla LM, Cho SK (март 2017). «Манипуляции со смачиванием диэлектриком для цифровой микрофлюидики: создание, транспортировка, расщепление и слияние капель». Лаборатория на чипе . 17 (6): 1060–1068. DOI : 10.1039 / c7lc00006e . PMID 28217772 . 
  60. ^ Джебраиль МДж, Асем N, Мудрик Ю.М., Драйден М.Д., Лин К, Юдин А. К., Уилер АР (2012-08-01). «Комбинаторный синтез пептидомиметиков с использованием цифровой микрофлюидики». Журнал химии потока . 2 (3): 103–107. DOI : 10,1556 / JFC-D-12-00012 . S2CID 34049157 . 
  61. ^ а б Чен С., Джавед М.Р., Ким Х.К., Лей Дж., Лазари М., Шах Г.Дж. и др. (Март 2014 г.). «Нанесение радиоактивной метки на различные индикаторы позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) с использованием одного цифрового микрожидкостного реактора» . Лаборатория на чипе . 14 (5): 902–10. DOI : 10.1039 / c3lc51195b . PMID 24352530 . 
  62. ^ a b c Джавед М.Р., Чен С., Ким Х.К., Вей Л., Чернин Дж., Ким С.Дж. и др. (Февраль 2014). «Эффективный радиосинтез 3'-дезокси-3'-18F-фтортимидина с использованием электронного микрожидкостного чипа на диэлектрике» . Журнал ядерной медицины . 55 (2): 321–8. DOI : 10,2967 / jnumed.113.121053 . PMC 4494735 . PMID 24365651 .  
  63. ^ Keng PY, Chen S, Ding H, Sadeghi S, Shah GJ, Dooraghi A и др. (Январь 2012 г.). «Микрохимический синтез молекулярных зондов на электронном микрофлюидном устройстве» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 109 (3): 690–5. Bibcode : 2012PNAS..109..690K . DOI : 10.1073 / pnas.1117566109 . PMC 3271918 . PMID 22210110 .  
  64. ^ а б Дюбуа П., Маршан Дж., Фуйе Й., Бертье Дж., Дуки Т., Хассин Ф. и др. (Июль 2006 г.). «Ионная капля жидкости как электронный микрореактор» . Аналитическая химия . 78 (14): 4909–17. DOI : 10.1021 / ac060481q . PMID 16841910 . 
  65. Перейти ↑ Um T, Hong J, Im do J, Lee SJ, Kang IS (август 2016). «Электроуправляемый синтез микрочастиц и цифровая микрофлюидная манипуляция с помощью индуцированного электрическим полем распределения капель в несмешивающиеся жидкости» . Научные отчеты . 6 (1): 31901. Bibcode : 2016NatSR ... 631901U . DOI : 10.1038 / srep31901 . PMC 4989170 . PMID 27534580 .  
  66. ^ a b Виттерс Д., Вергаув Н., Амелут Р., Вермейр С., Де Вос Д., Пуэрс Р. и др. (Март 2012 г.). «Цифровая микрофлюидная высокопроизводительная печать одиночных металлоорганических каркасных кристаллов». Современные материалы . 24 (10): 1316–20. DOI : 10.1002 / adma.201104922 . PMID 22298246 . 
  67. ^ а б Моазами Э., Перри Дж. М., Соффер Дж., Хассер М.С., Ши СК (апрель 2019 г.). «Интеграция интерфейсов World-to-Chip с цифровой микрофлюидикой для бактериальной трансформации и ферментативных анализов» . Аналитическая химия . 91 (8): 5159–5168. DOI : 10.1021 / acs.analchem.8b05754 . PMID 30945840 . 
  68. ↑ Ng AH, Ли BB, Чемберлен, доктор медицины, Уиллер AR (07.12.2015). «Цифровая микрофлюидная клеточная культура». Ежегодный обзор биомедицинской инженерии . 17 (1): 91–112. DOI : 10,1146 / annurev-Bioeng-071114-040808 . PMID 26643019 . 
  69. ^ a b Ng AH, Дин Чемберлен M, Ситу H, Ли V, Уиллер AR (июнь 2015 г.). «Цифровая микрофлюидная иммуноцитохимия в единичных клетках» . Nature Communications . 6 (1): 7513. Bibcode : 2015NatCo ... 6.7513N . DOI : 10.1038 / ncomms8513 . PMC 4491823 . PMID 26104298 .  
  70. ^ Б Aijian AP, Garrell RL (июнь 2015). «Цифровая микрофлюидика для автоматизированной культуры сфероидов висячих капель» . Журнал автоматизации лабораторий . 20 (3): 283–95. DOI : 10.1177 / 2211068214562002 . PMID 25510471 . S2CID 23720265 .  
  71. ^ а б Бен Йехезкель Т., Соперник А, Раз О, Коэн Р., Маркс З., Камара М. и др. (Февраль 2016 г.). «Синтез и бесклеточное клонирование библиотек ДНК с использованием программируемой микрофлюидики» . Исследования нуклеиновых кислот . 44 (4): e35. DOI : 10.1093 / NAR / gkv1087 . PMC 4770201 . PMID 26481354 .  
  72. ↑ Fan SK, Hsu YW, Chen CH (август 2011). «Инкапсулированные капли с дозируемыми и удаляемыми масляными оболочками с помощью электросмачивания и диэлектрофореза». Лаборатория на чипе . 11 (15): 2500–8. DOI : 10.1039 / c1lc20142e . PMID 21666906 . 
  73. ^ «Millipore и HyClone образуют альянс биотехнологических компаний». Мембранные технологии . 2004 (3): 1 марта 2004 DOI : 10.1016 / s0958-2118 (04) 00087-4 . ISSN 0958-2118 . 
  74. ^ Кирби А.Е., Lafrenière Н.М., Seale В, Гендрикс П. И., Поваров Р., Уилер АР (июнь 2014). «Анализ на ходу: количественное определение злоупотребления наркотиками в сухой моче с помощью цифровой микрофлюидики и миниатюрной масс-спектрометрии». Аналитическая химия . 86 (12): 6121–9. DOI : 10.1021 / ac5012969 . PMID 24906177 . 
  75. ^ Ng AH, Uddayasankar U, Wheeler AR (июнь 2010). «Иммуноанализы в микрофлюидных системах. Аналитическая и биоаналитическая химия». Аналитическая и биоаналитическая химия . 397 (3): 991–1007. DOI : 10.1007 / s00216-010-3678-8 . PMID 20422163 . S2CID 30670634 .  
  76. ^ a b Vergauwe N, Witters D, Ceyssens F, Vermeir S, Verbruggen B, Puers R, Lammertyn J (апрель 2011 г.). «Универсальная цифровая микрофлюидная платформа на основе электросмачивания для количественных однородных и гетерогенных биологических анализов». Журнал микромеханики и микротехники . 21 (5): 054026. Bibcode : 2011JMiMi..21e4026V . DOI : 10.1088 / 0960-1317 / 21/5/054026 .
  77. ^ a b Sista R, Hua Z, Thwar P, Sudarsan A, Srinivasan V, Eckhardt A, Pollack M, Pamula V (декабрь 2008 г.). «Разработка цифровой микрофлюидной платформы для тестирования на месте» . Лаборатория на чипе . 8 (12): 2091–104. DOI : 10.1039 / b814922d . PMC 2726010 . PMID 19023472 .  
  78. ↑ a b Ng AH, Choi K, Luoma RP, Robinson JM, Wheeler AR (октябрь 2012 г.). «Цифровая микрофлюидная магнитная сепарация для иммуноанализов на основе частиц». Аналитическая химия . 84 (20): 8805–12. DOI : 10.1021 / ac3020627 . PMID 23013543 . 
  79. ^ а б Шамси М. Х., Чой К., Нг А. Х., Уилер А. Р. (февраль 2014 г.). «Цифровой микрофлюидный электрохимический иммуноферментный анализ». Лаборатория на чипе . 14 (3): 547–54. DOI : 10.1039 / c3lc51063h . PMID 24292705 . 
  80. ^ Систа RS, Экхард А.Е., Srinivasan V, Поллак MG, Паланки S, Pamula В.К. (декабрь 2008). «Гетерогенные иммуноанализы с использованием магнитных шариков на цифровой микрофлюидной платформе» . Лаборатория на чипе . 8 (12): 2188–96. DOI : 10.1039 / b807855f . PMC 2726047 . PMID 19023486 .  
  81. ^ Tsaloglou MN, Jacobs A, Morgan H (сентябрь 2014). «Флуорогенный гетерогенный иммуноанализ на тропонин сердечной мышцы cTnI на цифровом микрофлюидном устройстве». Аналитическая и биоаналитическая химия . 406 (24): 5967–76. DOI : 10.1007 / s00216-014-7997-Z . PMID 25074544 . S2CID 24266593 .  
  82. ↑ Huang CY, Tsai PY, Lee IC, Hsu HY, Huang HY, Fan SK, Yao DJ, Liu CH, Hsu W. (январь 2016 г.). «Высокоэффективный метод экстракции шариков с низким числом шариков для цифрового микрофлюидного иммуноанализа» . Биомикрофлюидика . 10 (1): 011901. DOI : 10,1063 / 1,4939942 . PMC 4714987 . PMID 26858807 .  
  83. ^ а б Чжу Л, Фэн Й, Е Икс, Фэн Дж, Ву И, Чжоу З (сентябрь 2012 г.). «Чип ELISA на основе микрофлюидной платформы EWOD». Журнал адгезии и технологий . 26 (12–17): 2113–24. DOI : 10.1163 / 156856111x600172 . S2CID 136668522 . 
  84. ^ Миллер Е.М., Ng AH, Uddayasankar U, Wheeler AR (январь 2011). «Цифровой микрофлюидный подход к гетерогенным иммуноанализам». Аналитическая и биоаналитическая химия . 399 (1): 337–45. DOI : 10.1007 / s00216-010-4368-2 . PMID 21057776 . S2CID 2809777 .  
  85. ^ a b Ракус Д.Г., Драйден М.Д., Ламанна Дж., Сарагоса А, Лам Б., Келли С.О., Уиллер А.Р. (2015). «Цифровое микрофлюидное устройство со встроенными наноструктурированными микроэлектродами для электрохимических иммуноанализов». Лаборатория на чипе . 15 (18): 3776–84. DOI : 10.1039 / c5lc00660k . PMID 26247922 . 
  86. ^ Диксона С, Нг АГ, Fobel R, Miltenburg МБ, Уилер АР (ноябрь 2016). «Цифровое микрофлюидное устройство с рулонным покрытием и струйной печатью для недорогих миниатюрных диагностических тестов» (PDF) . Лаборатория на чипе . 16 (23): 4560–4568. DOI : 10.1039 / c6lc01064d . PMID 27801455 .  
  87. ↑ Ng AH, Lee M, Choi K, Fischer AT, Robinson JM, Wheeler AR (февраль 2015 г.). «Цифровая микрофлюидная платформа для выявления инфекции краснухи и иммунитета: доказательство концепции» . Клиническая химия . 61 (2): 420–9. DOI : 10,1373 / clinchem.2014.232181 . PMID 25512641 . 
  88. ^ a b Ван X, Йи Л., Мухитов Н., Шрелл А.М., Дхумпа Р., Ропер М.Г. (февраль 2015 г.). «Микрофлюидика-масс-спектрометрия: обзор методов и приложений сочетания» . Журнал хроматографии A . Выбор редакции IX. 1382 : 98–116. DOI : 10.1016 / j.chroma.2014.10.039 . PMC 4318794 . PMID 25458901 .  
  89. ^ Чаттерджи D, Иттерберг AJ, Сын Су, Лоо JA, Garrell RL (март 2010). «Интеграция этапов обработки белка на платформе капельной микрофлюидики для анализа MALDI-MS» . Аналитическая химия . 82 (5): 2095–101. DOI : 10.1021 / ac9029373 . PMID 20146460 . 
  90. ^ Küster СК, Fagerer СР, Verboket ПЭ, Eyer К, Jefimovs К, Р Zenobi, Диттрих PS (февраль 2013 г. ). «Взаимодействие капельной микрофлюидики с матричной лазерной десорбцией / ионизационной масс-спектрометрией: анализ содержания отдельных капель без этикеток». Аналитическая химия . 85 (3): 1285–9. DOI : 10.1021 / ac3033189 . PMID 23289755 . 
  91. ^ Джебраил М.Дж., Ян Х., Мудрик Дж. М., Лафреньер Н. М., Мак-Робертс С., Аль-Дирбаши О. Ю. и др. (Октябрь 2011 г.). «Цифровой микрофлюидный метод анализа сухих пятен крови». Лаборатория на чипе . 11 (19): 3218–24. DOI : 10.1039 / c1lc20524b . PMID 21869989 . 
  92. ↑ Yeo LY, Friend JR (январь 2009 г.). «Сверхбыстрая микрофлюидика с использованием поверхностных акустических волн» . Биомикрофлюидика . 3 (1): 12002. DOI : 10,1063 / 1,3056040 . PMC 2717600 . PMID 19693383 .  
  93. ↑ Heron SR, Wilson R, Shaffer SA, Goodlett DR, Cooper JM (май 2010 г.). «Распыление пептидов поверхностными акустическими волнами в качестве микрофлюидного интерфейса для масс-спектрометрии» . Аналитическая химия . 82 (10): 3985–9. DOI : 10.1021 / ac100372c . PMC 3073871 . PMID 20364823 .  
  94. ↑ Ho J, Tan MK, Go DB, Yeo LY, Friend JR, Chang HC (май 2011). «Бумажный источник микрофлюидных поверхностных акустических волн и источник ионизации для быстрой и чувствительной масс-спектрометрии окружающей среды». Аналитическая химия . 83 (9): 3260–6. DOI : 10.1021 / ac200380q . PMID 21456580 . 
  95. ^ Кирби, Андреа Э .; Уилер, Аарон Р. (18.06.2013). «Цифровая микрофлюидика: новая платформа для подготовки образцов для масс-спектрометрии». Аналитическая химия . 85 (13): 6178–6184. DOI : 10.1021 / ac401150q . ISSN 0003-2700 . PMID 23777536 .  
  96. ^ Чжао, Ян; Чакрабарти, Кришненду (июнь 2010 г.). «Синхронизация операций промывки с маршрутизацией капель для предотвращения перекрестного загрязнения в цифровых микрожидкостных биочипах» . Конференция по автоматизации проектирования : 635–640.
  97. ^ а б Ши, Стив СС; Ян, Хао; Jebrail, Mais J .; Фобел, Райан; Макинтош, Натан; Аль-Дирбаши, Усама Й .; Чакраборти, Пранеш; Уиллер, Аарон Р. (13 марта 2012 г.). «Анализ сухих пятен крови с помощью цифровой микрофлюидики в сочетании с масс-спектрометрией с ионизацией наноэлектроспреем». Аналитическая химия . 84 (8): 3731–3738. DOI : 10.1021 / ac300305s . ISSN 0003-2700 . PMID 22413743 .  
  98. ^ Aijian, Эндрю П .; Чаттерджи, Дебалина; Гаррелл, Робин Л. (19.06.2012). «Обработка белков с фторированной жидкостью и кристаллизация с помощью поверхностно-активных веществ для полностью in situ цифрового микрофлюидного анализа MALDI-MS» . Лаборатория на чипе . 12 (14): 2552–2559. DOI : 10.1039 / C2LC21135A . ISSN 1473-0189 . PMID 22569918 .  
  99. ^ Самьеи, Ehsan; Тебризиан, Марьям; Хоорфар, Мина (22.06.2016). «Обзор цифровой микрофлюидики как портативных платформ для приложений« лаборатория на кристалле »» . Лаборатория на чипе . 16 (13): 2376–2396. DOI : 10.1039 / C6LC00387G . ISSN 1473-0189 . PMID 27272540 .  
  100. ^ Лапьер, Флориан; Пирет, Гаэль; Дробек, Эрве; Мельник, Олег; Гробовщик, Янник; Томи, Винсент; Бухерруб, Рабах (07.05.2011). «Высокочувствительный безматричный масс-спектрометрический анализ пептидов с использованием цифрового микрофлюидного устройства на основе кремниевых нанопроволок» . Лаборатория на чипе . 11 (9): 1620–1628. DOI : 10.1039 / C0LC00716A . ISSN 1473-0189 . PMID 21423926 .  
  101. ^ Оуян, Чжэн; Повара, Р. Грэм (19 июля 2009 г.). «Миниатюрные масс-спектрометры». Ежегодный обзор аналитической химии . 2 (1): 187–214. DOI : 10,1146 / annurev-anchem-060908-155229 . ISSN 1936-1327 . PMID 20636059 .  
  102. ^ Кирби, Андреа Э .; Lafrenière, Nelson M .; Сил, Брендон; Хендрикс, Пол I; Повара, Р. Грэм; Уилер, Аарон Р. (17.06.2014). «Анализ на ходу: количественное определение злоупотребления наркотиками в сухой моче с помощью цифровой микрофлюидики и миниатюрной масс-спектрометрии». Аналитическая химия . 86 (12): 6121–6129. DOI : 10.1021 / ac5012969 . ISSN 0003-2700 . 
  103. ^ a b Swyer I, Soong R, Dryden MD, Fey M, Maas WE, Simpson A, Wheeler AR (ноябрь 2016 г.). «Взаимодействие цифровой микрофлюидики с высокополевой спектроскопией ядерного магнитного резонанса». Лаборатория на чипе . 16 (22): 4424–4435. DOI : 10.1039 / c6lc01073c . PMID 27757467 . 
  104. ^ a b Лей К.М., Мак П.И., Закон М.К., Мартинс Р.П. (август 2015 г.). «Микро-ЯМР-релаксометр размером с ладонь, использующий цифровое микрофлюидное устройство и полупроводниковый трансивер для химической / биологической диагностики» . Аналитик . 140 (15): 5129–37. Bibcode : 2015Ana ... 140.5129L . DOI : 10.1039 / c5an00500k . PMID 26034784 . 
  105. Перейти ↑ Lei KM, Mak PI, Law MK, Martins RP (декабрь 2014 г.). «ЯМР-ДМФА: модульная система ядерного магнитного резонанса-цифровой микрофлюидики для биологических анализов» . Аналитик . 139 (23): 6204–13. Bibcode : 2014Ana ... 139.6204L . DOI : 10.1039 / c4an01285b . PMID 25315808 .