相図の特徴付け液体担体として磁気ビーズを使用しました
Summary
Here, we present a protocol to investigate multi-component phase diagrams using externally controlled magnetic beads as liquid carriers in a lab-in-tube approach. This approach can aid in applications that seek to gather further information on phase change in complex liquid systems.
Abstract
〜1.9μmの平均直径を有する磁性ビーズは、これらの液体のセグメントの位相変化を調査する目的で、チューブに隣接液体セグメント間の液体のマイクロリットル容量を輸送するために使用されました。磁気ビーズは、ビーズの外部に隣接液体セグメント間の空気バルブを埋めることを可能にする、磁石を用いて制御しました。疎水性コーティングは、二つの液体のセグメントの間の分離を強化するために、管の内面に塗布しました。印加磁場は、キャリーオーバー量と呼ばれ、クラスタ内の特定の液体の量を捕捉、磁気ビーズの集合体クラスターを形成しました。蛍光染料は、その後、隣接する液体のセグメント内の蛍光強度を変更し、液体の転送、一連の続いて、一つの液体部分に添加しました。測定された蛍光強度変化の数値解析に基づいて、磁気ビーズの質量あたりのキャリーオーバーの量が判明しています〜2〜3μL/ mgであることを。この液体の少量は、ラボ・イン・チューブアプローチするための装置の実現可能性を高め、数百マイクロリットルの比較的少量の液体セグメントの使用を可能にしました。液体体積の小さな組成変動を適用するこの技術は、水と界面活性剤C12E5（ペンタエチレングリコールモノドデシルエーテル）との二元状態図を分析する従来の方法よりも少ない試料容量で迅速分析に至るまで適用しました。
Introduction
直径1マイクロメートル程度の磁気ビーズ（MBS）は、特に生物医学装置のため、マイクロ流体ベースのアプリケーションでかなり頻繁に1,2を使用されています。これらのデバイスでは、MBは、いくつか例を挙げると、そのような細胞および核酸分離、造影剤、および薬物送達などの機能を提供しています。外部（磁場）の制御および液滴ベースのマイクロフルイディクスの組み合わせは、少量（<100 NL）を使用したイムノアッセイの3コントロールを可能にしました。液体4を処理するために使用される場合、MBはまた、有望であることが示されました。このアプローチは、空気弁で区切られたチューブ内の液体セグメント間の生体分子を輸送するためにMBを使用しています。この方法は、過去に見られる他のより複雑なラボオンチップデバイスほど強力ではありませんが、それははるかに簡単ですし、液体のマイクロリットルサイズのボリュームを処理する能力を提供しません。同様のアプローチは、最近Haseltonのグループによって報告された5および生物医学に応用されていますアッセイ。
この装置の最も重要な側面の一つは、表面張力制御空気弁によって提供される液体のセグメントの分離です。あるMBに接続されている液体のマイクロリットルの容積は、外部印加磁場を使用して液体のセグメント間のこのエアギャップを介して輸送されます。外部磁界の影響下（1.9ミクロンの平均は直径〜0.4から7ミクロンから）微粒子のMBは内の液体をトラップする微細多孔クラスタを作成します。この液体閉じ込めの強さは、次の1つのリザーバからのMBを輸送する際に表面張力の力に耐えるのに十分です。ほとんどのアプローチは、液体のみ6内に含まれる（例えば、バイオマーカーとしての）特定の分子の輸送を必要として、典型的には、この効果は、望ましくありません。しかし、私たちの仕事に見られるように、この効果は、デバイスの正の側面となるために利用することができます。
私たちは、この「ラボ・イン・チューブを利用してきました二元材料系に相図を分析するために、 図1に概略的に示される」アプローチ。それはリッチを提供するので、それは広くなど特に医薬品、食品、化粧品などの産業用途で使用される界面活性剤C12E5は、特性の主な焦点として選択されている、H 2 O / C12E5二元系を調べました探索するフェーズのセット。我々は、この化学物質の混合物の特定の一態様によれば、ある濃度7-9で液体結晶相に、すなわち遷移に焦点を当てています。この遷移は、容易に相境界を強調するために、光学顕微鏡研究において偏光板を組み込むことによって、我々の装置で観察されます。
相図をマッピングできることは、相転移10に関わる動力学を理解するために研究の非常に重要な分野です。正確に溶剤Aと界面活性剤との相互作用を決定する能力ND他のコンポーネントは、それらの複雑さと、多くの異なるフェーズ11に非常に重要です。多くの他の技術は、以前に相変化を特徴づけるために使用されています。従来の手法は、それぞれ異なる濃度からなる、それらは長い処理時間とサンプル量の高い量を必要とする、平衡化することができ、多くのサンプルを作ることを含みます。その後、サンプルは、典型的には、そのような界面活性剤組成物12,13の高解像度を提供し、拡散界面輸送（DIT）、などの光学的方法により分析されます。私たちが利用している方法と同様に、DITの方法は、画像の異なる位相境界に偏光を使用しています。
Protocol
Representative Results
Discussion
相図の調査のための最も一般的な技術では、異なる組成および比率を有する複数のサンプルを調製し、長いプロセスと材料のかなりの量を引き起こす熱力学的平衡に到達する必要があることが必要です。いくつかの課題DITによって解決することができます（拡散界面輸送）方法は、平らな毛細血管および赤外線分析法を用いて、それらのどれも、低コストの投資ですべての問題を解決するこ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors acknowledge many useful discussions with M. Caggioni and support from Proctor and Gamble in the form of an internship for NAB.
Materials
| AccuBead | Bioneer Inc. | TS-1010-1 | Magnetic beads |
| C12E5 Surfactant | Sigma-Aldrich | 76437 | |
| Thermo Scientific Nalgene 890 | Fisher Scientific | 14176178 | |
| Cube Magnet | Apex Magnets | M1CU | |
| Polarizer Film | Edmund Optics | 38-493 | |
| Teflon AF | Dupont | 400s1-100-1 | Fluoropolymer solution |
| Keyacid Red Dye | Keystone | 601-001-49 | Fluorescent dye |
| Luer-Lock | Cole-Parmer | T-45502-12 | Female |
| Luer-Lock | Cole-Parmer | T-45502-56 | Male |
| Syringe | Fisher Scientific | 14-823-435 | 3 mL |
| Syringe Pump | Stoelting | 53130 | |
| Stereo Microscope | Nikon | SMZ-2T | |
| Inverted Microscope | Nikon | Eclipse Ti-U | The filter cube used had an excitation wavelength range from 540-580 nm and a dichroic mirror at 585 nm, allowing for photoemission ranging from 593-668 nm. |
| Balance | Denver Instruments | PI-225D | |
| Microscope-Mounted Camera | Motic | 5000 |
References
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