Akustické vyhazování kapiček - Acoustic droplet ejection

Akustické vyhazování kapiček (ADE) používá puls ultrazvuku k pohybu nízkých objemů tekutin (obvykle nanolitrů nebo pikolitrů) bez jakéhokoli fyzického kontaktu. Tato technologie zaměřuje akustickou energii na vzorek tekutiny, aby vyvrhovala kapičky malé jako a pikolitr. Technologie ADE je velmi šetrný proces a lze ji použít k přenosu proteinů, DNA s vysokou molekulovou hmotností a živých buněk bez poškození nebo ztráty životaschopnosti. Díky této vlastnosti je technologie vhodná pro širokou škálu aplikací včetně proteomika a buněčné testy.

Dějiny

Akustické vysunutí kapiček poprvé ohlásil v roce 1927 Robert W. Wood a Alfred Loomis,[1] kdo si všiml, že když byl vysoce výkonný akustický generátor ponořen do olejové lázně, na povrchu oleje se vytvořil val a jako „miniaturní sopka“ vymrštil nepřetržitý proud kapiček. Vlnky, které se objevují ve sklenici vody umístěné na hlasitý reproduktor, ukazují, že akustická energie může být přeměněna na kinetickou energii v kapalině. Pokud je zvuk dostatečně zesílen, kapky z kapaliny vyskočí. Tuto techniku ​​zdokonalil v 70. a 80. letech 20. století xerox a IBM[2] a další organizace, aby poskytly jednu kapičku na vyžádání pro tisk inkoustu na stránku. Dvě kalifornské společnosti EDC Biosystems Inc. a Labcyte Inc. využívají akustickou energii pro dvě samostatné funkce: 1) jako zařízení pro přenos kapaliny a 2) jako zařízení pro audit kapalin.

Vyhazovací mechanismus

K vysunutí kapky generátor měří a přenáší akustickou energii do zdroje dobře. Když je akustická energie zaostřena blízko povrchu kapaliny, vytvoří se hromada kapaliny a kapička se vyvrhne. [Obrázek 1] Průměr kapičkových stupnic nepřímo úměrný frekvenci akustické energie - vyšší frekvence produkují menší kapičky.[3][4] Na rozdíl od jiných zařízení pro přenos kapalin č pipeta tipy, špendlíkové nástroje nebo trysky dotkněte se zdrojové kapaliny nebo cílového povrchu. Metody přenosu kapaliny, které se spoléhají na tvorbu kapiček otvorem, např. Jednorázovými špičkami nebo kapilárními tryskami, vždy ztrácejí přesnost, jak se objem přenosu zmenšuje. Bezdotykový akustický přenos poskytuje a variační koeficient (CV), který je výrazně nižší než u jiných technik a je nezávislý na objemu na testovaných úrovních.

ADE střílí kapičku ze zdroje dobře nahoru na obrácenou přijímací desku umístěnou nad zdrojovou deskou. Kapaliny vyvržené ze zdroje jsou zachyceny suchými deskami v důsledku povrchového napětí. U větších objemů lze několik kapiček rychle vyvrhnout ze zdroje (obvykle 100 až 500 kapiček / s) na místo určení s variačním koeficientem typicky <4% v rozsahu objemu dvou řádů.[5]

Aplikace akustického přenosu

Mezi aplikace, které mohou těžit z vlastností odhazování kapiček, patří následující aplikace:

Viz také

Reference

  1. ^ R. W. Wood; A. L. Loomis (1927). „Fyzikální a biologické účinky vysokofrekvenčních zvukových vln vysoké intenzity“. Filozofický časopis. 4 (22): 417–436.
  2. ^ K. A. Krause (1973). "Zaostřování inkoustové hlavy". Bulletin technických informací IBM. 16 (4): 1168.
  3. ^ R. Ellson; M. Mutz; B. Browning; L. Lee; M.F. Mlynář; R. Papen (2003). "Přenos nízkých objemů nanoliterů mezi mikrojamkové destičky pomocí cílené akustiky - úvahy o automatizaci". Journal of the Association for Laboratory Automation. 8 (5): 29–34. doi:10.1016 / S1535-5535 (03) 00011-X.
  4. ^ R. Ellson (2002). "Pikolitr: umožňující přesný přenos objemů nanolitrů a pikolitrů". Objev drog dnes. 7 (5): 32–34. doi:10.1016 / S1359-6446 (02) 02176-1.
  5. ^ J. Comley (2004). "Pokračující miniaturizace trhu Assay Technologies řídí trh pro dávkování nanolitrů". Svět objevování drog. Léto: 43–54.
  6. ^ Yin, Xingyu; Scalia, Alexander; Leroy, Ludmila; Cuttitta, Christina M .; Polizzo, Gina M .; Ericson, Daniel L .; Roessler, Christian G .; Campos, Olven; Ma, Millie Y .; Agarwal, Rakhi; Jackimowicz, Rick; Allaire, Marc; Orville, Allen M .; Sweet, Robert M .; Soares, Alexei S. (2014). „Zasáhnout cíl: screening fragmentů s akustickou in situ kokrystalizací proteinů plus knihovny fragmentů na mikromezích sběru dat připevněných k pinům“. Acta Crystallographica oddíl D. 70 (5): 1177–1189. doi:10.1107 / S1399004713034603. PMC  4014116. PMID  24816088.