The authors would like to convey their gratitude for the technical support provided by National Synchrotron Radiation Research Center (NSRRC) (Taiwan). The authors are grateful for the financial support provided by the Ministry of Science and Technology of the Republic of China (Taiwan) and the Industrial Technology Research Institute (Taiwan).

Achtung: Für einige Chemikalien (zB Acrylamid, 1,1&#39;-Dichlorethen) in diesen Verfahren verwendet werden , sind akut toxisch und krebserregend. Abrufen aller relevanten Sicherheitsdatenblätter (MSDS) vor der Verwendung. Folgen Sie Praktiken entsprechende Sicherheit bei der Durchführung der Experimente. Hinweis: Sofern nicht anders angegeben, führen alle Verfahren bei Raumtemperatur in einer Klasse 100 Laminar - Flow - Haube. 1. Die Herstellung der Dipole-unterstützte SPE Microchip <ol><li> Herstellung des PMMA Microchip Hinweis: Das Herstellungsprotokoll des Chips auf die an anderer Stelle beschriebenen ähnlich war 8. <ol><li> Zeichnen Sie das Netzwerk Muster des Chips (Abbildung 1 (a)) unter Verwendung von Computer Aided Design (CAD) Software gemäß dem Protokoll des Herstellers. </li><li> Halterung eine PMMA-Platte (350 mm (L) x 20 mm (B) x 2 mm (H)) auf dem Arbeitstisch vonder Laser-Mikrobearbeitungssystem und dann konzentriert die Laserquelle auf der Oberfläche des Blattes PMMA. </li><li> Wählen Sie den Druck in der CAD - Software und stellen Sie dann die Leistung, Geschwindigkeit und Stiftmodus als 45% (4,5 W), 13% (99,06 mm s -1) und VECT über das Bedienfeld des Systems Mikrobearbeitung. Hinweis: Parameter wie Leistung, Geschwindigkeit und Stiftmodus die Kanalfunktionen beeinflussen wurden im Vorfeld untersucht. Das Bewertungsverfahren war ähnlich wie vorgeschlagen von Yuan und Dasa. 17 Die in dieser Studie gewählten Parameter wurden eine geeignete Kanal zur Anpassung an die Leitungen ohne komplizierte wissenschaftliche Zwecke zu Maschine. Man kann eine weitere Bedingung für die Laserbearbeitung entsprechend ihrem Bedarf auswählen. </li><li> Drucken der Muster gezeichnet und dann Maschine die PMMA - Platte durch das Lasermikrobearbeitungssystem gemäß dem Protokoll des Herstellers. 1 (b) </strong&gt; zeigt das Layout des gefertigten Mikrochip. 1 (c) zeigt die Fotografie des Querschnitts der bearbeiteten Platte. Achtung! Brille tragen , wenn das Lasersystem mit schweren Augenschäden für die Laserstrahlung aufgrund der Exposition zu vermeiden. Ein geeignetes Abgassystem wird während der Laserbearbeitung wegen der Produktion von Rauch / Rauch empfohlen. </li><li> Bohren Sie drei 1/16-Zoll Durchmesser Zugangslöchern für einen Probeneinlaß, einem Puffereinlass und einem Eluenten Einlass auf der Bodenplatte und eine für eine konfluente Auslass auf der Abdeckplatte 1 (b). Achtung! Vermeiden Sie Körperkontakt mit dem Bohrmeißel während der Bearbeitungsverfahren um Verletzungen zu vermeiden. Das Tragen von Handschuhen ist verboten, wenn das Bohren. </li><li> Eintauchen der bearbeiteten Platten in 1 l 0,1% (w / v) Natriumdodecylsulfat (SDS) Lösung in 1-L-Becherglas unter Rühren über einen Ultraschalloszillator für 10 min. </li><li> Ersetzen Sie die SDS-Lösung with deionisiertem Wasser und 10 min über einen Ultraschalloszillator agitieren. </li><li> Ersetzen Sie den Rest DI H 2 O mit frischem eine und dann die bearbeiteten Platten in 1 l DI H 2 O unter Rühren über einen Ultraschallschwinger tauchen für 10 min. Danach trocknen jede gereinigt Platte mit einem leichten Stickstoffstrom für 2 min. </li><li> Richten Sie die beiden bearbeiteten Platten mit dem bloßen Auge und dann sandwichartig die beiden Platten zwischen zwei Glasplatten durch Binder Clips. </li><li> Verbinden die beiden Platten unter Kompression bei 105 ° C für 30 min. </li><li> Kühlen Sie das Sandwich auf Umgebungstemperatur und dann die Binderclips und Glasplatten zu entfernen. </li><li> Einsatz 1/16-Zoll Außendurchmesser Poly (etheretherketon) (PEEK) Rohre in die Zugangslöcher und befestigen Sie dann die Leitungen mit einem Zwei-Komponenten-Epoxid-Klebstoff basiert. </li><li> Trocknen der Klebstoff bei Umgebungstemperatur für 12 Stunden. </li></ol></li><li> Änderung des Kanalinnenansicht des PMMA Microchip <br/&gt; . Hinweis: Der folgende Teil bezieht sich mit geringfügigen Änderungen zu veröffentlichten Verfahren 8,18,19 <ol><li> 1 über eine Schlauchpumpe in den Mikrochip 12 h (72 ml insgesamt gelieferte Volumen) - einen gesättigten Natriumhydroxid (NaOH) -Lösung bei einer Flußrate von 100 &amp; mgr; l min liefern. </li><li> Entfernen Sie die Restlösung und dann spülen Sie den Kanal Innenraum mit DI H 2 O mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 100 &amp; mgr; l min - 1 über eine peristaltische Pumpe für 30 min (3 ml insgesamt abgegebene Volumen). </li><li> Entfernen der Rest DI H 2 O und anschließend eine 0,5% (v / v) Salpetersäure (HNO 3) -Lösung in den Mikrochip zu liefern mit einer Flussrate von 100 &amp; mgr; l min - 1 über peristaltische Pumpe 30 min (3 ml insgesamt abgegebene Volumen ). </li><li> Entfernen Sie die Restlösung und dann mit 50% liefern (w / v) Acrylamid - Lösung in den Mikrochip im Dunkeln bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 100 &amp; mgr; l min - 1 via peristaltische Pumpe für 8 h (48 ml insgesamt gelieferte Volumen). </li><li> Entfernen Sie die Restlösung und dann spülen Sie den Kanal Innenraum mit DI H 2 O mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 100 &amp; mgr; l min - 1 über eine peristaltische Pumpe für 30 min (3 ml insgesamt abgegebene Volumen). </li><li> Pumpe Luft in den Rest DI H 2 O mit einer Schlauchpumpe zu entfernen und dann die Abdeckung des Mikrochips mit einer hauseigenen gebauten Photomaske die gewünschte Region des Extraktionskanals ermöglicht dem Licht ausgesetzt werden. Hinweis: Die in-house gebauten Fotomaske eines schwarzen Papier hergestellt wurde (114 mm (L) x 22 mm (B)) , die ein offenes Fenster enthalten (94 mm (L) x 2 mm (W)) ermöglicht die gewünschte Region des Extraktionskanals Licht ausgesetzt werden. </li><li> Herstellung des Cl-haltigen SPE Formation Lösung <ol><li> Spülen Sie die Inhibitor Entfernung SPE-Kartusche mit Ethanol auf mindestens drei Patronenvolumina in Höhe von. </li><li> Spülen Sie die Patrone mit 1,1&#39;-Dichlorethenin Höhe von mindestens drei Patronenvolumina vor der Verwendung. </li><li> Übergeben Sie 1 ml 1,1&#39;-Dichlorethen durch die behandelte Patrone und dann die Fraktion in einem Probenfläschchen (20 ml) sammeln in Aluminiumfolie eingewickelt. </li><li> Hinzufügen 491 ul 1,1&#39;-Dichlorethen in die Lösung, die 12 mg 2,2&#39;-Azobisisobutyronitril (AIBN), 3,18 ml Ethanol und 1,65 ml Hexanen in 100-ml-Glasflasche. </li></ol></li><li> Füllen den Chipkanal mit der Cl-haltigen SPE Bildung Lösung (etwa 200 &amp; mgr; l) durch eine Spritze Injektion und dann belichten den Mikrochip mit ultraviolettem (UV 365) der Bestrahlung mit einer maximalen Emissionswellenlänge von 365 nm für 10 min (Lichtintensität ~ 2.65 mW cm -2). Achtung! Ein geeignetes Abgassystem wird empfohlen, wegen der Erzeugung von Ozon während der UV - Bestrahlung. </li><li> Ersetzen Sie die Restlösung mit einem frischen Cl-haltigen SPE Bildung Lösung (etwa 200 ul) mit einer Spritze injection und setzen dann den Mikrochip wieder 365 - Bestrahlung für 10 min mit UV (Lichtintensität ~ 2,65 mW cm -2). </li><li> Wiederholen Sie Schritt 1.2.9 18-mal. </li><li> Spülen des Kanalinnenraums mit Ethanol bei einer Fließgeschwindigkeit von 100 &amp; mgr; l min - 1 über peristaltische Pumpe 30 min (3 ml insgesamt gelieferte Volumen). die Restlösung mit Schlauchpumpe, speichern Sie die hergestellten Mikrochip in einer Reißverschlusstasche für die spätere Verwendung Nach dem Entfernen. </li></ol></li></ol> 2. Oberflächenprüfung von PMMA Modification <ol><li> Kontaktwinkelanalyse <ol><li> Geschnitten, um eine PMMA-Platte (350 mm (L) x 20 mm (B) x 2 mm (H)) in PMMA Substrate (50 mm (L) x 20 mm (B) x 2 mm (H)) von dem Laser-Mikrobearbeitungssystem . </li><li> Tauchen Sie die PMMA-Substrate in 40 ml gesättigter NaOH-Lösung in 50-ml konischen Röhrchen und dann agitieren der resultierenden Mischungen über einen Schaukelschüttler für 12 Stunden. </li><li> Entfernen Sie die Restlösung und dann spülen Sie die PMMA Substrate mit 40 ml DI H 2 O. </li><li> Tauchen Sie die PMMA - Substrate in 40 ml DI H 2 O und dann agitieren der resultierenden Mischungen über einen Schaukelschüttler für 30 min. </li><li> Entfernen Sie den Rest DI H 2 O. Tauchen Sie die PMMA - Substrate in einem 40 ml von 0,5% (v / v) HNO 3 -Lösung und dann agitieren der resultierenden Mischungen über einen Schaukelschüttler für 30 min. </li><li> Entfernen Sie die restliche Lösung. Tauchen Sie die PMMA-Substrate in 40 ml 50% (w / v) Acrylamid-Lösung und dann agitieren der resultierenden Mischungen über einen Schaukelschüttler im Dunkeln für 8 h. </li><li> Entfernen Sie die Restlösung und dann spülen Sie die PMMA - Substrate , die mit 40 ml DI H 2 O. </li><li> Tauchen Sie die PMMA - Substrate in 40 ml DI H 2 O und dann agitieren der resultierenden Mischungen über einen Schaukelschüttler für 30 min. </li><li> Entfernen Sie den Rest DI H 2 O und dann mit einem leichten Stickstoffstrom für 2 Minuten jedes PMMA - Substrat trocknen. </li><li> Herstellung desCl-haltigen SPE Formation Lösung <ol><li> Spülen Sie die Inhibitor Entfernung SPE-Kartusche mit Ethanol auf mindestens drei Patronenvolumina in Höhe von. </li><li> Spülen Sie die Patrone mit 1,1&#39;-Dichlorethen in Höhe von mindestens drei Patronenvolumina vor der Verwendung. </li><li> Passieren 6 ml 1,1&#39;-Dichlorethen durch die behandelte Patrone und dann die Fraktion in ein Probenfläschchen (20 ml) zu sammeln in Aluminiumfolie eingewickelt. </li><li> Hinzufügen 4,91 ml 1,1&#39;-Dichlorethen in die Lösung, enthaltend 120 mg AIBN, 31,8 ml Ethanol und 16,5 ml Hexanen in 100-ml-Glasflasche. </li></ol></li><li> Auftragen von 2 ml der Cl-haltigen SPE Bildung Lösung auf den Oberflächen der Substrate PMMA und dann die Substrate belichten 365 Bestrahlung für 10 min bis UV (Lichtintensität ~ 2.65 mW cm -2). Achtung! Ein geeignetes Abgassystem wird empfohlen, wegen der Erzeugung von Ozon während der UV - Bestrahlung. </li><li> Ersetzen Sie den Rest solution mit 2 ml frischem Cl-haltigen Formation Lösung SPE und setzen dann die Substrate wieder 365 - Bestrahlung für 10 min mit UV (Lichtintensität ~ 2,65 mW cm -2). </li><li> Wiederholen Sie Schritt 2.1.12 18-mal. </li><li> Entfernen Sie die Restlösung und dann spülen Sie die PMMA-Substrate, die mit 40 ml Ethanol in einem 50 ml konischen Röhrchen. </li><li> Entfernen Sie die Restlösung und dann spülen Sie die PMMA - Substrate , die mit 40 ml DI H 2 O. </li><li> Entfernen Sie den Rest DI H 2 O und dann mit einem leichten Stickstoffstrom für 2 Minuten jedes PMMA - Substrat trocknen. </li><li> Drop 5 ul DI H 2 O auf die PMMA - Substraten und zu bestimmen , durch einen Kontaktwinkelmesser des Kontaktwinkels nach dem Protokoll des Herstellers. Hinweis: Verwenden Sie den Mittelwert aus drei wiederholten Messungen die gemeldeten Kontaktwinkel jeweils zu bestimmen. </li></ol></li><li> Laserablation (LA) -Inductively Plasma-Massen Gekoppelt Spectrometry (ICP-MS) Analyse &lt;/ Strong&gt; <ol><li> Grind 8 g PMMA-Perlen in PMMA-Pulver über einem Mörser und einem Stößel. </li><li> Tauchen Sie die PMMA-Pulver in 40 ml gesättigter NaOH-Lösung in einem 50 ml konischen Röhrchen und dann agitieren der resultierenden Mischungen über einen Schaukelschüttler für 12 Stunden. </li><li> Entfernen Sie die Restlösung durch eine digitale Pipette mit 5 ml Spitzen und dann spülen Sie die PMMA - Pulver mit 40 ml DI H 2 O. </li><li> Tauchen Sie die PMMA - Pulver in 40 ml DI H 2 O und dann agitieren der resultierenden Mischungen über einen Schaukelschüttler für 30 min. </li><li> Entfernen Sie den Rest DI H 2 O. Tauchen Sie die PMMA - Pulver in 40 ml von 0,5% (v / v) HNO 3 -Lösung und dann agitieren der resultierenden Mischungen über einen Schaukelschüttler für 30 min. </li><li> Entfernen Sie die restliche Lösung. Tauchen Sie die PMMA-Pulver in 40 ml 50% (w / v) Acrylamid-Lösung und dann agitieren der resultierenden Mischungen über einen Schaukelschüttler im Dunkeln für 8 h. </li><li> Entfernen Sie die Restlösung und dann spülen Sie das PMMA-Pulver with 40 ml DI H 2 O. </li><li> Tauchen Sie die PMMA - Pulver in 40 ml DI H 2 O und dann agitieren der resultierenden Mischungen über einen Schaukelschüttler für 30 min. </li><li> Entfernen der Rest DI H 2 O und dann backen die PMMA - Pulver bei 60 ° C für 8 Stunden. </li><li> Herstellung des Cl-haltigen SPE Formation Lösung <ol><li> Spülen Sie die Inhibitor Entfernung SPE-Kartusche mit Ethanol auf mindestens drei Patronenvolumina in Höhe von. </li><li> Spülen Sie die Patrone mit 1,1&#39;-Dichlorethen in Höhe von mindestens drei Patronenvolumina vor der Verwendung. </li><li> Pass 16 ml 1,1&#39;-Dichlorethen durch die behandelte Patrone und sammeln dann die Fraktion in einem Probenfläschchen (20 ml) in Aluminiumfolie eingewickelt. </li><li> In 14,73 ml 1,1&#39;-Dichlorethen in die Lösung, die 360 ​​mg AIBN, 95,4 ml Ethanol und 49,5 ml Hexan in einem 250-ml-Glasflasche. </li></ol></li><li> Mischen Sie die PMMA-Pulver mit 6 ml Cl enthaltenden SPE Bildung Lösung in a50 ml konischen Röhrchen und ebenso je 1 ml der Mischung aus konischen Röhrchen in sechs Vertiefungen einer 24-Well-Gewebekulturplatte. </li><li> Decken Sie die Gewebekulturplatte mit einem PMMA - Brett und dann auf die Gewebekulturplatte belichten 365 Bestrahlung für 10 min (Lichtintensität ~ 2,65 mW cm -2) bis UV. Achtung! Ein geeignetes Abgassystem wird empfohlen, wegen der Erzeugung von Ozon während der UV - Bestrahlung. </li><li> Ersetzen Sie die Restlösung mit 1 ml frischem Cl-haltigen SPE Bildung Lösung jeder Vertiefung und dann die Gewebekulturplatte belichten 365 Bestrahlung für 10 min mit UV wieder (Lichtintensität ~ 2,65 mW cm -2). </li><li> Wiederholen Sie Schritt 2.2.13 18-mal. </li><li> Entfernen Sie die Restlösung und dann spülen Sie die PMMA-Pulver in jeder Vertiefung mit 1 ml Ethanol. </li><li> Entfernen Sie die Restlösung und dann spülen Sie die PMMA - Pulver in jeder Vertiefung mit 1 ml DI H 2 O. </li><li> Entfernen Sie die Rest DI H &lt;sub&gt; 2 O und dann die PMMA - Pulver bei 60 ° C für 8 Stunden backen. </li><li> Komprimieren Sie die getrockneten Pulver (1 g) zu einem Pellet über eine hydraulische Pressmaschine und messen dann das Signal für Cl durch eine LA-ICP-MS-System. Hinweis: Das Signal für Cl bei m / z 35 wurde als Indikator für die implantierten C-Cl - Einheiten ausgewählt ist . Ein 193-nm-Laser wurde als Ablation Quelle verwendet. Die Energie, Fluence, Punktgröße, und Wiederholungsrate wurden als 75%, 8,85 J cm -2, 100 &amp; mgr; m und 5 Hz eingestellt. Mindestens 7 wiederholte Messungen für jedes Ergebnis waren nicht erforderlich. Die LA-ICP-MS - Analyseverfahren siehe an anderer Stelle veröffentlichten Verfahren. 20 </li></ol></li><li> Raman - spektroskopische Analyse <ol><li> Führen Sie das Protokoll von Schritt 2.2.1 bis 2.2.17 Schritt. </li><li> Komprimieren Sie die getrockneten Pulver (1 g) zu einem Pellet über eine hydraulische Pressmaschine und nehmen dann die Spektren durch ein Spektrometer Raman. Hinweis: Verwenden Sie einen 780-nm - Laserlinie mit einer maximalen Laserleistung von 100 mW als Anregung mit Licht - Quelle. Verwenden Sie den Bereich des Raman - Spektrums im Bereich von 550 bis 900 cm -1 , die Anheftung der C-Cl - Reste an das PMMA zu untersuchen. </li></ol></li></ol> 3. Charakterisierung des Dipols gestützte SPE Reaction <ol><li> Führen Sie das Protokoll von Schritt 2.2.1 bis 2.2.17 Schritt. </li><li> Tauchen 0,5 g PMMA - Pulver in 5 ml 20% (w / v) Mangannitrat - Tetrahydrat (Mn (NO 3) 2 4H 2 O) Lösung und dann gleich der resultierenden Mischungen mischen mit 5 ml 40 mM Maleat - Pufferlösung. </li><li> Der pH - Wert der resultierenden Gemische zu 8 durch eine reine HNO &amp; sub3 ; -Lösung und anschließend agitieren die Mischungen über einen Schaukelschüttler für 1 Stunde. </li><li> Entfernen Sie die Restlösung und dann backen die PMMA-Pulver bei 60 ° C für 8 Stunden. Speichern die Pulver in 15 ml konischen Röhrchen eingewickelt in Aluminiumfolie für die X-ray absorption nahen Randstruktur (XANES) Analyse. Hinweis: Die Mn K-XANES - Spektren unter Verwendung von 07A und 17c1 Strahlrohre des Nationalen Synchrotron Radiation Research Center (NSRRC, Hsinchu, Taiwan) gesammelt wurden. Elektronenspeicherring wurde mit einer Energie von 1,5 GeV und einem Strom von 100-200 mA betrieben. Ein Si (111) Doppelkristall-Monochromator wurde für die Bereitstellung von hoch monochromatisiert Photonenstrahlen mit einer Energie von 1 bis 15 keV und das Auflösungsvermögen (E / &amp; Dgr; E) von bis zu 5,000.The Photonenenergie, die von Mn-Standards kalibriert wurde, die bekannte Mn unter Verwendung K- Kantenabsorption Wendepunkt bei 6539,0 eV. Der Mn-K-Kante XANES-Spektren im Bereich zwischen 6.530 und 6.570 eV wurden verwendet, um den Dipol-Ion-Wechselwirkungen zur Charakterisierung der vorgeschlagenen SPE Reaktion zu untersuchen. </li></ol>

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C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+Titanium+Dioxide-Coated+Microfluidic-Based+Photocatalyst-Assisted+Reduction+Device+to+Couple+High-Performance+Liquid+Chromatography+with+Inductively+Coupled+Plasma-Mass+Spectrometry+for+Determination+of+Inorganic+Selenium+Species.">Development of a Titanium Dioxide-Coated Microfluidic-Based Photocatalyst-Assisted Reduction Device to Couple High-Performance Liquid Chromatography with Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry for Determination of Inorganic Selenium Species.</a> Anal. Chem. 85 (21), 10091-10098 (2013).</li><li>Carre, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polar+interactions+at+liquid/polymer+interfaces.">Polar interactions at liquid/polymer interfaces.</a> J. Adhes. Sci. Technol. 21 (10), 961-981 (2007).</li><li>Willis, H. A., Zichy, V. J. I., Hendra, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Laser-Raman+and+Infra-red+Spectra+of+Poly(Methyl+Methacrylate).">The Laser-Raman and Infra-red Spectra of Poly(Methyl Methacrylate).</a> Polymer. 10, 737-746 (1969).</li><li>Hendra, P. J., Mwkenzie, J. R., Holliday, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+laser-Raman+spectrum+of+polyvinylidene+chloride.">The laser-Raman spectrum of polyvinylidene chloride.</a> Spectroc. Acta Pt. A-Molec. Biomolec. Spectr. 25 (8), 1349-1354 (1969).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Die detaillierten Verfahren für die Herstellung eines Dipol-unterstützte SPE Mikrochip wurden oben dargestellt. In diesem Abschnitt wird die Nützlichkeit des Modifikationsprotokoll in Bezug auf die Implantation der C-Cl-Gruppen auf dem PMMA und die Durchführbarkeit der Cl-haltigen PMMA, das als Extraktionsmittel für die Bestimmung von Spurenmetallionen verwendet wurde, sind Schritt-für-Schritt beurteilt. Für die Oberflächenprüfungszwecken wurde die Probentyp auf der Grundlage seiner Vereinbarkeit mit dem analytischen Instrumenten ausgewählt. Mit anderen Worten, die Arten von Testproben über ein ähnliches Verfahren hergestellt wurden, in Übereinstimmung mit den Erfordernissen der Analysengeräte bestimmt. Zum Beispiel wurde ein Substrat-Typ Probe für die Messung des Kontaktwinkels verwendet, wohingegen ein Pulver-Packungstyp-Probe für die LA-ICP-MS, Raman-Spektroskopie verwendet wurde und XANES analysiert. Zunächst die Änderung der chemischen Funktionalitäten Attache laufen zu überwachend auf der Oberfläche des PMMA bei der vorgeschlagenen Verfahren eine Kontaktwinkelanalyse des resultierenden Produkts entsprechend jedem Schritt durchgeführt (Abbildung 2). Wie in Figur 2 dargestellt, zeigten die Variationen in der Kontaktwinkel deutlich , dass die Oberflächenveränderungen während des Modifikationsverfahren aufgetreten ist , und der Kontaktwinkel von 80,3 ° ± 0,43 ° , die für das Endprodukt gemessen wurde in Übereinstimmung war mit zuvor berichteten Ergebnissen. 21 Außerdem wurde das Vorhandensein der C-Cl-Gruppen auf dem modifizierten PMMA auch über LA-ICP-MS-Analyse bestätigt. Im Vergleich zu den Ergebnissen , die durch das native PMMA Ablatieren, unterschiedliche Signale für Cl wurden erwartungs beobachtet durch das PMMA Ablatieren modifiziert mit C-Cl - Einheiten (3 (a)). Die Raman-Spektren wurden für eine weitere Validierung der Anheftung der C-Cl-Reste an das PMMA gesammelt. Wie in Figu gezeigtre 3 (b), zwei charakteristische mit dem CCl 2 asymmetrische Streckschwingung zugeordneten Peaks wurden bei 682 cm -1 beobachtet und 718 cm -1 im Spektrum des modifizierten PMMA und das in recht guter Übereinstimmung mit den berichteten Ergebnissen von Willis et al die Befestigung der C-Cl - Reste an die PMMA erfolgreich nach der Modifikation. 22 und Hendra et al. 23. In anderen Worten, erreicht werden konnte. Darüber hinaus ist die Extraktionsmechanismus zu klären, die in dieser Studie vorgeschlagen, wurde die XANES-Analyse eingesetzt. Entsprechend der modifizierten PMMA behandelt mit Mn 2+ -Ionen , wie in Figur 4 angedeutet, können die Wechselwirkungen zwischen den stark elektro C-Cl - Reste und die positiv geladenen Metallionen durch das Vorhandensein der dominanten Absorptionskante im XANES - Spektrum bestätigt werden. Somit würde der Dipol-elektrostatische Wechselwirkungen tatsächlich für tr auf On-Chip-Extraktion angewendet werdenace Metallanalysen. Die detaillierten Analyseergebnisse für Wasserproben aus zwei Flüssen in Taiwan gesammelt haben , an anderer Stelle beschrieben. 16 Nach bestem Wissen und Gewissen, ist dies der erste Versuch , eine innovative Arbeitsstrategie in On-Chip - SPE - Reaktion zur Bestimmung von Spurenmetallionen zu nutzen, und dass die entwickelte Vorrichtung war deutlich widerstandsfähig im Vergleich mit anderen On-Chip - SPE - Techniken (dh mehr als 160 analytischen Arbeiten konnte ohne wesentliche Verschlechterung in Bezug auf die Extraktionseffizienz) erreicht werden. Dennoch, da solche Extraktionsmechanismus hauptsächlich auf die Wechselwirkungen zwischen den stark elektro C-Cl-Reste und die positiv geladenen Metallionen verlassen wurde, wurde die vorgeschlagene Technik erwartet bisher für die Extraktion der negativ geladenen Spezies nicht geeignet zu sein.

Unter dem Gesichtspunkt des Umweltmanagements und Kontaminationsschutz, Spurenmetalle, die eine starke Verschmutzung oder toxikologischen Probleme sind eine weltweite Sorge. Eine entsprechende On-Chip-Probe Vorbehandlungstechnik hat sich als Schlüssel zum Erfolg bei der Verarbeitung und Analyse von tatsächlichen Proben über Chip-basierte Plattformen, weil unerwartete koexistierenden chemischer Spezies in rohen Proben oft die genaue Bestimmung von Analyten in Spuren Mengen behindern weitgehend akzeptiert gleichzeitig ermöglicht Probe. 1 Unter den verfügbaren Techniken ist besonders beliebt , weil diese Technik durchgeführt werden, on-Chip - Festphasenextraktion (SPE), Reinigung und Analyt preconcentration für die Spurenmetallanalysen zur Isolierung von Metallionen aus komplizierten Salz Matrizen äußerst nützlich ist. 2,3 Die Weiterentwicklung der SPE-Techniken auf dem Chip zur Bestimmung von Spurenmetallen verwendet wurde, entwickelt sich stetig. In den frühen Tagen, ter SPE - Chips durch Laden handelsübliche Harze in den Mikrokanälen hergestellt wurden , um die harzs SPE - Einheiten zu konstruieren. 4-7 Diese erforderliche gelegentlich den Analyten derivatisiert , um die Umwandlung von Metallionen in Harz thermotrope Formen zu ermöglichen. 4 Ein alternatives Verfahren zur Herstellung von Chip-basierten SPE - Geräten ist der Chip - Kanal als SPE Sorbens für die Sammlung von Spurenmetallen nach einer einfachen Oberflächenmodifikation zu nutzen. 8 die letzten Jahre haben eine sich abzeichnende Trend Einbeziehung der Einbau von magnetischen Nanopartikeln (MNP) und bestimmte Chemikalien gesehen die funktionelle Gruppen enthalten, das eine wirksame Retention von Metallionen. Im Gegensatz zu kommerziellen Harzen sind die MNP mit Verbindungen modifiziert , wie beispielsweise γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan (γ-MPTS) 9 und aminobenzyl Ethylendiamintetraessigsäure (ABEDTA) 10 , wonach sie in die Mikrokanäle mit Hilfe eines externen Magnetfeldes t gepackto die selektive Extraktion von Metallionen zu erzielen. Obwohl erhebliche Fortschritte bei der Entwicklung der SPE-Techniken auf dem Chip hat erlebt worden, in der Regel die berichteten Techniken entweder auf einen Ionenaustausch oder Chelat funktionieren je. Die Verwendung von Techniken wie diese hat den Nachteil unvermeidbarer Betriebsverfahren erfordern, einschließlich solcher mit Anlage zugeordnet ist, dem Waschen oder der Regeneration, die analytische Leistung aufrechtzuerhalten. Leider erstreckt sich die Notwendigkeit für zusätzliche betriebliche Abläufe nicht nur die Zeit für jede Analyse erforderlich , aber auch Risiken , hohe Leerwerte und nicht reproduzierbaren Ergebnissen führt. 11 Daher ist es eine alternative Strategie arbeitet für die SPE - Techniken auf dem Chip ist zwingend notwendig für die Spurenmetallanalysen. 1993 fand 12 Watt und Chehimi daß Metallionen eine Retentions Tendenz zur Polymermaterialien haben, und dass die meisten Analyten effizient auf einem Chlor (Cl) zurückgehalten -containing polymeres Material, Poly (vinylchlorid) (PVC), außer Natriumionen. Daher wird in 2002 Eboatu et al. 13 , weiter auf der Sequestrierung von einigen toxischen Metall berichtet von Lösungen von PVC. Da dies darauf hin, dass Cl-haltigen polymeren Materialien eine überlegene Eigenschaften für Analyten preconcentration und Salzmatrixeliminierung, Chip-basierte Geräte mit dem Cl-haltigen SPE-Funktionalität wurden eine attraktive Strategie für die Entwicklung eines neuen On-Chip-SPE-Technik zur Bestimmung betrachtet von Metallionen zu verfolgen. Berücksichtigung Materialeigenschaften wie einfache Herstellung, gewünschte chemische / mechanische Eigenschaften und optische Klarheit, 14,15 Diese Studie nutzten Poly (methylmethacrylat) (PMMA) mit einer Mikrovorrichtung herzustellen. Dann wurde der Cl-haltigen SPE - Funktionalität in dem hergestellten Gerät für die Entwicklung eines neuartigen On-Chip - SPE - Technik zur Bestimmung von Spurenmetallionen implantiert. 16 Remarkably, das Vertrauen des innovativen Extraktionsmechanismus auf den Dipol-Ionen-Wechselwirkungen zwischen den stark elektro C-Cl-Einheiten in dem Kanalinneren und den positiv geladenen Metallionen ermöglicht es, Maßnahmen im allgemeinen auf dem Chip SPE Verfahren getroffen zu vermeiden, zu führenden eine dramatische Reduktion von entweder der durch die Verwendung von überschüssigen Reagenzien verursachte Verunreinigung oder den Arbeits zu zusätzlichen Schritte zurückgeführt. Das Protokoll in diesem Beitrag zur Verfügung gestellt werden Forscher aus verschiedenen Bereichen ermöglichen, die Dipol-unterstützte SPE Mikrochip für ihre Arbeit zu fertigen. Detaillierte Charakterisierungsverfahren für die hergestellten Mikrochip werden ebenfalls beschrieben.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1311">
	<tbody>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:383px;">AutoCAD</td>
			<td style="width:231px;">Autodesk</td>
			<td style="width:276px;">N/A</td>
			<td style="width:423px;">http://www.autodesk.com/education/free-software/autocad</td>
		</tr>
		<tr height="80">
			<td height="80" style="height:80px;">Poly(methyl methacrylate) (PMMA) sheet</td>
			<td style="width:231px;">Kun Quan Engineering Plastics</td>
			<td style="width:276px;">N/A</td>
			<td style="width:423px;">350 mm (L) x 20 mm (W) x 2 mm (H). The glass transition temperature (Tg) of PMMA sheets is ranged from 102&#8211;110 &#176;C. The UV transmittance of the PMMA at 365 nm is 91.2%.</td>
		</tr>
		<tr height="52">
			<td height="52" style="height:52px;width:383px;">Micromachining system</td>
			<td style="width:231px;">Laser Life</td>
			<td>LES-10</td>
			<td style="width:423px;">Maximum laser power: 10 W. Maximium engraving speed: 762 mm s&#8722;1.</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:383px;">High-resolution optical microscope</td>
			<td style="width:231px;">Ching Hsing Computer-Tech</td>
			<td style="width:276px;">FS-230</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:383px;">Power Image Analysis system (PIA)</td>
			<td style="width:231px;">Ching Hsing Computer-Tech</td>
			<td style="width:276px;">PIA V16.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:383px;">Multi drilling machines</td>
			<td style="width:231px;">N/A</td>
			<td>LT-848</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:383px;">Deionized water (D. I. H2O)</td>
			<td style="width:231px;">Millipore</td>
			<td>Milli-Q Integral 5 System</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;">Sodium dodecyl sulfate (SDS)</td>
			<td style="width:231px;">J. T. Baker</td>
			<td>4095-04</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:383px;">Ultrasound oscillator</td>
			<td style="width:231px;">Elma</td>
			<td>Transsonic Digital</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:383px;">Glass board</td>
			<td style="width:231px;">N/A</td>
			<td style="width:276px;">N/A</td>
			<td>160 mm (L) x 35 mm (W) x 2 mm (H); fragile</td>
		</tr>
		<tr height="70">
			<td height="70" style="height:70px;">Binder clip</td>
			<td style="width:231px;">SDI</td>
			<td style="width:276px;">0234T-1</td>
			<td style="width:423px;">http://stationery.sdi.com.tw/product_detail.php?Key=322&#38;cID=55&#38;uID=6</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:383px;">Precision oven</td>
			<td style="width:231px;">Yeong Shin</td>
			<td style="width:276px;">DK-45</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="52">
			<td height="52" style="height:52px;">Poly(etheretherketone) (PEEK) tube</td>
			<td style="width:231px;">VICI</td>
			<td style="width:276px;">JR-T-6002 (0.5 mm i.d.); JR-T-6001 (0.25 mm i.d.)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:383px;">Polymer tubing&#160; cutter</td>
			<td style="width:231px;">Upchurch Scientific</td>
			<td style="width:276px;">A-327</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="52">
			<td height="52" style="height:53px;">Two-component epoxy-based adhesive</td>
			<td style="width:231px;">Richwang</td>
			<td style="width:276px;">N/A</td>
			<td style="width:423px;">Skin irritative. The major components are an epoxy resin and a hardener.</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:383px;">Peristaltic pump</td>
			<td style="width:231px;">Gilson</td>
			<td>Minipuls 3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:383px;">Peristaltic tube</td>
			<td style="width:231px;">Gilson</td>
			<td>F117934</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:383px;">Sodium hydroxide (NaOH)</td>
			<td style="width:231px;">Sigma&#8211;Aldrich</td>
			<td style="width:276px;">30620</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:383px;">Nitric acid (HNO3)</td>
			<td style="width:231px;">J. T. Baker</td>
			<td style="width:276px;">959834</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;">Acrylamide (prop-2-enamide, C3H5NO)</td>
			<td style="width:231px;">Sigma&#8211;Aldrich</td>
			<td style="width:276px;">A8887</td>
			<td>Acutely toxic and carcinogenic</td>
		</tr>
		<tr height="78">
			<td height="78" style="height:78px;width:383px;">In-house-built photomask</td>
			<td style="width:231px;">N/A</td>
			<td style="width:276px;">N/A</td>
			<td style="width:423px;">The in-house-built photomask was made of a black paper (114 mm (L) &#215; 22 mm (W)) that contained an open window (94 mm (L) &#215; 2 mm (W)) allowing the desired region</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:383px;">1,1-Dichloroethylene</td>
			<td style="width:231px;">Sigma&#8211;Aldrich</td>
			<td style="width:276px;">163032</td>
			<td>Acutely toxic and carcinogenic</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:383px;">Cartridge</td>
			<td style="width:231px;">Dikma</td>
			<td style="width:276px;">ProElut AL-B&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:383px;">2,2-Azobisisobutyronitrile (AIBN, C8H12N4)</td>
			<td style="width:231px;">Showa Chemical&#160;</td>
			<td style="width:276px;">0159-2130</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:383px;">Ethanol</td>
			<td style="width:231px;">Sigma&#8211;Aldrich</td>
			<td>32221</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:383px;">Hexanes (C6H14)</td>
			<td style="width:231px;">Millinckrodt Chemical</td>
			<td style="width:276px;">5189-08</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="52">
			<td height="52" style="height:52px;width:383px;">&#160;In-house-built irradiation system</td>
			<td style="width:231px;">Great Lighting (UV-A lamp)</td>
			<td style="width:276px;">N/A</td>
			<td style="width:423px;">An opaque box with an UV-A lamp (40 W, maximum emission at 365 nm)</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:383px;">Glass vial</td>
			<td style="width:231px;">Yeong Shin</td>
			<td style="width:276px;">132300019</td>
			<td>Fragile</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:383px;">Aluminum foil</td>
			<td style="width:231px;">Diamond</td>
			<td style="width:276px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="52">
			<td height="52" style="height:52px;">Conical tubes with screw caps</td>
			<td style="width:231px;">labcon</td>
			<td style="width:276px;">3181-345-008 (50 mL); 3131-345-008 (15 mL)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;">Rocking shaker</td>
			<td style="width:231px;">TKS</td>
			<td style="width:276px;">RS-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:383px;">Contact angle meter</td>
			<td style="width:231px;">First Ten Angstroms</td>
			<td>FTA 125</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;">PMMA bead</td>
			<td style="width:231px;">Scientific Polymer Products</td>
			<td style="width:276px;">037A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;">Mortar and pestle, agate&#160;</td>
			<td style="width:231px;">Yeong Shin</td>
			<td style="width:276px;">139000004</td>
			<td>Fragile</td>
		</tr>
		<tr height="52">
			<td height="52" style="height:52px;">Tissue culture plate</td>
			<td style="width:231px;">AdvanGene Life Science Plasticware</td>
			<td style="width:276px;">AGC-CP-24S-50EA</td>
			<td>24-Well, non-treated, sterilized</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;">Hydraulic press</td>
			<td style="width:231px;">Panchum</td>
			<td style="width:276px;">Press-200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:383px;">Laser ablation</td>
			<td style="width:231px;">New Wave Research</td>
			<td>NWR193</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:26px;width:383px;">Inductively coupled plasma-mass spectrometer</td>
			<td style="width:231px;">Agilent Technologies</td>
			<td>Agilent 7500a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="52">
			<td height="52" style="height:52px;width:383px;">Glass bottle</td>
			<td style="width:231px;">DURAN</td>
			<td style="width:276px;">21801245 (100 mL); 21801365 (250 mL)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:383px;">Dispersive Raman spectrometer</td>
			<td style="width:231px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>Nicolet Almega XR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;">Manganese nitrate tetrahydrate (Mn(NO3)2&#215;4H2O)</td>
			<td style="width:231px;">Sigma&#8211;Aldrich</td>
			<td style="width:276px;">63547</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;width:383px;">Maleic acid disodium salt hydrate (C4H4Na2O5)</td>
			<td style="width:231px;">Sigma&#8211;Aldrich</td>
			<td style="width:276px;">M9009</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="78">
			<td height="78" style="height:78px;width:383px;">X-ray absorption near edge structure (XANES)&#160;</td>
			<td style="width:231px;">N/A</td>
			<td style="width:276px;">N/A</td>
			<td style="width:423px;">The Mn K-edge XANES analyses were conducted at 07A and 17C1 beamlines of the National Synchrotron Radiation Research Center (NSRRC) in Taiwan.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication of a dipole-assisted solid phase extraction microchip for trace metal analysis in water samples

Dieses Dokument beschreibt ein Herstellungsprotokoll für eine Dipol-unterstützte Festphasenextraktion (SPE) Mikrochip für die Spurenmetallanalyse in Wasserproben zur Verfügung. Ein kurzer Überblick über die Entwicklung der Chip-basierten SPE Techniken bereitgestellt. Dies wird durch eine Einführung für bestimmte Polymermaterialien und ihre Rolle in SPE gefolgt. Um eine innovative Dipol-assisted SPE-Technik zu entwickeln, ein Chlor (Cl) -haltigen SPE-Funktionalität wurde in eine Poly (methylmethacrylat) (PMMA) Mikrochip implantiert. Hierin diverse Analysetechniken einschließlich Kontaktwinkelanalyse, Raman-Spektroskopie-Analyse und Laserablation-induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie (LA-ICP-MS) -Analyse wurde verwendet, um die Nützlichkeit des Implantationsprotokoll der C-Cl-Gruppen auf dem zu validieren PMMA. Die analytischen Ergebnisse der Röntgenabsorptionsnahen Randstruktur (XANES) -Analyse zeigte auch die Durchführbarkeit der Cl-haltigen PMMA als Extraktionsmedium durch die Dipol verwendetIonen-Wechselwirkungen zwischen den stark elektro C-Cl-Einheiten und den Metallionen positiv geladen.

2 zeigt die Reaktion , die während der Kanaländerungsverfahren des PMMA - Mikrochip auftritt. Kontaktwinkelanalyse wurde verwendet, um die Oberflächenveränderungen während der vorgeschlagenen Verfahren zu überwachen. Eine LA-ICP-MS - System und ein dispersives Spektrometer Raman eingesetzt wurden die erfolgreiche Modifikation der C-Cl - Reste Bildung auf dem PMMA - Substrat (3 (a), (b)) zu verifizieren. Die vorgeschlagene Dipol-assisted SPE Reaktion wurde durch XANES - Analyse (Figur 4) aus. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/53500/53500fig1.jpg" /> Abbildung 1. Die PMMA - Mikrochip. (A) Die Momentaufnahme der Musterdatei für das hergestellte Mikrochip. (B) Layout des hergestellten Mikrochip: S, E und B die Einführung Ports für die Probe, Eluent und buffer Lösungen sind; O steht für die Steckdose. Der schwarze Kreis stellt die gebohrten Zugangsloch für jeden. Die Kanäle für die Einführung der Probe und der Pufferlösungen verwendet, um sowohl einen Winkel von 30 ° mit dem Extraktionskanal gebildet. Die Länge des effektiven Extraktionskanal, der als der Abstand von dem Konvergenzpunkt der Flüsse der Proben- und Pufferlösungen auf die konfluenten Auslass definiert wurde, betrug 94 mm. (C) Die Fotografie des Querschnitts der bearbeiteten Platte. Übernommen aus Ref. 16 mit Genehmigung der Royal Society of Chemistry. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53500/53500fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53500/53500fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/53500/53500fig2.jpg" /> Abbildung 2. Schema der Kanal Modifikation für die PMMA - Mikrochip. Der Einschub photogrAPHS zeigen den Winkel Kontakt zu dem erhaltenen Produkt in Sequenz entspricht. Der Kontaktwinkel wurde unter Verwendung eines Bildes eines Wassertropfens bestimmt. Der Mittelwert von drei wiederholten Messungen wurde für die Bestimmung der berichteten Kontaktwinkel in jedem Fall verwendet werden. Übernommen aus Ref. 16 mit Genehmigung der Royal Society of Chemistry. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53500/53500fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53500/53500fig2large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/53500/53500fig3.jpg" /> Figur 3. Oberflächenprüfung von PMMA - Modifikation. (A) Signal für Cl , erhalten durch sowohl die PMMA Ablatieren und PMMA , modifiziert mit den C-Cl - Reste. Der Einschub zeigt die Positionen der Ablation zu jedem Erhalt Signal entspricht. (B) Raman - Spektren von nativen und modifizierten PMMA. Übernommen aus Ref. 16 mit Genehmigung vonDie Royal Society of Chemistry. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53500/53500fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53500/53500fig3large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Abbildung 4" src="/files/ftp_upload/53500/53500fig4.jpg" /> Abbildung 4. Mn K-XANES - Spektren von PMMA modifizierte und modifizierte PMMA behandelt mit Mn 2+ -Ionen. Die Spektren von modifizierten PMMA wurde als rote Linie dargestellt. Die Wechselwirkungen zwischen den stark elektro C-Cl - Einheiten von modifizierten PMMA und den Mn 2+ -Ionen die Absorptionsspektren gezeigt wurde als blaue Linie dargestellt. Übernommen aus Ref. 16 mit Genehmigung der Royal Society of Chemistry. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53500/53500fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53500/53500fig4large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a>

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Fabrication of a Dipole-assisted Solid Phase Extraction Microchip for Trace Metal Analysis in Water Samples

The fabrication protocol of a dipole-assisted solid phase extraction microchip for the trace metal analysis is presented.

Die Herstellung einer Dipole-unterstützte Festphasenextraktion Microchip für die Spurenanalyse in Wasserproben

This paper describes a fabrication protocol for a dipole-assisted solid phase extraction (SPE) microchip available for trace metal analysis in water ...

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Nanyang Technological University

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8.6K Aufrufe.  National Tsing Hua University. The fabrication protocol of a dipole-assisted solid phase extraction microchip for the trace metal analysis is presented.

Serie: Fabrication of a Dipole-assisted Solid Phase Extraction Microchip for Trace Metal Analysis in Water Samples

Fabrication of Electrochemical-DNA Biosensors for the Reagentless Detection of Nucleic Acids, Proteins and Small Molecules

As medicine is currently practiced, doctors send specimens to a central laboratory for testing and thus must wait hours or days to 
receive the results. Many patients would be better served by rapid, bedside tests. To this end our laboratory and others have developed a versatile, reagentless 
biosensor platform that supports the quantitative, reagentless, electrochemical detection of nucleic acids (DNA, RNA), proteins (including antibodies) and small 
molecules analytes directly in unprocessed clinical and environmental samples. In this video, we demonstrate the preparation and use of several biosensors in this 
"E-DNA" class. In particular, we fabricate and demonstrate sensors for the detection of a target DNA sequence in a polymerase chain reaction mixture, an HIV-specific antibody and the drug cocaine. The preparation procedure requires only three hours of hands-on effort followed by an overnight incubation, and their use requires only minutes.

"E-DNA" sensors, reagentless, electrochemical biosensors that perform well even when challenged directly in blood and other complex matrices, have been adapted to the detection of a wide range of nucleic acid, protein and small molecule analytes. Here we present a general procedure for the fabrication and use of such sensors.

Herstellung von elektrochemischen DNA Biosensoren für die Reagenzienfreier Nachweis von Nukleinsäuren, Proteinen und kleinen Molekülen

As medicine is currently practiced, doctors send specimens to a central laboratory for testing and thus must wait hours or days to 
receive the results. ...

Forschung

Biotechnik

Creating Two-Dimensional Patterned Substrates for Protein and Cell Confinement

Microcontact printing provides a rapid, highly reproducible method for the creation of well-defined patterned substrates.1 While microcontact printing can be employed to directly print a large number of molecules, including proteins,2 DNA,3 and silanes,4 the formation of self-assembled monolayers (SAMs) from long chain alkane thiols on gold provides a simple way to confine proteins and cells to specific patterns containing adhesive and resistant regions. This confinement can be used to control cell morphology and is useful for examining a variety of questions in protein and cell biology. Here, we describe a general method for the creation of well-defined protein patterns for cellular studies.5 This process involves three steps: the production of a patterned master using photolithography, the creation of a PDMS stamp, and microcontact printing of a gold-coated substrate. Once patterned, these cell culture substrates are capable of confining proteins and/or cells (primary cells or cell lines) to the pattern.
The use of self-assembled monolayer chemistry allows for precise control over the patterned protein/cell adhesive regions and non-adhesive regions; this cannot be achieved using direct protein stamping. Hexadecanethiol, the long chain alkane thiol used in the microcontact printing step, produces a hydrophobic surface that readily adsorbs protein from solution. The glycol-terminated thiol, used for backfilling the non-printed regions of the substrate, creates a monolayer that is resistant to protein adsorption and therefore cell growth.6 These thiol monomers produce highly structured monolayers that precisely define regions of the substrate that can support protein adsorption and cell growth. As a result, these substrates are useful for a wide variety of applications from the study of intercellular behavior7 to the creation of microelectronics.8
While other types of monolayer chemistry have been used for cell culture studies, including work from our group using trichlorosilanes to create patterns directly on glass substrates,9 patterned monolayers formed from alkane thiols on gold are straight-forward to prepare. Moreover, the monomers used for monolayer preparation are commercially available, stable, and do not require storage or handling under inert atmosphere. Patterned substrates prepared from alkane thiols can also be recycled and reused several times, maintaining cell confinement.10

Self-assembled monolayers (SAMs) formed from long chain alkane thiols on gold provide well-defined substrates for the formation of protein patterns and cell confinement. Microcontact printing of hexadecanethiol using a polydimethylsiloxane (PDMS) stamp followed by backfilling with a glycol-terminated alkane thiol monomer produces a pattern where protein and cells adsorb only to the stamped hexadecanethiol region.

Erstellen Zweidimensionale Patterned Substrate für Protein-und Zell-Confinement

Microcontact printing provides a rapid, highly reproducible method for the creation of well-defined patterned substrates.1  While microcontact printing ...

Solid-phase Submonomer Synthesis of Peptoid Polymers and their Self-Assembly into Highly-Ordered Nanosheets

Peptoids are a novel class of biomimetic, non-natural, sequence-specific heteropolymers that resist proteolysis, exhibit potent biological activity, and fold into higher order nanostructures. Structurally similar to peptides, peptoids are poly N-substituted glycines, where the side chains are attached to the nitrogen rather than the alpha-carbon. Their ease of synthesis and structural diversity allows testing of basic design principles to drive de novo design and engineering of new biologically-active and nanostructured materials.
Here, a simple manual peptoid synthesis protocol is presented that allows the synthesis of long chain polypeptoids ( up to 50mers) in excellent yields. Only basic equipment, simple techniques (e.g. liquid transfer, filtration), and commercially available reagents are required, making peptoids an accessible addition to many researchers' toolkits. The peptoid backbone is grown one monomer at a time via the submonomer method which consists of a two-step monomer addition cycle: acylation and displacement. First, bromoacetic acid activated in situ with N,N'-diisopropylcarbodiimide acylates a resin-bound secondary amine. Second, nucleophilic displacement of the bromide by a primary amine follows to introduce the side chain. The two-step cycle is iterated until the desired chain length is reached. The coupling efficiency of this two-step cycle routinely exceeds 98% and enables the synthesis of peptoids as long as 50 residues. Highly tunable, precise and chemically diverse sequences are achievable with the submonomer method as hundreds of readily available primary amines can be directly incorporated.
 
Peptoids are emerging as a versatile biomimetic material for nanobioscience research because of their synthetic flexibility, robustness, and ordering at the atomic level. The folding of a single-chain, amphiphilic, information-rich polypeptoid into a highly-ordered nanosheet was recently demonstrated. This peptoid is a 36-mer that consists of only three different commercially available monomers: hydrophobic, cationic and anionic. The hydrophobic phenylethyl side chains are buried in the nanosheet core whereas the ionic amine and carboxyl side chains align on the hydrophilic faces. The peptoid nanosheets serve as a potential platform for membrane mimetics, protein mimetics, device fabrication, and sensors. Methods for peptoid synthesis, sheet formation, and microscopy imaging are described and provide a simple method to enable future peptoid nanosheet designs.

A simple and general manual peptoid synthesis method involving basic equipment and commercially available reagents is outlined, enabling peptoids to be easily synthesized in most laboratories. The synthesis, purification and characterization of an amphiphilic peptoid 36mer is described, as well as its self-assembly into highly-ordered nanosheets.

Solid-Phase Submonomer Synthese von Peptoid Polymere und ihre Self-Assembly in hoch geordneten Nanoschichten

Peptoids are a novel class of biomimetic, non-natural, sequence-specific heteropolymers that resist proteolysis, exhibit potent biological activity, and ...

Cellular Lipid Extraction for Targeted Stable Isotope Dilution Liquid Chromatography-Mass Spectrometry Analysis

The metabolism of fatty acids, such as arachidonic acid (AA) and linoleic acid (LA), results in the formation of oxidized bioactive lipids, including numerous stereoisomers1,2. These metabolites can be formed from free or esterified fatty acids. Many of these oxidized metabolites have biological activity and have been implicated in various diseases including cardiovascular and neurodegenerative diseases, asthma, and cancer3-7. Oxidized bioactive lipids can be formed enzymatically or by reactive oxygen species (ROS). Enzymes that metabolize fatty acids include cyclooxygenase (COX), lipoxygenase (LO), and cytochromes P450 (CYPs)1,8. Enzymatic metabolism results in enantioselective formation whereas ROS oxidation results in the racemic formation of products.
While this protocol focuses primarily on the analysis of AA- and some LA-derived bioactive metabolites; it could be easily applied to metabolites of other fatty acids. Bioactive lipids are extracted from cell lysate or media using liquid-liquid (l-l) extraction. At the beginning of the l-l extraction process, stable isotope internal standards are added to account for errors during sample preparation. Stable isotope dilution (SID) also accounts for any differences, such as ion suppression, that metabolites may experience during the mass spectrometry (MS) analysis9. After the extraction, derivatization with an electron capture (EC) reagent, pentafluorylbenzyl bromide (PFB) is employed to increase detection sensitivity10,11. Multiple reaction monitoring (MRM) is used to increase the selectivity of the MS analysis. Before MS analysis, lipids are separated using chiral normal phase high performance liquid chromatography (HPLC). The HPLC conditions are optimized to separate the enantiomers and various stereoisomers of the monitored lipids12. This specific LC-MS method monitors prostaglandins (PGs), isoprostanes (isoPs), hydroxyeicosatetraenoic acids (HETEs), hydroxyoctadecadienoic acids (HODEs), oxoeicosatetraenoic acids (oxoETEs) and oxooctadecadienoic acids (oxoODEs); however, the HPLC and MS parameters can be optimized to include any fatty acid metabolites13.
Most of the currently available bioanalytical methods do not take into account the separate quantification of enantiomers. This is extremely important when trying to deduce whether or not the metabolites were formed enzymatically or by ROS. Additionally, the ratios of the enantiomers may provide evidence for a specific enzymatic pathway of formation. The use of SID allows for accurate quantification of metabolites and accounts for any sample loss during preparation as well as the differences experienced during ionization. Using the PFB electron capture reagent increases the sensitivity of detection by two orders of magnitude over conventional APCI methods. Overall, this method, SID-LC-EC-atmospheric pressure chemical ionization APCI-MRM/MS, is one of the most sensitive, selective, and accurate methods of quantification for bioactive lipids.

This protocol will demonstrate the extraction and analysis of free and esterified bioactive fatty acids from cells. Fatty acids are accurately quantified using stable isotope dilution, chiral liquid chromatography, electron capture atmospheric chemical ionization multiple reaction monitoring mass spectrometry (SID-LC-ECAPCI-MRM/MS).

Cellular Lipidextraktion für Targeted Stable Isotope Dilution Flüssigchromatographie-Massenspektrometrie-Analyse

The metabolism of fatty acids, such as arachidonic acid (AA) and linoleic acid (LA), results in the formation of oxidized bioactive lipids, including ...

Microfluidic Fabrication of Polymeric and Biohybrid Fibers with Predesigned Size and Shape

A &#8220;sheath&#8221; fluid passing through a microfluidic channel at low Reynolds number can be directed around another &#8220;core&#8221; stream and used to dictate the shape as well as the diameter of a core stream.&#160;Grooves in the top and bottom of a microfluidic channel were designed to direct the sheath fluid and shape the core fluid.&#160;By matching the viscosity and hydrophilicity of the sheath and core fluids, the interfacial effects are minimized and complex fluid shapes can be formed.&#160;Controlling the relative flow rates of the sheath and core fluids determines the cross-sectional area of the core fluid.&#160;Fibers have been produced with sizes ranging from 300 nm to ~1 mm, and fiber cross-sections can be round, flat, square, or complex as in the case with double anchor fibers. Polymerization of the core fluid downstream from the shaping region solidifies the fibers.&#160;Photoinitiated click chemistries are well suited for rapid polymerization of the core fluid by irradiation with ultraviolet light.&#160;Fibers with a wide variety of shapes have been produced from a list of polymers including liquid crystals, poly(methylmethacrylate), thiol-ene and thiol-yne resins, polyethylene glycol, and hydrogel derivatives. Minimal shear during the shaping process and mild polymerization conditions also makes the fabrication process well suited for encapsulation of cells and other biological components.

Two adjacent fluids passing through a grooved microfluidic channel can be directed to form a sheath around a prepolymer core; thereby&#160;determining both shape and cross-section. Photoinitiated polymerization, such as thiol click chemistry, is well suited for rapidly solidifying the core fluid into a microfiber with predetermined size and shape.

Mikrofluidische Herstellung von Polymer- und Biohybridfasern mit vorgefertigter Größe und Form

A &#8220;sheath&#8221; fluid passing through a microfluidic channel at low Reynolds number can be directed around another &#8220;core&#8221; stream and ...

Fabrication of Mechanically Tunable and Bioactive Metal Scaffolds for Biomedical Applications

Biometal systems have been widely used for biomedical applications, in particular, as load-bearing materials. However, major challenges are high stiffness and low bioactivity of metals. In this study, we have developed a new method towards fabricating a new type of bioactive and mechanically reliable porous metal scaffolds-densified porous Ti scaffolds. The method consists of two fabrication processes, 1) the fabrication of porous Ti scaffolds by dynamic freeze casting, and 2) coating and densification of the porous scaffolds. The dynamic freeze casting method to fabricate porous Ti scaffolds allowed the densification of porous scaffolds by minimizing the chemical contamination and structural defects. The densification process is distinctive for three reasons. First, the densification process is simple, because it requires a control of only one parameter (degree of densification). Second, it is effective, as it achieves mechanical enhancement and sustainable release of biomolecules from porous scaffolds. Third, it has broad applications, as it is also applicable to the fabrication of functionally graded porous scaffolds by spatially varied strain during densification.

Bioactive and mechanically reliable metal scaffolds have been fabricated through a method which consists of two processes, dynamic freeze casting for the fabrication of porous Ti, and coating and densification of the Ti scaffolds. The densification process is simple, effective and applicable to the fabrication of functionally graded scaffolds.

Herstellung von mechanisch Tunable und Bioactive Metallgerüste für biomedizinische Anwendungen

Biometal systems have been widely used for biomedical applications, in particular, as load-bearing materials. However, major challenges are high stiffness ...

Identification of Metal Oxide Nanoparticles in Histological Samples by Enhanced Darkfield Microscopy and Hyperspectral Mapping

Nanomaterials are increasingly prevalent throughout industry, manufacturing, and biomedical research. The need for tools and techniques that aid in the identification, localization, and characterization of nanoscale materials in biological samples is on the rise. Currently available methods, such as electron microscopy, tend to be resource-intensive, making their use prohibitive for much of the research community. Enhanced darkfield microscopy complemented with a hyperspectral imaging system may provide a solution to this bottleneck by enabling rapid and less expensive characterization of nanoparticles in histological samples. This method allows for high-contrast nanoscale imaging as well as nanomaterial identification. For this technique, histological tissue samples are prepared as they would be for light-based microscopy. First, positive control samples are analyzed to generate the reference spectra that will enable the detection of a material of interest in the sample. Negative controls without the material of interest are also analyzed in order to improve specificity (reduce false positives). Samples can then be imaged and analyzed using methods and software for hyperspectral microscopy or matched against these reference spectra in order to provide maps of the location of materials of interest in a sample. The technique is particularly well-suited for materials with highly unique reflectance spectra, such as noble metals, but is also applicable to other materials, such as semi-metallic oxides. This technique provides information that is difficult to acquire from histological samples without the use of electron microscopy techniques, which may provide higher sensitivity and resolution, but are vastly more resource-intensive and time-consuming than light microscopy.

Enhanced darkfield microscopy and hyperspectral imaging with spectral mapping enable screening, localization, and identification of nanoscale materials in histological samples with improved speed and accuracy over traditional methods. The goal of this paper is to provide methods for darkfield imaging and hyperspectral mapping of metal oxide nanoparticles in histological samples.

Identifizierung von Metalloxid-Nanopartikeln in histologischen Proben durch verbesserte Dunkelfeldmikroskopie und hyperspektrale Kartierung

Nanomaterials are increasingly prevalent throughout industry, manufacturing, and biomedical research. The need for tools and techniques that aid in the ...

Three-Dimensionally Printed Microfluidic Cross-flow System for Ultrafiltration/Nanofiltration Membrane Performance Testing

Minimization and management of membrane fouling is a formidable challenge in diverse industrial processes and other practices that utilize membrane technology. Understanding the fouling process could lead to optimization and higher efficiency of membrane based filtration. Here we show the design and fabrication of an automated three-dimensionally (3-D) printed microfluidic cross-flow filtration system that can test up to 4 membranes in parallel. The microfluidic cells were printed using multi-material photopolymer 3-D printing technology, which used a transparent hard polymer for the microfluidic cell body and incorporated a thin rubber-like polymer layer, which prevents leakages during operation. The performance of ultrafiltration (UF), and nanofiltration (NF) membranes were tested and membrane fouling could be observed with a model foulant bovine serum albumin (BSA). Feed solutions containing BSA showed flux decline of the membrane. This protocol may be extended to measure fouling or biofouling with many other organic, inorganic or microbial containing solutions. The microfluidic design is especially advantageous for testing materials that are costly or only available in small quantities, for example polysaccharides, proteins, or lipids due to the small surface area of the membrane being tested. This modular system may also be easily expanded for high throughput testing of membranes.&#160;

Design and fabrication of a three-dimensionally (3-D) printed microfluidic cross-flow filtration system is demonstrated. The system is used to test performance and observe fouling of ultrafiltration and nanofiltration (thin film composite) membranes.

Dreidimensional gedruckt Mikrofluidik-Cross-Flow-System für Ultrafiltration / Nanofiltrationsmembran Performance Testing

Minimization and management of membrane fouling is a formidable challenge in diverse industrial processes and other practices that utilize membrane ...

Encapsulating Cytochrome c in Silica Aerogel Nanoarchitectures without Metal Nanoparticles while Retaining Gas-phase Bioactivity

Applications such as sensors, batteries, and fuel cells have been improved through the use of highly porous aerogels when functional compounds are encapsulated within the aerogels. However, few reports on encapsulating proteins within sol&#8211;gels that are processed to form aerogels exist. A procedure for encapsulating cytochrome c (cyt. c) in silica (SiO2) sol-gels that are supercritically processed to form bioaerogels with gas-phase activity for nitric oxide (NO) is presented. Cyt. c is added to a mixed silica sol under controlled protein concentration and buffer strength conditions. The sol mixture is then gelled and the liquid filling the gel pores is replaced through a series of solvent exchanges with liquid carbon dioxide. The carbon dioxide is brought to its critical point and vented off to form dry aerogels with cyt. c encapsulated inside. These bioaerogels are characterized with UV-visible spectroscopy and circular dichroism spectroscopy and can be used to detect the presence of gas-phase nitric oxide. The success of this procedure depends on regulating the cyt. c concentration and the buffer concentration and does not require other components such as metal nanoparticles. It may be possible to encapsulate other proteins using a similar approach making this procedure important for potential future bioanalytical device development.

Encapsulating Cytochrome c in Silica Aerogel Nanoarchitectures without Metal Nanoparticles while Retaining Gas-phase Bioactivity

This procedure describes how to encapsulate cytochrome c (cyt. c) in silica (SiO2) sol-gels, process these gels to form bioaerogels, and use these bioaerogels to rapidly recognize nitric oxide (NO) through a gas-phase reaction. This type of protocol may aid in the future development of biosensors or other bioanalytical devices.

Einkapseln Cytochrome<em&gt; c</em&gt; In Silica Aerogel-Nanoarchitekturen ohne Metallnanopartikel unter Beibehaltung der Gasphase Bioaktivität

Applications such as sensors, batteries, and fuel cells have been improved through the use of highly porous aerogels when functional compounds are ...

Production of Metal Nanoparticles by Pulsed Laser-ablation in Liquids: A Tool for Studying the Antibacterial Properties of Nanoparticles

The emergence of multidrug-resistant bacteria is a global clinical concern leading some to speculate about our return to a "pre-antibiotics" era of medicine. In addition to efforts to identify novel small-molecule antimicrobial drugs, there has been great interest in the use of metal nanoparticles as coatings for medical devices, wound dressings, and consumer packaging, due to their antimicrobial properties. The wide variety of methods available for nanoparticle synthesis results in a broad spectrum of chemical and physical properties which can affect antibacterial efficacy. This manuscript describes the pulsed laser-ablation in liquids (PLAL) method to create nanoparticles. This approach allows for the fine tuning of nanoparticle size, composition, and stability using post-irradiation methods as well as the addition of surfactants or volume excluders. By controlling particle size and composition, a large range of physical and chemical properties of metal nanoparticles can be explored which may contribute to their antimicrobial efficacy thereby opening new avenues for antibacterial development.

The antimicrobial properties of metals such as copper and silver have been recognized for centuries. This protocol describes pulsed laser-ablation in liquids, a method of synthesizing metal nanoparticles that provides the ability to fine tune the properties of these nanoparticles to optimize their antimicrobial effects.

Herstellung von Metallnanopartikeln durch gepulste Laserablation in Flüssigkeiten: Ein Werkzeug zum Studium der antibakteriellen Eigenschaften von Nanopartikeln

The emergence of multidrug-resistant bacteria is a global clinical concern leading some to speculate about our return to a "pre-antibiotics" era of ...