Акустический выброс капель
Акустический выброс капель (ADE) использует импульс ультразвука для перемещения небольших объемов жидкостей (обычно нанолитров или пиколитров) без какого-либо физического контакта. Эта технология фокусирует акустическую энергию в образце жидкости для выброса капель размером с пиколитр . Технология ADE — очень щадящий процесс, и ее можно использовать для переноса белков, ДНК с высокой молекулярной массой и живых клеток без повреждения или потери жизнеспособности. Эта особенность делает технологию подходящей для широкого спектра приложений, включая протеомику и клеточные анализы.
История
Акустический выброс капель был впервые описан в 1927 году Робертом В. Вудом и Альфредом Лумисом [1] , которые отметили, что когда мощный акустический генератор погружали в масляную ванну, на поверхности масла образовывался холмик, который, подобно «миниатюрному вулкану», выбрасывал непрерывный поток капель. Рябь, которая появляется в стакане воды, помещенном на громкоговоритель, показывает, что акустическая энергия может быть преобразована в кинетическую энергию в жидкости. Если звук достаточно усилить, капли будут выпрыгивать из жидкости. Эта техника была усовершенствована в 1970-х и 1980-х годах Xerox и IBM [2] и другими организациями, чтобы обеспечить подачу одной капли по требованию для печати чернил на странице. Две калифорнийские компании, EDC Biosystems Inc. и Labcyte Inc. (обе теперь приобретены Beckman Coulter ), используют акустическую энергию для двух отдельных функций: 1) как устройство для переноса жидкости и 2) как устройство для аудита жидкости.
Механизм выброса
Для выброса капли преобразователь генерирует и передает акустическую энергию в скважину источника. Когда акустическая энергия фокусируется вблизи поверхности жидкости, образуется холмик жидкости и выбрасывается капля. Диаметр капли обратно пропорционален частоте акустической энергии — более высокие частоты производят более мелкие капли. [3] [4] В отличие от других устройств для переноса жидкости, никакие наконечники пипеток , штифтовые инструменты или насадки не касаются исходной жидкости или поверхностей назначения. Методы переноса жидкости, которые основаны на формировании капель через отверстие, например, одноразовые наконечники или капиллярные насадки, неизменно теряют точность по мере уменьшения объема переноса. Бесконтактный акустический перенос обеспечивает коэффициент вариации (CV), который значительно ниже, чем у других методов, и не зависит от объема на испытанных уровнях.
ADE выстреливает каплей из источника вверх на перевернутую приемную пластину, расположенную над пластиной источника. Жидкости, выбрасываемые из источника, захватываются сухими пластинами из-за поверхностного натяжения. Для больших объемов несколько капель могут быть быстро выброшены из источника (обычно от 100 до 500 капель/сек) в пункт назначения с коэффициентом вариации, как правило, <4% в диапазоне объемов двух порядков. [5]
Применение акустической передачи
Ниже перечислены области применения, в которых можно использовать преимущества акустического выброса капель:
- Высокопроизводительный скрининг [6]
- Микроэлектромеханические системы
- Миниатюризация анализа
- Устранение перекрестного заражения
- Сокращение пластиковых отходов в биологических исследованиях
- Прямая загрузка масс-спектрометров
Смотрите также
- Акустическое испарение капель
- Специальный выпуск журнала «Laboratory Automation»: Развитие научных инноваций с помощью акустического выброса капель
Ссылки
- ^ RW Wood; AL Loomis (1927). «Физические и биологические эффекты высокочастотных звуковых волн большой интенсивности». Philosophical Magazine . 4 (22): 417–436 .
- ^ KA Krause (1973). «Фокусировка струйной головки». IBM Technical Disclosure Bulletin . 16 (4): 1168.
- ^ Р. Эллсон; М. Мутц; Б. Браунинг; Л. Ли; М. Ф. Миллер; Р. Папен (2003). «Передача малых нанолитровых объемов между микролуночными планшетами с использованием сфокусированной акустики – вопросы автоматизации». Журнал Ассоциации по автоматизации лабораторий . 8 (5): 29– 34. doi :10.1016/S1535-5535(03)00011-X.
- ^ Р. Эллсон (2002). «Пиколитр: обеспечение точного переноса нанолитровых и пиколитровых объемов». Drug Discovery Today . 7 (5): 32– 34. doi :10.1016/S1359-6446(02)02176-1.
- ^ J. Comley (2004). «Продолжающаяся миниатюризация аналитических технологий стимулирует рынок нанолитрового дозирования». Drug Discovery World . Лето: 43–54 .
- ^ 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). «Попадание в цель: скрининг фрагментов с акустической in situ совместной кристаллизацией белков плюс библиотеки фрагментов на микросетках для сбора данных, установленных на штырях». Acta Crystallographica Section D. 70 ( 5): 1177– 1189. doi :10.1107/S1399004713034603. PMC 4014116 . PMID 24816088.
