دانلود رایگان ترجمه مقاله طیف سنجی در الکتروفورز ریزتراشه (ساینس دایرکت – الزویر 2018)

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

در اینجا رویکردی برای ترکیب الکتروفورز ریزتراشه (MCE) و SERS برروی یک سوبسترا ارائه نموده ایم. طرح پیشنهادی تراشه شیشه ای MCE شامل دو کانال متقارن جانبی برای ورود نانو ذرات نقره پس از جداسازی الکتروفورزی است. نانوذرات به وسیله انتشار محوری با جریان آنالیت ها مخلوط می شود. و در نتیجه ریسک بالقوه گسترش منطقه که در میکسرهای جریان آشفته وجود دارد را محدود می کند. دو کانال جانبی (به جای یک کانال) باعث توزیع سریع و همگون NPها در کانال شده امکان افزودن یک افزودنی ثانویه (مثل عامل تجمع) برا پیشبرد تشخیص SERS را فراهم می کند. ویژگی ها و پتانسیل دستگاه توسعه یافته با استفاده از یک محلول مدل از سه رودامین مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت سیستم برای شناسایی یک ترکیب در یک مخلوط پیچیده نمونه ذایی به کار برده شد.

2. مواد و روش ها
2.1. ساخت دستگاه میکروفلوئید
تراشه های میکروفلوئید برای آنالیز MCE-SERS آماده شد. این تراشه ها از دو تیغه شیشه ای سدیم آهک به ضخامت 1mm تشکیل شده است (76*26mm). فوتولیتوگرافی معمولی و به دنبال آن یک روش اچینگ مرطوب و با دمای بالا انجام شد. جهت مشاهده شرح مفصل فرایند ساخت و پارامترهای دستگاه، اطلاعات پشتیبانی را ببینید. ساختار دستگاه ساخته شده را می توان بر اساس عملکرد آن به 4 قسمت تقسیم کرد: (1) منافذ نمونه برداری برای تزریق پاششی (2) کانالی برای جداسازی MCE (3) اتصال متقارن برای ورود افزودنی های SERS (4) منطقه تشخیص طراحی کلی در شکل 1 نشان داده شده است.

2.2. تشخیص MCE با فلوئور سانس و SERS
جداسازی MCE در 20mm از 3-(N- مورفولینور) پروپان سولفونیک اسید (MOPS) بافر (سیگما آلدریچ،USA) به عنوان الکترولیت پس زمینه (BGE) که در PH=6.5 تنظیم شده بود انجام شد. جهت آزمایش با محلول نمونه رودامین، 10% ایزوپروپانول (مرک، آلمان) به BGE افزوده شد. جهت جلوگیری از تغییر ایزوپروپانول در اثر تبخیر، این BGE قبل از هر آنالیز تهیه می شد. به منظور بازسازی سطح شیشه، بین هر آنالیز تراشه توسط 1M از HNO3 (مرک، آلمان) و 0.1 M NaOH (سیگما آلدریچ، USA) شسشه شد. در حین آنالیز MCE، دستگاه میکروفلوئیدی به منظور دستیابی به تزریق انحصاری نمونه و نیز جداسازی الکتروفورزی در پتانسیل داده شده در جدول 1 نگه داشته شد. ولتاژ توسط دو منبع تغذیه (FUGelectronik GmbH آلمان) و از طریق 6 الکترود که توسط پیچ های تفلون به یک صفحه الکترود پلاستیکی متصل شده بود، فراهم گردید.
برای آزمایش MCE با فلوئورسانس، تراشه میکروفلوئیدی روی یک میکروسکوپ IX-70(المپس- ژاپن)مجهز به هدف 40 برابر قرار داده شد. بریا برانگیخته سازی نمونه یک لامپ جیوه (HBO 103 w/s, osrom) به همراه یک فیلتر مکعبی U-MSWB2 (المپس،ژاپن) با ex:420-480nm و em>520nm و آینه کروی: 500nm مورد استفاده قرار گرفت. سیگنال های فلوئورسانس به وسیله یک لوله چندگانه آلمانH 9307-03,Hama matsu, جمع آوری شده و به وسیله نرم افزار Charity (جمهوری چک Data Apex,) و با سرعت دریافت 25Hz، ثبت شد.
در آزمایش های MCE,SERS تراشه میکروفلوئیدی روی میکروسکوپ اپی فلوئور سانس Ix-71 (ژاپن olymis) که بخشی از یک سیستم رامان بود، قرار داده شد. ابزار رامان با استفاده از یک لیزر 473نانو متری (50 مگا وات، کوپولت،سوئد) با وضوح 40 مگاپیکسل در مرکز کانال تراشه قرار گرفت (ژاپن، olmpis). طیف رامان به وسیله یک ریزپردازنده Action sp2750 (تجهیزات پرینسون، USA) با بزرگنمایی 600 خطی ضبط گردید. زمان انباشت در 250ms تنظیم شد که برای منطقه آنالیت ارائه شده بیش از 7 نقطه داده را به دست می دهد.

2.3. نانو ذرات نقره
(Ag-Nps)
نانو ذرات نقره با توجه به پروتکل Lee-Meisel بر اساس کاهش نیترات نقره (Sigma-Aldrich,USA) با سدیم سیترات دی هیدراته، سنتز شد. سوسپانسیون های کلوئیدی حاصل از جذب ماکسیم 430nm و لظت نقره 0.11 mg/ml بود.

تکرار پذیری سنتز نانو ذرات با استفاده اندازه گیری حاصل از سه آزمایش نانو پیوسته کلوئیدی، با استفاده از طیف سنج UV-vis ارزیابی شد. از آنجاییکه توزیع شکل و سایز نانو ذرات بر افزایش سیگنال SERS تاثیر می گذارد. این مسئله حائز اهمیت است. با ماکسیم جذب 430nm (شکل S2A) مقادیر قابل مقایسه ای به دست آمد. یک از نمونه های ناپیوسته توسط میکروسکوپ الکترونی اسکن گردید (SEM) (شکل S2B).
در برخی آزمایشات جمع آوری NPS با افزودن سدیم کلرید (آلمانCarl Roth,) آغاز شد.برای افزایش غلظت نانو ذرات، 1 میلی لیتر کلوئید خام به مدت 10 دقیقه در 13000rpm سانتریفیوژ گردید (Galax 14D, USA). حجم مایع رویی با توجه به فاکتور غلظت مطلوب محاسبه شد. نانو ذرات تغلیظ شده برای رسیدن به غلظت نهایی بافر 200M محلول رودامین، برای رسیدن به غلظت (7.7) 10% ایزوپروپانول به کلوئید افزوده شد.

2.4. مواد
محلول های استوک رودامین (Rh 6G) 6G . رودامین 123 و رودامین (Rh 110) 110 در غلظت 0.1nm از طریق حل کردن در MOPS 20mm با 10% حجمی ایزوپروپانول آماده گردید. هر سه رودامین از Sigma_Aldrich در USA خریداری شد. محلول آنالیت رودامین با رقیق سازی محلول استوک در BGE تا غلظت 10M برای Rh123 و Rh110 و 30M برای Rh 6G به دست آمد. به منظور آماده سازی یک محلول استوک ریبوفلاوین (Sigma Aldrich,USA) ، این محلول برای به دست آوردن ریبوفلاوین با غلظت 1mM در 10 mM NaOH حل شد. این محلول استوک هر هفته تهیه می شد. محلول های کاری با رقیق کردن در BGE تا غلظت 50M به دست آمد. همه محلول های استوک در دمای اتاق و در تاریکی نگهداری شد.
یک نمونه ارنس بابیکو(سس ساندویچ آمریکایی ،H.j Heinz Gmb آلمان) با پراکندگی 1g سس در 1mL از 5mM Naoh به وسیله اولتراسونیک، تهیه شد. محلول به دست آمده در یک ویال پلاستیکی تجدید پذیر در 13000rpm به مدت 7 دقیقه سانتریفیوژ گردید و یک سیستم سه لایه به دست آمد (شکل S3). محلول سبک زرد رنگ از لایه میانی به وسیله پیپت حذف شد. قبل از آنالیز، محلول به وسیله فیلترهای قابل تجزیه با سایز حفره 0.22m فیلترشده (Restek,GmbH آلمان) و به وسیله آب دیونیزه سه برابر رقیق گردید. اطلاعات جزئی در مورد مواد تشکیل دهنده سس. در اطلاعات تکمیلی ارائه شده است.

3. بحپ و نتیجه گیری
هدف از این کار توسعه رویکرد میکروفلوئیدی برای ترکیب جداسازی الکتروفورزی و اسپکتروسکوپی رامان افزایش سطح در یک دستگاه می باشد. این عمل باید قدرت تفکیک بالای تراشه الکتروفورزی و قابلیت های SERS را به عنوان یک روش اسپکتروسکوپی ارتعاشی برای شناسایی، ترکیب کند. بدین منظور تراشه های شیشه ای را با اتصالات متقارنی در انتهای کانال جداسازی برای افزودن محلول های کلوئیدی نقره، طراحی کرده و ساختیم- ساختار دوزسنجی مذکور(شکل1) در این طرح کانال های جداسازی از Np ها خالی شده و در نتیجه از اثرات مخرب جداسازی الکتروفورزی مانند ترسیب NP و واکنش های نامطلوب آنالیت ها و NP جلوگیری می شود. عناصر میکروفلوئیدی از دو کانال جانبی تشکیل شده که به طور متقارن از دو طرف به کنال MCE متصل می شود. دو کانال جانبی برای دستیابی به توزیع سریع و همگون NPها در طول کانال و جهت ایجاد امکان افزودن واکنش گرهای ثانویه طراحی شد. پس از اتصال (در ناحیه تشخیص) کانال به آهستگی عریض شد تا از سرعت یافتن MCE به علت افزودن مجلول های جانبی جلوگیری شود.

3.1. موقعیت یابی پنجره تشخیص
یک پیش شرط برای دستیابی به سیگنال های چشمگیر SERS ترکیبات جداشده عبارت است از تماس ترکیب NPها و آنالیت های مربوطه است. به کار بردن ساختارهای میکسر روشی برای نزدیک کردن NP ها و آنالیت ها پس از جداسازی است [5,25]. متاسفانه میکسرهای بر پایه جریان متلاطم منجر به کاهش بازدهی جداسازی می شود[13]. میکسرهای بر پایه پراکندگی جایگزین بهتری می باشد [22,26]. کاربرد آن ها بر اساس دو جریان پیشرو و راندن آنها به وسیله حرکت براونی می باشد. از آن جاییکه انتشار یک پدیده وابسته به زمان است، مکان یابی دقیق پنجره انتشار حائز اهمیت است. در سیستم پیشنهادی MCE-SERS اختلاط سه جریان الزامی است. جریان میانی محلول کانال الکتروفورز است که توسط دو جریان جانبی همراه محلول های کلوئیدی نقره اضافه شده است.