AbstractA microfluidic device capab

Abstract

A microfluidic device capable of measuring real-time enthalpy changes of biochemical reactions and thermal properties of biological fluids is presented in this paper. The device consists of a freestanding microthermopile integrated with a glass microfluidic reaction chamber. The p-type polysilicon/gold microthermopiles fabricated on a 2 μm thick thermally isolated membrane showed a sensitivity of 0.94 V/W and a thermal time constant of less than 100 ms. Although the device is not restricted to enzymatic reactions, in this paper measurements of the heat of reaction from the catalytic action of glucose oxidase, catalase, and urease on glucose, hydrogen peroxide, and urea, respectively, are reported. Reactions were performed in open air using liquid batch testing and in enclosed fluidic reaction chamber by continuous flow experiments. A sensitivity of 53.5 μV/M for glucose, 26.5 μV/M for hydrogen peroxide and 17 μV/M for urea was obtained. Detection limit for glucose in the continuous flow mode is ∼2 mM (30 pmol). The aim of this work is to demonstrate the potential of the integrated calorimetric microfluidic device for fundamental thermodynamic studies in biochemical reactions. Using arrays of such devices with immobilized enzymes multi-analyte detection can be accomplished and the effects of interferents from competing substrates can be compensated. This paper presents the design, fabrication and initial testing results from such a microthermopile-based thermal biosensor.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

บทคัดย่ออุปกรณ์ microfluidic สามารถวัดการเปลี่ยนแปลงความร้อนแฝงแบบเรียลไทม์ของปฏิกิริยาชีวเคมีและคุณสมบัติความร้อนของของเหลวทางชีวภาพนำเสนอในเอกสารนี้ อุปกรณ์ประกอบด้วย microthermopile เมาส์ที่รวมเข้ากับคำแก้ว microfluidic ปฏิกิริยาหอ Microthermopiles ทอง polysilicon ชนิด p ที่หลังสร้างในแบบ 2 μm หนาแพแยกเยื่อแสดงความไวของ 0.94 V W และเวลาความร้อนคงที่ของคุณเกิน 100 แม้ว่าอุปกรณ์จะไม่จำกัดปฏิกิริยาเอนไซม์ในระบบ ในวัดนี้กระดาษความร้อนของปฏิกิริยาจากการดำเนินการตัวเร่งปฏิกิริยา oxidase กลูโคส catalase และยูในกลูโคสไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ และยูเรีย ตามลำดับ รายงานการ ปฏิกิริยาได้ดำเนินเปิดโล่งที่ใช้ของเหลวชุดทดสอบ และปฏิกิริยาควบ fluidic หอ โดยทดลองต่อเนื่อง ความไวของ μV 53.5 เมตรสำหรับกลูโคส μV 26.5 เมตรสำหรับไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์และ μV 17 M สำหรับยูเรียได้รับ ตรวจสอบวงเงินสำหรับกลูโคสในโหมดต่อเนื่องเป็น ∼2 mM (30 pmol) จุดมุ่งหมายของงานนี้คือการ แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของอุปกรณ์รวม calorimetric microfluidic ศึกษาพื้นฐานทางอุณหพลศาสตร์ในปฏิกิริยาชีวเคมี อาร์เรย์ของอุปกรณ์ดังกล่าวด้วยเอนไซม์เอนไซม์หลาย analyte ตรวจสามารถทำได้ และสามารถชดเชยผลของ interferents จากพื้นผิวการแข่งขัน เอกสารนี้นำเสนอการออกแบบ ผลิต และผลการทดสอบเริ่มต้นจากเช่นการใช้ microthermopile ความร้อน biosensor

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทคัดย่ออุปกรณ์ไมโครสามารถวัดเวลาจริงการเปลี่ยนแปลงเอนทัลปีของปฏิกิริยาทางชีวเคมีและสมบัติทางความร้อนของของเหลวทางชีวภาพจะนำเสนอในบทความนี้ อุปกรณ์ประกอบด้วย microthermopile อิสระรวมกับปฏิกิริยาแก้วไมโครห้อง โพลีซิลิคอนชนิดพี / ทอง microthermopiles ประดิษฐ์เมื่อวันที่ 2 ไมครอนหนาเมมเบรนที่แยกความร้อนแสดงให้เห็นความไวของ 0.94 V / W และเวลาคงที่ของความร้อนน้อยกว่า 100 มิลลิวินาที แม้ว่าอุปกรณ์ไม่ได้ จำกัด อยู่กับปฏิกิริยาของเอนไซม์ในการนี้วัดกระดาษความร้อนของการเกิดปฏิกิริยาจากการดำเนินการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์กลูโคส, catalase และ urease ในกลูโคสไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และยูเรียตามลำดับจะมีการรายงาน ปฏิกิริยาได้ดำเนินการในที่โล่งใช้การทดสอบชุดของเหลวและในห้องปฏิกิริยา fluidic ล้อมรอบด้วยการทดลองการไหลอย่างต่อเนื่อง ความไวของ 53.5? V / M สำหรับกลูโคส 26.5? V / M สำหรับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และ 17? V / M สำหรับยูเรียที่ได้รับ ขีด จำกัด ของการตรวจหากลูโคสในโหมดการไหลอย่างต่อเนื่องเป็น ~2 มิลลิ (30 pmol) จุดมุ่งหมายของงานนี้คือการแสดงให้เห็นถึงศักยภาพของบูรณาการแคลอรีอุปกรณ์ microfluidic สำหรับการศึกษาทางอุณหพลศาสตร์พื้นฐานในปฏิกิริยาทางชีวเคมี ใช้อาร์เรย์ของอุปกรณ์ดังกล่าวกับเอนไซม์ตรึงการตรวจสอบหลายวิเคราะห์สามารถทำได้และผลกระทบของ interferents จากพื้นผิวการแข่งขันสามารถได้รับการชดเชย บทความนี้นำเสนอการออกแบบการผลิตและผลการทดสอบครั้งแรกจากนั้นไบโอเซนเซอร์ความร้อน microthermopile ตาม

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

นามธรรม

ไมโครฟลูอิดิก อุปกรณ์ที่สามารถวัดการเปลี่ยนแปลงเอนทัลปีของปฏิกิริยาทางชีวเคมีแบบเรียลไทม์และสมบัติทางความร้อนของของเหลวชีวภาพที่นำเสนอในบทความนี้ อุปกรณ์ประกอบด้วยอิสระ microthermopile บูรณาการกับไมโครฟลูอิดิกปฏิกิริยากระจกห้องส่วนพี Polysilicon / ทอง microthermopiles ประดิษฐ์บน 2 μม. หนาซึ่งมีความไวของการแยกเยื่อ 0.94 v / W และความร้อนเวลาคงที่ของน้อยกว่า 100 คุณ แม้ว่าอุปกรณ์ที่ไม่ จำกัด การเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ ในกระดาษวัดความร้อนของปฏิกิริยาจากการเร่งปฏิกิริยาของกลูโคส , Catalase , และ ที่มีกลูโคส , ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และยูเรีย ) รายงาน ปฏิกิริยาการเปิดแอร์ โดยใช้การทดสอบแบบเหลวและล้อมรอบ fluidic ปฏิกิริยาห้องโดยการทดลองการไหลอย่างต่อเนื่อง ความไวของ 53.5 μ v / M สำหรับกลูโคส , 26.5 μ v / M สำหรับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และ 17 μ v / M ยูเรียได้ . ขีดจำกัดของกลูโคสในโหมดการไหลอย่างต่อเนื่องเป็น∼ 2 มม. ( 30 pmol )งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อแสดงให้เห็นถึงศักยภาพของระบบไมโครฟลูอิดิก อุปกรณ์การศึกษาพื้นฐานทางอุณหพลศาสตร์แคโละริเมทในปฏิกิริยาทางชีวเคมี การใช้อาร์เรย์ของอุปกรณ์ดังกล่าวกับตรึงเอนไซม์หลายครูตรวจจับได้ และผลการศึกษาจากพื้นผิวแข่งขันสามารถได้รับการชดเชย บทความนี้นำเสนอการออกแบบการผลิตและผลการทดสอบเบื้องต้นจากเช่น ตาม microthermopile ความร้อนไบโอเซนเซอร์ .