化學所等利用液滴自切割實現複雜樣品分析

2020-12-01 中國科學院

　　複雜樣品的陣列化分析與鑑定在高通量篩選、疾病早期診斷等方面具有重要意義。該方法一方面需要將樣品溶液分割成陣列化的微液滴，並對樣品微液滴分別進行檢測；另一方面需要避免樣品在分割過程中的交叉汙染，且保證檢測過程中樣品微液滴之間互不幹擾。如何快速、簡便的製備樣品微液滴陣列，並在此基礎上實現對樣品中多種組分的分析和鑑定，是當前研究熱點之一。

　　中國科學院化學研究所綠色印刷重點實驗室宋延林課題組近年來致力於納米綠色印刷技術的研究和應用，在噴墨列印墨滴控制和功能界面操控液體行為領域取得一系列進展。近日，宋延林課題組與清華大學合作，通過圖案化浸潤性誘導液滴在固體表面的碰撞行為，使液滴快速自切割形成數量及形貌均精確可控的微液滴陣列，並實現了複雜樣品的分析。

　　液滴碰撞到圖案化浸潤性基底表面後，在慣性力的作用下首先鋪展形成圓形的液膜。隨後，液膜在親水區域發生粘附，在疏水區域回縮，最終自發切割形成數目及形貌均精確可控的微液滴陣列，並在特定位置發生沉積。一方面，液滴自切割過程中，不同微液滴之間不存在物質交換；另一方面，疏水區域能夠將微液滴限域成相互獨立的反應微區。在此基礎上，通過在圖案化浸潤性基底表面預沉積不同的檢測試劑，對單個液滴自切割形成的微液滴陣列分別進行檢測，實現了液滴中複雜成分的分析和鑑定，為新型生物檢測晶片的設計和高效檢測方法的研發提供了新思路。

　　研究成果發表在Angewandte Chemie International Edition（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59,10535-10539）上，被選為「Hot Paper」，以背封面的形式進行了亮點報導。化學所研究員宋延林、李明珠與清華大學教授李群仰為論文的通訊作者，化學所博士後李會增為論文的第一作者。研究工作得到國家自然科學基金委員會、科技部和中科院的支持。

液滴自切割製備微液滴陣列及其在複雜樣品高效分析中的應用

相關焦點

  • 研究人員利用液滴自切割實現複雜樣品分析
    複雜樣品的陣列化分析與鑑定在高通量篩選、疾病早期診斷等方面具有重要意義。該方法一方面需要將樣品溶液分割成陣列化的微液滴，並對樣品微液滴分別進行檢測；另一方面需要避免樣品在分割過程中的交叉汙染，且保證檢測過程中樣品微液滴之間互不幹擾。如何快速、簡便的製備樣品微液滴陣列，並在此基礎上實現對樣品中多種組分的分析和鑑定，是當前研究熱點之一。
  • 中國科學家實現液滴的程序化操控
    近日，中科院化學研究所宋延林研究院員團隊實現了液滴的可編程操縱。通過預先設定的程序，利用磁場控制的微型機器人可以實時地對液滴進行移動、切割、釋放和旋轉。該研究在微流控、組合化學和生物檢測等方面具有廣泛的應用前景。該研究於2020年2月15日發表在《Science Advances》上。
  • 教你如何用液滴製作一個「機器人」
    然而，當前對液滴的簡單移動控制已無法滿足特定應用中的複雜需求。比如，控制液滴進行反應的微流控技術，不僅需要移動液滴，還需要從液滴中取出微量試劑進行反應。如何實現對液滴複雜運動行為的精確控制，是液滴研究領域的熱點之一。怎樣「玩轉液滴」？事實上，如何實現液滴移動、切割等複雜運動行為，自然界已經給了很多啟示。
  • 「液滴機器人」—中科院化學研究所宋延林團隊的最新研究
    精確控制液滴行為是冷卻降溫、防結冰、微流控等應用領域的關鍵。當前研究主要集中於單一液滴移動行為，此時僅需使液滴的驅動力大於其移動時受到的固定阻力。調節液滴所受驅動力及阻力的相對大小，實現複雜的液滴行為，仍然面臨嚴峻挑戰。
  • IC封裝樣品失效分析,微觀分析晶片內部結構.
    按照分析目的或分析手段，FA可分為：PFA(Physical Failure Analysis),是主要做物理、材料方面的失效分析EFA(Electrical Failure Analysis),是以電學測試為主的失效分析，IC封裝樣品失效分析失效分析的目的：分析失效現象，確定失效原因
  • 【安捷倫】簡化複雜分離 分析快人一步,二維液相最全應用文集免費...
    Agilent InfinityLab 二維液相色譜解決方案確保您能夠自動進行多步分離、離線分析和樣品前處理，幫助您在面對最具挑戰性的分析物和複雜樣品做出明智決策，分析快人一步，讓您可以得到需要的結果。
  • 最前沿的樣品前處理技術都在這了!
    只需極少量的有機溶劑、裝置簡單、操作方便、成本低；適合萃取在水溶液中溶解度小的痕量目標物；方便與後續分析儀器連接，實現在線樣品前處理。最初的液相微萃取—單滴微萃取（single-drop microextraction)一滴溶劑直接懸掛於色譜進樣針尖，將其浸入樣品水溶液（或樣品頂空氣相）中，分析物萃取到有機溶劑液滴中，直接注入色譜儀分析（分離+進樣）。
  • 徠卡EM TIC3X三離子束切割拋光儀在地質樣品中的應用
    用於掃描電鏡分析的地質樣品有油頁巖、煤層、礦石、土壤和沉積物等多種類型，而對這些樣品進行制樣處理的主要操作就是獲得一個無損傷的平整面。機械切割和機械磨拋很難避免處理過程中造成樣品的微觀組織破壞和磨料汙染現象。
  • 聚焦新方法、新材料、新領域——「第四屆全國樣品製備學術報告會...
    ，省時高效、可有效地提高分析方法選擇性和靈敏度，與分析檢測技術聯用易實現自動化和在線化。離子液體與生物大分子（核酸和蛋白質）具有特定的相互作用，從而為選擇性地吸附分離生命樣品中的核酸及蛋白質提供了可能。王建華在報告中簡要介紹了其課題組近年來利用離子液體萃取分離與傳感生物大分子的一些嘗試和進展。
  • 基於液滴微流控平臺的高通量光化學反應篩選
    在這項工作中，作者們結合微流控平臺和電噴霧-質譜實現了納升液滴尺度的光化學反應篩選，具有樣品消耗少、高通量 (0.3樣品/s)的優點。近年高通量自動化反應篩選技術的發展助力有機方法學發展，有助於快速篩選反應條件。
  • 液滴微流控技術實現單細胞水平的抗體篩選與測序
    液滴微流控技術實現單細胞水平的抗體篩選與測序 作者：小柯機器人 發布時間：2020/4/2 16:05:30 美國1CellBiO公司Colin Brenan、法國巴斯德研究所Pierre Bruhns、巴黎第九大學Andrew
  • 第十五屆全國青年分析測試學術報告會 化學計量與標準物質報告集錦
    採用液相色譜面積歸一化法、定量核磁法實現標準物質的不確定度評定。　　報告以化妝品中的鉛的含量穩定性監測數據為例，利用平均值-極差質量控制圖對數據進行分析，並與數據正態分布檢驗、可疑值分析、線性趨勢分析進行綜合比較。
  • 乾貨|如何利用透射電鏡測量石墨烯樣品層數和厚度?
    我們主要介紹透射電鏡表徵技術，利用石墨烯邊緣的高分辨像或者電子衍射來判斷石墨烯的層數。 利用透射電鏡，可以應用石墨烯片層邊緣或褶皺處的高分辨電子顯微像（HRTEM）估算石墨烯片的層數和尺寸，這種表徵技術比較簡單快速，但是只能用來估算，無法精確判斷出石墨烯的層數。應用選區電子束結合電子衍射（SAED），則可對石墨烯的層數做出準確的判斷。
  • 化學所利用有機熱電材料實現電致製冷
    熱電材料可以實現溫差和電能之間的直接轉換，是重要的能源材料之一。作為新型熱電材料體系，有機熱電材料在柔性、低成本供電器件和自供電傳感器方面具有廣闊的應用前景（Natl. Sci. Rev. 2016, 3, 269.
  • 高通量表面張力限制液滴陣列微流控
    表面張力限制的液滴微流控技術在生物醫藥和材料合成等方面具有非常廣泛的應用，使用簡便而有效的方法製備出均勻性良好的液滴陣列也是近年來的研究熱點之一。近日，上海大學的巫金波教授團隊通過表面親疏水的差異將微米級尺寸的液滴固定在基片表面，製備出不同形狀、尺寸的液滴陣列，並利用液滴陣列進行單細胞的培養與觀測。
  • SERS液滴生化傳感器研究取得進展
    陳大鵬課題組提出一種開放式SERS液滴傳感器，解決了傳統基底型SERS器件所需的複雜製備工藝問題，利用燭灰納米鏈結構的多孔易斷性，以滾動方式在基底形成具有豐富三維「熱點」的SERS活性液滴，從而增強液滴的拉曼檢測性能。液滴提供的液相環境能夠保持生物分子的活性，提高生物大分子（如蛋白質、DNA）等與「熱點」有效結合。
  • SKALAR推出擅長固體樣品分析的TOC新產品
    儀器信息網訊 荷蘭Skalar公司成立於1965年，公司秉承的宗旨是幫助全球的實驗室特別是環境領域實驗室，讓複雜實驗變得更簡單、更加自動化。其產品主要包括連續流動分析儀、TOC、自動分析機器人等。
  • 工欲善先利器 16位學者展示分析儀器研發成果
    (DMF)是一種基於微電極陣列來實現離散液滴精確控制包括產生、移動、分裂、混合等操作的新型液滴操作技術，具有低成本、易加工、易集成、並行性高和全自動化的優勢。為實現高通量、高靈敏地檢測單細胞內低至單拷貝的DNA，RNA和蛋白質，課題組發展了瓊脂糖液滴高通量單細胞RNA反轉錄擴增等技術，實現大規模單細胞基因表達分析。課題組還發展了基於液滴微流控的多肽篩選方法，實現了特異性多肽的高通量和集成化快速篩選。
  • 全自動、6通道 領航基因重磅推出液滴數字PCR一體機
    近日，領航基因隆重宣布推出一款全自動液滴數字PCR系統——AD16。該全自動液滴數字PCR系統，整合液滴生成、PCR擴增、多通道螢光檢測於一體，可自動實現樣本的微滴化處理，快速進行PCR擴增和檢測分析。