非接触式分液技术

2011-1-04 00:42 来源: 艺达思贸易(上海)有限公司
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  非接触式分液技术

   探讨生物传感器表面基材和试剂间的相互作用对移液结果的影响

   在生物传感器表面涂上生物活性基质较为常见。但如低至微升或次微升量,则难度会有增加。如需要在一个特定形状的传感器上均匀分配基质而又不能超出边界,会更加复杂。总之,这并不是件容易的工作!

   非接触式小容量分配的最大优点之一就是分液针不与基板相接触,这样分配质量不受基板的影响。随着非接触式分配应用于更多非标准用途(如医学诊断),且既定应用(如基因组学)开始采用非标准材料作为基板,需要更多地考虑基材对分液形态的影响作用。

   对于从非接触式移液器(不与基板相接触)中分配出的液滴来说,有很多材料属性都对其具有潜在的影响作用。最显著的例子是:基板的疏水性/亲水性,导电性及弹性。在医疗设备或生物传感器的生产中,经常使用一些特殊的基板。这需要将试剂放置于基板的一个特定位置。很多时候要求液滴之间间隔很小。不过,需要滴液布满一个基板的指定区域而打破球形状态也很普遍。

   不管哪种方式,都必须格外注意表面特性对试剂分配的影响作用。传统“touch off”或“near touch off”移液器受基板状况影响很大;非接触式移液器虽不再需要接触基板,但仍存在基板/试剂的相互作用,且要遵循物理定律!

  疏水性/亲水性

   水基材料会吸附亲水表面物质,而排斥疏水表面物质。对于非接触式分液来说,则体现在所得到的滴液的圆度上,这可通过测量其接触角(滴液与表面相接触的所成角)来量化。对于疏水性极高的表面,接触角会接近90度。而对于亲水表面,接触角会接近0度,滴液会有效地扩散在目标面上。

   按照下图所示(图1),您可看到一颗被分配于一个较为洁净的玻璃面上的液滴。所得到的液滴既不扩展也不呈现显著的90度角。用浓盐酸对表面腐蚀一个晚上,可使表面变得更亲水。所得到的液滴会相当扁平(见图2)并扩散于更大的表面面积。相反,用疏水溶液(本例中为Rain-X™)处理表面,可形成非常好的液滴,具有较大的接触角(见图3)。

  

图-1,2,3

  表面粗糙与静电效应

   然而,亲水表面还趋向于保持住静电荷。要测试此效应,可用砂纸将一个特氟隆表面弄毛糙。获得的表面会较为粗糙,但也含有一些亲水性带电表面区域。这样,一旦分配的滴液到了这个修整过的表面,它会立即被吸到带电的表面区域并于目标处扩散,形成多个较小的液滴(图4a-c)。

  

图-4

   当特氟隆表面使用过离子棒之后,静电效应会减弱,从而使液滴形态更易受控制(图5-7)。

  图-5,6,7

   当将70%异丙醇(亲水性较低但表面张力也较小)分液至经砂纸所磨的特氟隆基板时,液滴会更趋于扩散,甚至更易受到静电效应的影响(图8-10)。

  图-8,9,10

  结论

   非接触式移液器产生的液滴形态会极大地受到试剂和基板的物理及化学特性的影响。当将亲水性试剂分配到一个疏水表面上时,会更可能形成分散的液滴群,而分配到亲水表面液滴则会发生扩散。这一结果并不惊奇,但有趣的是,可以看到随着液滴体积的减小,由于接触表面积/体积比趋于增大,液体试剂与基板表面的相互作用会变得愈加重要。

   而且,静电效应也会对非接触式移液器的液滴形态和位置精度产生很大的影响。

   有鉴于此,在设计商用系统(采用移液处理作为其生产或测试过程中的一个必要部分)时,仅仅使用一种方便的材料及方便的配置是不够的。须对基材与试剂的处理和相互作用给予更多关注,采用表面修整或疏水/亲水组合来引导所得液滴的形态。对基板-试剂相互作用的关注能够更稳定地实现必要的反应,同时又避免污染基板邻近区域。

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   IDEX Health & Science 设计、开发和制造精密流体组件和部件,广泛地应用于需要精确计量和控制的领域并服务于分析仪器、临床诊断、生物技术和实验室自动化等市场。 我们的部件集成技术专长将助您实现创新、优化的OEM 微流控系统。

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