Система инкапсуляции, микрофлюидика, Dolomite Microfluidics

Микрофлюидика Dolomite - технология, позволяющая работать с очень малыми объемами жидкостей, газов, с кристаллическими и полимерными частицами, клетками животного, растительного и бактериального происхождения, пузырьками и каплями с возможностью наблюдать за ними, манипулировать ими и контролировать процессы, протекающие с ними.

Это дает возможность проводить «традиционные» исследования в миниатюрном формате, а также проводить исследования, которые ранее были невозможны.

Особенности и возможности микрофлюидики Dolomite:

• работа с микрообъектами (капли, клетки, частицы, пузырьки),
• работа с микро- и нанообъемами (диаметр канала от 10 нм),
• высокая воспроизводимость: точность дозирования – порядка пиколитра,
• точный контроль параметров процесса: температуры, скорости потоков, давления, смешивания,
• большая библиотека «стандартных» чипов,
• чипы произвольной конфигурации и геометрии: многослойные и составные чипы с разными свойствами поверхности каналов, интеграция на одном чипе различных стадий процессов для ускорения и автоматизации методик исследований,
• интеграция с приборами, детекторами, системами пробоподготовки и сенсорами (хроматографами, масс-спектрометрами, лазерами, спектрофотометрами, микроскопами и т.д.),
• автоматизация процессов: удобство, высокий выход, воспроизводимость, точность,
• объединение разных стадий методик в одном приборе,
• уменьшение размеров приборов,
• появление новых методов и приборов.

Технология микрофлюидики Dolomite находит применения в таких областях как:

• химический синтез, аналитическая химия, физико-химические исследования,
• разработка лекарственных препаратов, определение эффективности и цитотоксичности,
• биология, диагностика и медицина,
• экология, производство, приборостроение.

Химический синтез, аналитическая химия, физико-химические исследования:

• кристаллизация белков (для рентгеноструктурного анализа) ускоряется при использовании параллельного автоматизированного формулирования многих сложных смесей реагентов и быстрого скрининга условий кристаллизации, денатурации-ренатурации и упаковки белков в жидкой фазе на поверхности чипа (водорастворимые белки), или в мезо-фазе (для подбора условий кристаллизации мембранных белков),
• контролируемое слияние капель и добавление реагентов к каплям уже полученной ранее эмульсии,
• получение сложных эмульсий и «капель в капле» (микрокапли водной фазы внутри капли масляной фазы, находящихся, в свою очередь, в водной фазе и наоборот),



• интенсивное смешивание компонентов в чипах-микромиксерах, где за счет сложной геометрии каналов происходит многократное последовательное разделение и объединение ламинарных потоков смешиваемых веществ, что увеличивает площадь соприкосновения потоков и взаимную диффузию реагентов,
• управление микропотоками жидкости и газа: разделение, объединение и перемешивание потоков (с перепадами давления при изменении диаметра каналов),
• получение градиентов смешиваемых веществ в чипах-градиентаторах, в которых вещества диффундируют между двумя соприкасающимися ламинарными потоками, последовательно разделяемыми на большое количество каналов с градиентом концентраций смешиваемых веществ,



• фильтрация взвесей от фазы-носителя (продукта химического синтеза, растворителя и т.д.),
• металлонапыление (Au, Pt, Ag, Cu) для получения микроэлектродов в каналах чипов (для подведения напряжения при капиллярном электрофорезе, для получения нагревательных микроэлементов и микротермопар, для измерения электрического импеданса - подсчет частиц, жизнеспособность клеток и т.д.),
• получение газовых микропузырьков для изучения физико-химических свойств коллоидных систем, получения вспененных композитов и полимеров,



• прецизионный химический синтез на проточных микрореакторах с высокой скоростью за счет устранения диффузионных ограничений, имеющихся в “классических” реакторах,
• изучение кинетики (“stopped-flow”) при смешивании реагентов с детекцией продуктов вдоль протяженного канала (вдоль координаты реакции),
• получение наночастиц как в ходе химического синтеза, так и в ходе кристаллизации или полимеризации (для получения флуоресцентых красителей “квантовых точек”, пористых сорбентов с заданными свойствами, микроносителей для прикрепления клеток, магнитных микрочастиц для изучения сложных молекулярных и клеточных взаимодействий),
• газовая и жидкостная хроматография в канале чипа, соединенного с детектором.

Разработка лекарственных препаратов, определение эффективности и цитотоксичности:

• химический синтез с точным контролем условий и детекцией промежуточных соединений, дозирование, очистка полученных продуктов (для получения и скрининга новых лекарств),
• доставка лекарств к «мишени» путем упаковки активного вещества в микрокапли, или пришивания их к полимерным микрочастицам-носителям,
• культивирование и наблюдение отдельных клеток и колоний на чипе в виде слайда под микроскопом, чип позволяет подводить к клетке питательные вещества, поддерживать pH, О₂ , оценивать ответ клеток на изменение условий,
• клетки эукариот и прокариот можно заключить в микрокапли и культивировать в виде колоний, изолированных друг от друга аналогично культивированию на твердом субстрате, но с существенно большей скоростью и с возможностью автоматизированной сортировки, например, культивировать микроводоросли в каплях,
• сортировка клеток и частиц на чипах для изучения межмолекулярных и клеточных взаимодействий при работе со стволовыми клетками, лечении онкологических заболеваний,
• подсчет частиц в газовой или жидкой фазе методом лазерного светорассеяния в канале проточного микрочипа,
• тесты на цитотоксичность на живых клетках с изучением последовательного влияния продуктов жизнедеятельности клеток одних тканей на клетки других тканей, например, кишечника, печени и почек.

Биология, диагностика и медицина:

• качественный и количественный анализ фрагментов НК на чипе капиллярного электрофореза,
• чипы для секвенирования НК,
• цифровая капельная ПЦР для количественной ПЦР-диагностики с высокой точностью,
• анализы крови (биохимические, ИФА, на глюкозу и т.д.),
• изоляция ДНК из цельной крови,
• наблюдение за иммобилизованными эмбрионами и клетками.

Экология, производство, приборостроение:

• биосенсоры, проточные ячейки для экологии и охраны окружающей среды,
• топливные микроэлементы для безопасных энергоносителей и утилизации отходов,
• лазерная и струйная печать,
• получение пенки для капуччино,
• моделирование пористых пород и экстракции из них нефти,
• интеграция со световодными оптоволокнами для спектрофотометрических исследований («жидкий» световод).

Компоненты системы:

• чипы: стекло, кварц, полимер, гидрофильные, гидрофобные, пользовательские,
• коннекторы и интерфейсы: линейные, круглые, от 2 до 24 каналов, edge-, surface-, resealable и in-line, пользовательские,
• насосы: давления, шприцевые, пьезо-, перистальтические, электроосмотические,
• клапаны: соленоидные, инъекционные,
• сенсоры скорости потока,
• сопротивления потокам, трубки, фитинги, ферулы, уплотнения, прокладки,
• цифровые оптические системы визуализации процессов,
• адаптеры для термостатирования,
• аксессуары для сбора капель, деления и объединения потоков.

Каждая комплектация подбирается под конкретную задачу, за детальной информацией обращайтесь к специалистам Диаэм.

Видеоролик о технологии Dolomite:

См. также Инкапсуляторы Buchi, Диспергаторы IKA, Гомогенизаторы 'под давлением' Avestin.