Concurrent DNA Preconcentration and Separation in Bipolar Electrode-Based Microfluidic Device.
Concurrent DNA Preconcentration and Separation in Bipolar Electrode-Based Microfluidic Device.
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基于双极电极的微流体装置中的并行 DNA 预富集和分离。
DOI：
10.1039/c4ay01858c
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发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Pant,Kapil
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Song,Hongjun;Wang,Yi;Garson,Charles;Pant,Kapil
本文提出了一种双极电极（BPE）微流控双通道装置，用于同时预富集和分离含有样品的复合DNA。本工作的新奇依赖于BPE诱导的离子浓差极化（ICP）和末端标记的自由溶液电泳（ELFSE）的组合。利用BPE上的法拉第反应产生的离子浓差极化效应对DNA样品施加相反的电泳力和电渗力。同时，末端标记的游离溶液电泳改变了质荷比，使游离溶液中的DNA同时分离。使用标准和软光刻技术制造微流体装置，以形成用PDMS微流体通道覆盖的玻璃上金电极。在一定的外加电场范围内对各种DNA样品进行了实验测试。证明了102-mer DNA在5分钟内的浓缩比高达285×，以及游离和结合的102-mer DNA的二元混合物在6分钟内的同时预浓缩和游离溶液分离。施加的电场的效果也询问相对于有关的性能指标的预浓缩和分离。
This paper presents a bipolar electrode (BPE) device in a microfluidic dual-channel design for concurrent preconcentration and separation of composite DNA containing samples. The novelty of the present effort relies on the combination of BPE-induced ion concentration polarization (ICP) and end-labeled free-solution electrophoresis (ELFSE). The ion concentration polarization effect arising from the faradaic reaction on the BPE is utilized to exert opposing electrophoretic and electroosmotic forces on the DNA samples. Meanwhile, end-labeled free-solution electrophoresis alters the mass–charge ratio to enable simultaneous DNA separation in free solution. The microfluidic device was fabricated using standard and soft lithography techniques to form gold-on-glass electrode capped with a PDMS microfluidic channel. Experimental testing with various DNA samples was carried out over a range of applied electric field. Concentration ratios up to 285× within 5 minutes for a 102-mer DNA, and concurrent preconcentration and free-solution separation of binary mixture of free and bound 102-mer DNA within 6 minutes was demonstrated. The effect of applied electric field was also interrogated with respect to pertinent performance metrics of preconcentration and separation.
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