Optically induced thermal gradients for protein characterization in nanolitre-scale samples in microfluidic devices.
Optically induced thermal gradients for protein characterization in nanolitre-scale samples in microfluidic devices.
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DOI：
10.1038/srep02130
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发表时间：
2013
影响因子：
4.6
通讯作者：
Dalby, Paul A.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sagar, D. M.;Aoudjane, Samir;Gaudet, Matthieu;Aeppli, Gabriel;Dalby, Paul A.
蛋白质是每个活细胞中最重要的生物功能单位。蛋白质稳定性的测量对于理解它们的结构、功能和在疾病中的作用至关重要。虽然蛋白质也被用作治疗剂，但它们可通过体内错误折叠和聚集引起疾病。在这里，我们展示了一种新的方法来测量蛋白质的稳定性和变性动力学，在前所未有的时间尺度上，通过光学诱导加热微流控毛细管中的纳升样品。我们获得蛋白质变性动力学作为温度的函数，和准确的热力学稳定性数据，从一个单一的样品上的快照实验。我们还报告了第一个实验表征的光学加热控制微毛细管流，验证了计算流体动力学建模。我们的研究结果表明，我们现在掌握了工程科学，可以设计集成的全光学微流控芯片，用于各种应用，包括体外DNA扩增，医疗诊断和流动化学。
Proteins are the most vital biological functional units in every living cell. Measurement of protein stability is central to understanding their structure, function and role in diseases. While proteins are also sought as therapeutic agents, they can cause diseases by misfolding and aggregation in vivo. Here we demonstrate a novel method to measure protein stability and denaturation kinetics, on unprecedented timescales, through optically-induced heating of nanolitre samples in microfluidic capillaries. We obtain protein denaturation kinetics as a function of temperature, and accurate thermodynamic stability data, from a snapshot experiment on a single sample. We also report the first experimental characterization of optical heating in controlled microcapillary flow, verified by computational fluid dynamics modelling. Our results demonstrate that we now have the engineering science in hand to design integrated all-optical microfluidic chips for a diverse range of applications including in-vitro DNA amplification, healthcare diagnostics, and flow chemistry.
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