بخشی از مقاله
چکیده
ابزارهای آزمایشگاه روی یک تراشه برای اولین بار در سال 1992، توسط مانز و همکاران معرفی گردید. هدف از طراحی این ابزارها، انجام تمامی مراحل آزمایش روی یک ریزتراشه بوده است. از جمله مزایای ابزارهای آزمایشگاه روی یک تراشه می توان به قابل حمل بودن، امکان آنالیز خودکار، امکان آنالیز حجم های بسیار کم و ... اشاره نمود. بخش بعدی این پژوهش مربوط به ساخت ریز تراشه ی موئینه ای است که تکنیک الکتروفورز روی آن اجرا می شود. بخش دیگر این ریزتراشه مربوط به سیستم تشخیص می باشد.
دتکتور نوری دستگاه در آزمایشگاه با استفاده از یک لامپ - LED دیود - UV، سنسور UV و یک تقویت کننده تفاضلی ساخته شده است. گونه باردار ضمن مهاجرت در طول کانال جداسازی با دتکتور برخورد کرده و ولتاژ خروجی روی کامپیوتر بصورت ولتاژ تابعی از زمان ثبت میشود. ولتاژ ثبت شده متناسب با جریان عبوری از فتودیود و آن نیز به نوبه خود متناسب با نور عبوری از مسیر - از داخل نمونه - بود. بنابراین در هر زمان خاص ولتاژ خروجی معیاری از عبور نمونه - متناسب با عکس جذب نمونه - میباشد و نهایتاً سیگنالی متناسب با غلظت آنالیت بدست می آید. در این پروژه از محلول متادون به عنوان آنالیت نوعی جهت اثبات کارایی وسیله و رسم نمودار کالیبراسیون استفاده شده است.
مقدمه
مزایای ابزارهای ظریف سازی شده : -1 بخاطر ابعاد کوچکی که دارند امکان آنالیز در حجم های بسیار کوچک را فراهم می سازند. -2 بزرگی جریانی که از دتکتور می گذرد خیلی کم است لذا باعث تخریب نمونه نمی شود. -3 چون انتقال جرم در سیستم تشخیص بسیار سریع است لذا امکان استفاده از دتکتور در محلول های دارای رسانش پایین که افت اهمی بالایی ایجاد می کنند - مثل حلال های آلی - نیز وجود دارد.[1] یکی از این ابزارهای ظریف سازی، الکتروفورز موئینه ای ریزتراشهای - MCE - هستند که در اوایل1990 دهه میلادی توسط گروه مانز و همکاران بعنوان یک روش جدید و سریع برای آنالیز نمونه های بیولوژیکی مثل DNA، پروتئین ها، پپتیدها و ... توسعه یافته اند.[2]
در واقع MCEها حاصل تلفیق الکترونیک، شیمی و روش های ظریف سازی هستند. تئوری این ابزار بر پایه الکتروفورز موئینه ای متداول استوار است. الکتروفورز برای اولین بار توسط یرتن در سال 1967 توصیف شد و اولین آنالیز انجام شده با استفاده از آن در سال 1981 توسط یورگنسن و لوکاس منتشر شد.[3] جداسازی آنالیت ها در الکتروفورز موئینه ای، بر اساس اختلاف سرعت مهاجرت آنها در یک میدان الکتریکی انجام می شود. هر ریز تراشه به طور معمول از چندین کانال تشکیل شده است که سیال در داخل این مسیرها به حرکت در میآید.[4]
از روشهای مختلفی برای آشکارسازی گونه- ها بعد از مهاجرت استفاده شده است این روشها همان روشهای متداول تجزیهای هستند که ظریف سازی شدهاند. روشهای تشخیص الکتروشیمیایی، روشهای نوری و روش یونیزاسیون الکترواسپری – طیف سنج جرمی از جمله این روشها هستند که در این مقاله روش نوری مورد بررسی قرار گرفته است.
بخش تجربی
ابتدا یک مدار الکترونیکی مبدل DC به DC با ولتاژ بالا - ایجاد اختلاف پتانسیل هایی تا 2000 ولت به صورت مستقیم - در آزمایشگاه مونتاژ و عملکرد آن بررسی شد. از این مدار الکترونیکی برای ایجاد میدان الکتریکی جهت مهاجرت گونه های باردار استفاده شد. سپس ریزتراشهای طراحی و ساخته شد که شامل کانالهای موئینهای است که بر روی بستری از پلکسی گلس با استفاده از تکنیک سایش لیزری ایجاد شده است. پهنای این کانال ها 200میکرومتر بوده و مسیری را برای مهاجرت گونه ها فراهم می کنند. قسمتی از قطعه که در مسیر نور UV می باشد پنجرهای از کوارتز تعبیه شد.
:B مخزن بافر :S - BR - مخزن نمونه - SR - مخزن پساب :d - SW - مخزن تشخیص :e - DR - کانال جداسازی دراین پروژه بر روی یکی از ترکیبات دارویی به نام متادون هیدروکلراید تحقیق و بررسی انجام شد. مقدار 0/0017 گرم از پودر متادون هیدروکلراید را وزن کرده و داخل یک بالن ژوژه 5 میلی لیتری حاوی بافر MES که از قبل تهیه شده میریزیم. pH محلول به 4.7 می رسد. بدلیل اینکه در این آنالیز به گونه های به فرم یونی جهت مهاجرت در کانال جداسازی نیازمندیم و حلالیت متادون در pHهای پایین و اسیدی بیشتر است محلول را با افزودن HCl ناچیز به pH کمتر از 4.7 رسانده و تثبیت می کنیم. بنابراین گونههای کاتیونی در محیط داریم که به سهولت در کانال جداسازی حرکت خواهند کرد.
نتایج و بحث
در این پروژه برای آشکارسازی در قسمت خروجی سلول الکتروفورز موئین از یک دیود UV بعنوان فرستنده نور UV و یک سنسور UV که بصورت یک فتودیود در بایاس معکوس کار میکرد استفاده شد. خروجی سنسور UV - فتودیود - با استفاده از یک تقویت کننده تفاضلی - آمپلی فایر دیفرانسیلی - مبتنی بر تقویت کننده عملیاتی Lf356 تقویت میشد. خروجی تقویت کننده تفاضلی از طریق یک دستگاه ثبت داده از طریق پورت USB به کامپیوتر داده میشد.
با استفاده از نرم افزاری که تحت مطلب نوشته شده بود ولتاژ خروجی روی کامپیوتر بصورت ولتاژ تابعی از زمان ثبت میشد. در هر ثانیه ده قرائت ولتاژ توسط دستگاه ثبت داده انجام میشد. ولتاژ ثبت شده متناسب با جریان عبوری از فتودیود و آن نیز به نوبه خود متناسب با نور عبوری از مسیر - از داخل نمونه - بود. بنابراین در هر زمان خاص ولتاژ خروجی معیاری از عبور نمونه - متناسب با عکس جذب نمونه - می-باشد.
