Цифровая микрофлюидика

Цифровая микрофлюидика (DMF) — это платформа для систем «лаборатория на чипе», которая основана на манипуляции микрокаплями. Капли дозируются, перемещаются, хранятся, смешиваются, реагируют или анализируются на платформе с набором изолированных электродов. ^{[1] [2]} Цифровая микрофлюидика может использоваться вместе с аналитическими процедурами анализа, такими как масс-спектрометрия, колориметрия, электрохимия и электрохемилюминесценция. ^[1]

Обзор

Водная капля, расположенная на верхней части открытой микрофлюидной системы с видом в поперечном сечении. Конструкция устройства может быть изменена в соответствии с потребностями пользователя (модифицированные электроды, схема электродов, используемые материалы и т. д.).[3][4]

По аналогии с цифровой микроэлектроникой цифровые микрофлюидные операции могут быть объединены и повторно использованы в иерархических структурах проектирования, так что сложные процедуры (например, химический синтез или биологические анализы ) могут быть созданы шаг за шагом. И в отличие от непрерывной микрофлюидики , цифровая микрофлюидика ^[3] работает во многом так же, как и традиционные настольные протоколы, только с гораздо меньшими объемами и гораздо более высокой автоматизацией. Таким образом, широкий спектр устоявшихся химических процедур и протоколов может быть легко перенесен в формат нанолитровых капель. Электросмачивание , диэлектрофорез и потоки несмешивающихся жидкостей являются тремя наиболее часто используемыми принципами, которые использовались для создания и манипулирования микрокапельками в цифровом микрофлюидном устройстве.

Настройка цифрового микрофлюидного (DMF) устройства зависит от используемых субстратов, электродов, конфигурации этих электродов, использования диэлектрического материала, толщины этого диэлектрического материала, гидрофобных слоев и приложенного напряжения. ^{[4] [5]}

Водная капля, расположенная на верхней части открытой и закрытой цифровой микрофлюидной системы с видом поперечного сечения. Это показывает движение капли после активации электрода. Конструкция устройства может быть изменена в соответствии с потребностями пользователя (модифицированные электроды, рисунок электрода, используемые материалы и т. д.).[3][4]]]

Обычным субстратом, используемым в этом типе системы, является стекло. В зависимости от того, открытая или закрытая система, будет один или два слоя стекла. Нижний слой устройства содержит узорчатый массив индивидуально управляемых электродов. ^[4] При рассмотрении закрытой системы обычно имеется непрерывный заземляющий электрод, находящийся через верхний слой, обычно сделанный из оксида индия и олова ( ITO ). Диэлектрический слой находится вокруг электродов в нижнем слое устройства и важен для создания зарядов и градиентов электрического поля на устройстве. ^[5] Гидрофобный слой наносится на верхний слой системы, чтобы уменьшить поверхностную энергию, с которой капля фактически будет контактировать. ^[5] Приложенное напряжение активирует электроды и позволяет изменять смачиваемость капли на поверхности устройства. Чтобы переместить каплю , управляющее напряжение подается на электрод, прилегающий к капле, и в то же время электрод, расположенный прямо под каплей, деактивируется. Изменяя электрический потенциал вдоль линейной решетки электродов, можно использовать электросмачивание для перемещения капель вдоль этой линии электродов. ^[6]

Модификации этого фундамента также могут быть изготовлены в базовой структуре конструкции. Одним из примеров этого является добавление детекторов электрохемилюминесценции в слое оксида индия и олова (заземляющий электрод в закрытой системе), которые помогают обнаруживать люминофоры в каплях. ^[7] В общем, различные материалы также могут использоваться для замены основных компонентов системы DMF, таких как использование PDMS вместо стекла для подложки. ^[8] Жидкие материалы, такие как масло или другое вещество, могут быть добавлены в закрытую систему для предотвращения испарения материалов и уменьшения загрязнения поверхности. ^{[6] [9]} Кроме того, системы DMF могут быть совместимы с ионными жидкими каплями с использованием масла в закрытом устройстве или с использованием катены (подвешенного провода) над открытым устройством DMF. ^[9]

Цифровая микрофлюидика может активироваться светом. Оптоэлектросмачивание может использоваться для транспортировки сидячих капель вокруг поверхности, содержащей структурированные фотопроводники . ^[10] Эффект фотоэлектросмачивания ^[11] также может использоваться для транспортировки капель на кремниевой пластине без необходимости структурированных электродов. ^[12]

Принцип работы

Капли образуются с использованием свойств поверхностного натяжения жидкости. Например, вода, помещенная на гидрофобную поверхность, такую ​​как вощеная бумага, будет образовывать сферические капли, чтобы минимизировать ее контакт с поверхностью. ^[13] Различия в гидрофобности поверхности влияют на способность жидкости растекаться и «смачивать» поверхность, изменяя угол контакта . ^[14] По мере увеличения гидрофобности поверхности угол контакта увеличивается, а способность капли смачивать поверхность уменьшается. Изменение угла контакта и, следовательно, смачивание регулируются уравнением Юнга-Липпмана. ^{[4] [9] [5]}

${\displaystyle \cos(\theta )=\cos(\theta {_{0}})+{\frac {\varepsilon {_{0}}\varepsilon {_{r}}V^{2}}{{2\gamma }d}}}$

где - угол контакта при приложенном напряжении ; - угол контакта при отсутствии напряжения; - относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика; - диэлектрическая проницаемость свободного пространства ; - поверхностное натяжение жидкости/наполнителя; - толщина диэлектрика. ^[5] ${\displaystyle \theta }$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \theta {_{0}}}$ ${\displaystyle \varepsilon {_{r}}}$ ${\displaystyle \varepsilon {_{0}}}$ ${\displaystyle \gamma }$ ${\displaystyle d}$

В некоторых случаях гидрофобность подложки можно контролировать с помощью электрических полей. Это относится к явлению электросмачивания на диэлектрике ( EWOD ).[3][4] ^[5] Например, когда к электроду не приложено электрическое поле, поверхность останется гидрофобной, а капля жидкости сформирует более сферическую каплю с большим углом контакта. Когда приложено электрическое поле, создается поляризованная гидрофильная поверхность. Затем капля воды становится плоской, а угол контакта уменьшается. Управляя локализацией этой поляризации, мы можем создать градиент межфазного натяжения, который позволяет контролируемое смещение капли по поверхности устройства DMF. ^[6]

Образование капель

Существует два способа создания новых капель с помощью цифрового микрофлюидного устройства. Либо существующая капля может быть разделена на две части, либо новая капля может быть создана из резервуара материала. ^[15] Известно, что оба процесса работают только в закрытых устройствах, ^{[9] [16]} хотя это часто не является проблемой, поскольку верхние пластины устройств DMF обычно съемные, ^[17] поэтому открытое устройство может быть временно закрыто, если необходимо формирование капель.

Вид сбоку и сверху на разделение капли в устройстве DMF, где ход времени показан слева направо.

Из существующей капли

Каплю можно разделить, зарядив два электрода на противоположных сторонах капли на незаряженном электроде. Таким же образом капля на незаряженном электроде будет двигаться к соседнему заряженному электроду, ^[6] эта капля будет двигаться к обоим активным электродам. Жидкость движется в любую сторону, что приводит к тому, что середина капли сужается. ^{[15] Для капли того же размера, что и} электроды , разделение произойдет примерно при , так как шейка будет самой тонкой. ^[15] — радиус кривизны мениска на шейке, который отрицателен для вогнутой кривой, а — радиус кривизны мениска на удлиненных концах капли. Этот процесс прост и неизменно приводит к двум каплям одинакового объема. ^{[15] [18]} ${\displaystyle R_{neck}/R_{end}=-1}$ ${\displaystyle R_{neck}}$ ${\displaystyle R_{end}}$

Традиционный метод ^{[19] [15]} разделения существующей капли путем простого включения и выключения разделяющих электродов производит новые капли относительно равного объема. Однако новые капли, образованные традиционным методом, показывают значительную разницу в объеме. ^{[20] [21]} Эта разница вызвана локальными возмущениями из-за быстрого переноса массы. ^[21] Несмотря на то, что разница незначительна в некоторых приложениях, она все равно может представлять проблему в приложениях, которые очень чувствительны к изменениям объема, ^{[22] [23],} таких как иммуноанализы ^[24] и амплификация ДНК. ^[25] Чтобы преодолеть ограничение традиционного метода, существующую каплю можно разделить, постепенно изменяя потенциал электродов в области разделения, вместо того чтобы просто включать и выключать их. ^[21] При использовании этого метода было сообщено о заметном улучшении изменения объема капли, с примерно 10% изменения объема до менее 1% изменения объема. ^[21]

Из водохранилища

Создание новой капли из резервуара с жидкостью может быть выполнено аналогично разделению капли. В этом случае резервуар остается неподвижным, в то время как последовательность электродов используется для извлечения жидкости из резервуара. Эта вытянутая жидкость и резервуар образуют горлышко жидкости, похожее на горлышко разделяющейся капли, но более длинное, и схлопывание этого горлышка образует дозированную каплю из вытянутой жидкости. ^{[15] [26]} Однако, в отличие от разделения, распределение капель таким образом непоследовательно по масштабу и результатам. Не существует надежного расстояния, на которое жидкость должна быть вытянута из резервуара, чтобы горлышко схлопнулось, если оно вообще схлопнется. ^[27] Поскольку это расстояние варьируется, объемы дозированных капель также будут различаться в пределах одного и того же устройства. ^[27]

Из-за этих несоответствий были использованы и предложены альтернативные методы дозирования капель, включая извлечение жидкости из резервуаров в геометриях, которые требуют более тонкого горлышка, ^{[15] [28]} использование непрерывного и пополняемого электросмачивающего канала, ^[22] и перемещение резервуаров в углы таким образом, чтобы разрезать резервуар посередине. ^{[18] [28]} Многократные итерации последнего метода могут производить капли более управляемых размеров.

Манипуляция каплями

Слияние капель

Поскольку существующая капля может быть разделена на отдельные капли с помощью электродов (см. Из существующей капли ), ^{[19] [15]} капли также могут быть объединены в одну каплю с помощью электродов. ^{[29] [15]} Используя ту же концепцию, которая применяется для создания новых капель путем разделения существующей капли с помощью электродов, водная капля, покоящаяся на незаряженном электроде, может двигаться к заряженному электроду, где капли соединятся и сольются в одну каплю. ^{[29] [15]} Однако объединенная капля не всегда может образовывать круглую форму даже после завершения процесса слияния из-за поверхностного натяжения. ^[15] Эту проблему можно решить, внедрив супергидрофобную поверхность между каплями и электродами. ^[29] Капли масла также могут быть объединены таким же образом, но капли масла будут двигаться к незаряженным электродам в отличие от водных капель. ^[30]

Транспортировка капель

Отдельные капли можно транспортировать строго контролируемым образом с помощью массива электродов. ^{[31] [32] [30]} Таким же образом капли перемещаются от незаряженного электрода к заряженному электроду или наоборот, капли можно непрерывно транспортировать вдоль электродов, последовательно подавая на электроды энергию. ^{[33] [30] [15]} Поскольку транспортировка капель включает массив электродов, несколько электродов можно запрограммировать на выборочную подачу напряжения на каждый электрод для лучшего контроля над транспортировкой нескольких капель. ^[33]

Перемещение посредством электростатического привода

Трехмерное приведение в действие капли стало возможным благодаря реализации закрытой системы; эта система содержит каплю размером мкл в несмешивающейся жидкой среде. Затем капля и среда помещаются между двумя электромагнитными пластинами, создавая электромагнитное поле между двумя пластинами. ^{[34] [35]} Цель этого метода — перенести каплю с нижней плоской поверхности на верхнюю параллельную плоскую поверхность и обратно с помощью электростатических сил. ^{[34] [36]} Физику, лежащую в основе такого приведения в действие частицы и перпендикулярного движения, можно понять из ранних работ Н. Н. Лебедева и И. П. Скальской. ^[37] В своем исследовании они попытались смоделировать электрический заряд Максвелла, приобретаемый идеально круглой проводящей частицей в присутствии однородного магнитного поля, вызванного идеально проводящей и бесконечно растягивающейся поверхностью. ^[37] Их модель помогает предсказать движение микрокапель в направлении Z внутри устройства, поскольку оно указывает на величину и направление сил, действующих на микрокаплю. Это может быть использовано для точного прогнозирования и исправления нежелательного и неконтролируемого движения частиц. Модель объясняет, почему отсутствие диэлектрического покрытия на одной из двух поверхностей приводит к изменению заряда внутри капли при контакте с каждым электродом и, в свою очередь, заставляет капли неконтролируемо отскакивать между электродами.

Цифровая микрофлюидика (DMF) уже была легко адаптирована во многих биологических областях. ^{[38] [39] [40]} Благодаря возможности трехмерного движения в DMF, технология может использоваться еще более широко в биологических приложениях, поскольку она может более точно имитировать трехмерные микросреды. Большим преимуществом использования этого типа метода является то, что он позволяет капле иметь доступ к двум различным средам, что можно использовать, разделив микрофлюидные задачи между двумя поверхностями. Например, в то время как нижняя плоскость может использоваться для перемещения капель, верхняя пластина может выполнять необходимые химические и/или биологические процессы. ^[34] Это преимущество может быть переведено в практические экспериментальные протоколы в биологическом сообществе, такие как соединение с амплификацией ДНК. ^{[41] [36] [42]} Это также позволяет сделать чип меньше и предоставить исследователям больше свободы при проектировании платформ для анализа микрокапель. ^[34]

Вездеходная система капельного срабатывания (ATDA)

Вездеходная микрофлюидика — это метод, используемый для транспортировки капель жидкости по нетрадиционным типам поверхностей. ^[43] В отличие от традиционной микрофлюидической платформы, которая, как правило, ограничена плоскими и горизонтальными поверхностями, ATDA позволяет манипулировать каплями по изогнутым, негоризонтальным и инвертированным поверхностям. ^[43] Это стало возможным благодаря включению гибких тонких листов меди и полиимида в поверхность с помощью метода быстрого прототипирования. ^{[43] [44]} Это устройство очень хорошо работает со многими жидкостями, включая водные буферы, растворы белков и ДНК, а также неразбавленную бычью сыворотку. ^[43] ATDA совместим с силиконовым маслом или добавками плюроника, такими как F-68, которые уменьшают неспецифическое поглощение и биообрастание при работе с биологическими жидкостями, такими как белки, биологические сыворотки и ДНК. ^{[43] [45]} Недостатком такой установки является ускоренное испарение капель. ^[43] ATDA — это форма открытой цифровой микрофлюидики, и поэтому устройство должно быть инкапсулировано во влажной среде, чтобы минимизировать испарение капель. ^[46]

Выполнение

В одном из различных вариантов микрофлюидных биочипов на основе EWOD, впервые исследованных Cytonix в 1987 году [1] Архивировано 19 сентября 2020 года в Wayback Machine и впоследствии коммерциализировано Advanced Liquid Logic, имеются две параллельные стеклянные пластины. Нижняя пластина содержит узорчатый массив индивидуально управляемых электродов , а верхняя пластина покрыта непрерывным заземляющим электродом . Диэлектрический изолятор, покрытый гидрофобным веществом, добавлен к пластинам для уменьшения смачиваемости поверхности и добавления емкости между каплей и управляющим электродом. Капля, содержащая биохимические образцы и наполнительную среду, такую ​​как силиконовое масло , фторированное масло или воздух, зажата между пластинами, и капли перемещаются внутри наполнителя. Чтобы переместить каплю , управляющее напряжение подается на электрод, смежный с каплей, и в то же время электрод, расположенный прямо под каплей, деактивируется. Изменяя электрический потенциал вдоль линейной решетки электродов, можно использовать электросмачивание для перемещения капель вдоль этой линии электродов.

Приложения

Автоматизация лабораторий

В таких областях исследований, как синтетическая биология , где широко распространены высоко итеративные эксперименты, были предприняты значительные усилия по автоматизации рабочих процессов. ^{[47] [48] [49]} Цифровая микрофлюидика часто рекламируется как решение для автоматизации лабораторий, имеющее ряд преимуществ по сравнению с альтернативными решениями, такими как роботы-пипетки и капельная микрофлюидика . ^{[50] [51] [52]} Эти заявленные преимущества часто включают в себя сокращение необходимого объема экспериментальных реагентов, снижение вероятности загрязнения и перекрестного загрязнения, потенциальные улучшения воспроизводимости, повышенную пропускную способность, адресацию отдельных капель и возможность интеграции с модулями датчиков и детекторов для выполнения сквозной или даже замкнутой автоматизации рабочего процесса. ^{[50] [51] [52] [53]}

Уменьшение экспериментального следа

Одним из основных преимуществ цифровой микрофлюидики и микрофлюидики в целом является использование и приведение в действие объемов в масштабе от пиколитра до микролитра. Рабочие процессы, адаптированные от настольного компьютера к системе DMF, миниатюризированы, что означает, что рабочие объемы уменьшены до долей того, что обычно требуется для традиционных методов. Например, Тайтронг и др. разработали систему DMF с модулем капиллярного электрофореза (CE) с целью автоматизации процесса характеризации библиотеки секвенирования следующего поколения (NGS) . По сравнению с Agilent BioAnalyzer (прибором, обычно используемым для измерения распределения размеров библиотеки секвенирования), система DMF-CE потребляла в десять раз меньше объема образца. ^[54] Уменьшение объемов для рабочего процесса может быть особенно полезным, если реагенты дорогие или при работе с редкими образцами, такими как циркулирующие опухолевые клетки и пренатальные образцы. ^[52] Миниатюризация также означает сокращение объемов отходов.

Снижение вероятности заражения

Рабочие процессы на основе DMF, особенно те, которые используют закрытую конфигурацию с заземляющим электродом на верхней пластине, как было показано, менее восприимчивы к внешнему загрязнению по сравнению с некоторыми традиционными лабораторными рабочими процессами. Это можно объяснить минимальным взаимодействием пользователя во время автоматизированных шагов и тем фактом, что меньшие объемы меньше подвержены загрязнению окружающей среды, чем большие объемы, которые должны были бы подвергаться воздействию открытого воздуха во время смешивания. Руан и др. наблюдали минимальное загрязнение от экзогенной нечеловеческой ДНК и отсутствие перекрестного загрязнения между образцами при использовании их цифровой системы секвенирования всего генома на основе DMF. ^[52]

Улучшенная воспроизводимость

Преодоление проблем воспроизводимости стало темой растущей озабоченности в научных дисциплинах. ^[55] Воспроизводимость может быть особенно заметной, когда необходимо повторить несколько итераций одного и того же экспериментального протокола. ^[56] Использование роботов для обработки жидкостей, которые могут минимизировать потерю объема между экспериментальными этапами, часто используется для снижения частоты ошибок и улучшения воспроизводимости. Автоматизированная система DMF для редактирования генома CRISPR-Cas9 была описана Синхой и др. и использовалась для культивирования и генетической модификации клеток рака легких H1299 . Авторы отметили, что не наблюдалось никаких изменений в эффективности нокаута по локусам, когда клетки культивировались на устройстве DMF, тогда как клетки, культивируемые в луночных планшетах, показали изменчивость в эффективности нокаута восходящих локусов. Это снижение изменчивости было приписано культивированию на устройстве DMF, которое было более однородным и воспроизводимым по сравнению с методами луночных планшетов. ^[57]

Увеличение пропускной способности

Хотя системы DMF не могут сравниться с той же пропускной способностью, которую достигают некоторые роботы-пипетки для обработки жидкостей или некоторые микрофлюидные системы на основе капель, все же существуют преимущества в пропускной способности по сравнению с традиционными методами, выполняемыми вручную. ^[58]

Индивидуальная адресация капель

DMF допускает адресацию на уровне капель, то есть отдельные капли можно рассматривать как пространственно отдельные микрореакторы . ^[50] Этот уровень управления каплями важен для рабочих процессов, где реакции чувствительны к порядку смешивания реагентов и времени инкубации, но где оптимальные значения этих параметров все еще могут быть определены. Эти типы рабочих процессов распространены в бесклеточной биологии , и Лю и др. смогли продемонстрировать подтверждающую концепцию стратегию на основе DMF для проведения дистанционно управляемой бесклеточной экспрессии белка на чипе OpenDrop. ^[59]

Интеграция модуля детектора для сквозной и замкнутой автоматизации

Часто упоминаемым преимуществом платформ DMF является их потенциальная возможность интеграции с датчиками на кристалле и модулями детекторов вне кристалла. ^{[50] [59]} Теоретически данные в реальном времени и конечные точки могут использоваться в сочетании с методами машинного обучения для автоматизации процесса оптимизации параметров.

Разделение и извлечение

Цифровая микрофлюидика может использоваться для разделения и извлечения целевых аналитов. Эти методы включают использование магнитных частиц, ^{[60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67]} экстракции жидкость-жидкость , ^[68] оптических пинцетов , ^[69] и гидродинамических эффектов . ^[70]

Магнитные частицы

Для разделения магнитных частиц капля раствора, содержащего интересующий аналит, помещается на цифровую микрофлюидную электродную решетку и перемещается за счет изменений зарядов электродов. Капля перемещается на электрод с магнитом на одной стороне решетки с магнитными частицами, функционализированными для связывания с аналитом. Затем она перемещается по электроду, магнитное поле удаляется, и частицы суспендируются в капле. Капля закручивается на электродной решетке для обеспечения смешивания. Магнит вводится повторно, частицы иммобилизуются, а капля удаляется. Этот процесс повторяется с промывочными и элюирующими буферами для извлечения аналита. ^{[60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67]}

Магнитные частицы, покрытые антителами к сывороточному альбумину человека , использовались для выделения сывороточного альбумина человека в качестве доказательства концептуальной работы по иммунопреципитации с использованием цифровой микрофлюидики. ⁵ Извлечение ДНК из образца цельной крови также проводилось с использованием цифровой микрофлюидики. ³ Процедура следует общей методологии, что и магнитные частицы, но включает предварительную обработку на цифровой микрофлюидной платформе для лизиса клеток перед извлечением ДНК. ^[62]

Жидкостно-жидкостная экстракция

Жидкостно-жидкостные экстракции могут быть выполнены на цифровом микрофлюидном устройстве, используя преимущества несмешивающихся жидкостей. ⁹ Две капли, одна из которых содержит аналит в водной фазе, а другая — несмешивающуюся ионную жидкость, присутствуют на электродной решетке. Две капли смешиваются, и ионная жидкость извлекает аналит, и капли легко разделяются. ^[68]

Оптический пинцет

Оптические пинцеты также использовались для разделения клеток в каплях. Две капли смешиваются на электродной матрице, одна содержит клетки, а другая — питательные вещества или лекарства. Капли смешиваются, а затем оптические пинцеты используются для перемещения клеток на одну сторону большей капли перед ее разделением. ^{[71] [69]} Для более подробного объяснения основных принципов см. Оптические пинцеты .

Гидродинамическое разделение

Частицы были применены для использования вне магнитного разделения, с гидродинамическими силами для отделения частиц от основной массы капли. ^[70] Это выполняется на электродных решетках с центральным электродом и «срезами» электродов, окружающих его. Капли добавляются на решетку и закручиваются по круговой схеме, а гидродинамические силы от закручивания заставляют частицы собираться на центральном электроде. ^[70]

Химический синтез

Цифровая микрофлюидика (DMF) позволяет осуществлять точную манипуляцию и координацию в мелкомасштабных реакциях химического синтеза благодаря своей способности контролировать микромасштабные объемы жидких реагентов, что позволяет в целом сократить использование реагентов и отходы. ^[72] Эту технологию можно использовать в синтезе соединений, таких как пептидомиметики и ПЭТ- трейсеры. ^{[73] [74] [75]} ПЭТ- трейсеры требуют нанограммовых количеств, и, таким образом, DMF позволяет осуществлять автоматизированный и быстрый синтез трейсеров с эффективностью 90–95 % по сравнению с обычными макромасштабными методами. ^{[74] [76]}

Органические реагенты обычно не используются в DMF, поскольку они имеют тенденцию смачивать устройство DMF и вызывать затопление; однако синтез органических реагентов может быть достигнут с помощью методов DMF путем переноса органических реагентов через ионную жидкую каплю, тем самым предотвращая затопление устройства DMF органическим реагентом. ^[77] Капли объединяются вместе, вызывая противоположные заряды, тем самым притягивая их друг к другу. ^[78] Это позволяет автоматизировать смешивание капель. Смешивание капель также используется для осаждения кристаллов MOF для печати путем подачи реагентов в лунки и испарения растворов для осаждения кристаллов. ^[79] Этот метод осаждения кристаллов MOF является относительно дешевым и не требует сложного роботизированного оборудования. ^[79]

Химический синтез с использованием цифровой микрофлюидики (DMF) применялся ко многим примечательным биологическим реакциям. К ним относятся полимеразная цепная реакция (ПЦР), а также образование ДНК и пептидов . ^{[77] [80]} Восстановление, алкилирование и ферментативное расщепление также показали надежность и воспроизводимость с использованием DMF, что указывает на потенциал в синтезе и манипулировании протеомикой . ^[81] Спектры, полученные из продуктов этих реакций, часто идентичны их библиотечным спектрам, при этом используется лишь небольшая часть реагентов лабораторного масштаба. ^[73] Таким образом, проведение этих синтезов в микромасштабе имеет преимущество в ограничении расходов на покупку реагентов и отходов, получаемых при получении желаемых экспериментальных результатов. Однако необходимо преодолеть многочисленные проблемы, чтобы довести эти реакции до завершения с помощью DMF. Были сообщения о снижении эффективности химических реакций по сравнению с версиями тех же синтезов в лабораторном масштабе, поскольку наблюдались более низкие выходы продуктов. ^[80] Кроме того, поскольку необходимо анализировать образцы размером пиколитр и нанолитр, любой инструмент, используемый в анализе, должен обладать высокой чувствительностью. Кроме того, настройка системы часто затруднена из-за большого количества проводов и насосов, необходимых для работы микроканалов и резервуаров. ^[80] Наконец, образцы часто подвергаются испарению растворителя, что приводит к изменению объема и концентрации реагентов, а в некоторых случаях реакции не доходят до завершения. ^[82]

Состав и чистота молекул, синтезированных с помощью ДМФ, часто определяются с использованием классических аналитических методов. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) успешно применяется для анализа соответствующих промежуточных продуктов, продуктов и кинетики реакции. ^{[73] [83]} Потенциальной проблемой, которая возникает при использовании ЯМР, является низкая массовая чувствительность, однако ее можно скорректировать, используя микрокатушки , которые помогают различать молекулы с различной массой. ^[73] Это необходимо, поскольку отношение сигнал/шум для образцов размером от микролитра до нанолитра значительно снижается по сравнению с образцами лабораторного масштаба, и было показано, что микрокатушки решают эту проблему. ^[84] Масс-спектрометрия (МС) и высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) также использовались для решения этой проблемы. ^{[77] [73]} Хотя МС является привлекательным аналитическим методом для различения продуктов реакций, осуществляемых с помощью ДМФ, он имеет свои собственные недостатки. Матрично-ассистированная лазерная десорбционная ионизация (MALDI) и электрораспылительная ионизация (ESI) МС недавно были объединены с анализом микрофлюидных химических реакций. Однако кристаллизация и разбавление, связанные с этими методами, часто приводят к неблагоприятным побочным эффектам, таким как потеря образца и возникновение побочных реакций. ^[17] Использование МС в ДМФ более подробно обсуждается в следующем разделе.

Культура клеток

Подключение чипа DMF для использования в полевых условиях или интерфейсов «мир-чип» осуществлялось с помощью ручных насосов и резервуаров, которые доставляют микробы, клетки и среду в устройство. ^[85] Отсутствие обширных насосов и клапанов позволяет выполнять сложные многоэтапные приложения с участием клеток в простой и компактной системе. ^[58] В одном приложении микробные культуры были перенесены на чип и им позволили расти с использованием стерильных процедур и температуры, необходимых для инкубации микробов. Чтобы подтвердить, что это было жизнеспособное пространство для роста микробов, в устройстве был проведен анализ трансформации . ^[85] Это включает в себя воздействие на E.coli вектора и тепловой шок бактерий до тех пор, пока они не захватят ДНК. Затем следует запуск ДНК-геля , чтобы убедиться, что желаемый вектор был захвачен бактериями. Это исследование показало, что ДНК действительно была захвачена бактериями и экспрессирована, как и предполагалось.

Человеческие клетки также подвергались манипуляциям в цифровой микрофлюидной иммуноцитохимии в отдельных клетках (DISC), где платформы DMF использовались для культивирования и использования антител для маркировки фосфорилированных белков в клетке. ^[86] Затем культивируемые клетки удаляются и снимаются с чипа для скрининга. Другая технология синтезирует гидрогели в платформах DMF. Этот процесс использует электроды для доставки реагентов для получения гидрогеля и доставки реагентов для клеточной культуры для абсорбции в гель. [75] [45] Гидрогели являются улучшением ^{по сравнению} с 2D-культурой клеток, поскольку 3D-культура клеток имеет более выраженные взаимодействия между клетками и взаимодействия клеток с внеклеточным матриксом. ^[45] Сферические клеточные культуры являются еще одним методом, разработанным вокруг способности DMF доставлять капли к клеткам. Приложение электрического потенциала позволяет автоматизировать перенос капель непосредственно в подвешенную клеточную культуру. ^[75] ] ^[87] Это выгодно, поскольку трехмерная клеточная культура и сфероиды лучше имитируют ткани in vivo, позволяя создавать более биологически значимые культуры, в которых клетки растут во внеклеточном матриксе, аналогичном матриксу в организме человека. ^[87] Другое применение платформ DMF в клеточной культуре — это ее способность проводить бесклеточное клонирование in vitro с использованием ПЦР с одной молекулой внутри капель. ^{[88] Затем амплифицированные продукты} ПЦР проверяются путем трансфекции в дрожжевые клетки и идентификации белков с помощью вестерн-блоттинга. ^[88]

Проблемы, возникающие при использовании клеточных культур с использованием ДМФ, включают адсорбцию белка на дне устройства и цитотоксичность для клеток. Чтобы предотвратить адсорбцию белка на дне платформы, для покрытия поверхности устройства использовалось стабилизированное поверхностно-активным веществом силиконовое масло или гексан, а капли наносились поверх масла или гексана. ^[86] Гексан затем быстро испарялся из культур, чтобы предотвратить токсическое воздействие на клеточные культуры. ^[89] Другим подходом к решению проблемы адгезии белков является добавление добавок Pluronic к каплям в устройстве. ^[90] Добавки Pluronic, как правило, не являются цитотоксичными, но некоторые из них, как было показано, вредны для клеточных культур. ^[46]

Биосовместимость устройства важна для биологических анализов. Наряду с поиском добавок Pluronic, которые не являются цитотоксичными, было достигнуто создание устройства, напряжение и разрушительное движение которого не влияли бы на жизнеспособность клеток. С помощью считывания анализов «живой/мертвый» было показано, что ни напряжение, необходимое для перемещения капель, ни движение движущихся культур не влияли на жизнеспособность клеток. ^[46]

Биологическая экстракция

Биологическое разделение обычно включает образцы с низкой концентрацией большого объема. Это может представлять проблему для цифровой микрофлюидики из-за малого необходимого объема образца. ^[63] Цифровые микрофлюидные системы можно комбинировать с макрофлюидной системой, разработанной для уменьшения объема образца, что в свою очередь увеличивает концентрацию аналита. ^[63] Он следует тем же принципам, что и магнитные частицы для разделения, но включает в себя прокачку капли для циклического прохождения большего объема жидкости вокруг магнитных частиц. ^[63] Также сообщалось об извлечении аналитов наркотиков из высушенных образцов мочи. Капля экстракционного растворителя, в данном случае метанола, многократно протекает по образцу высушенного образца мочи, затем перемещается к конечному электроду, где жидкость извлекается через капилляр, а затем анализируется с помощью масс-спектрометрии. ^[91]

Иммуноферментный анализ

Расширенные возможности обработки жидкостей цифровой микрофлюидики (DMF) позволяют использовать DMF в качестве платформы иммуноанализа , поскольку устройства DMF могут точно манипулировать небольшими количествами жидких реагентов. Как гетерогенные иммуноанализы (антигены, взаимодействующие с иммобилизованными антителами), так и гомогенные иммуноанализы (антигены, взаимодействующие с антителами в растворе) были разработаны с использованием платформы DMF. ^[92] Что касается гетерогенных иммуноанализов, DMF может упростить расширенные и интенсивные этапы процедуры, выполняя все этапы доставки, смешивания, инкубации и промывки на поверхности устройства (на чипе). Кроме того, существующие методы и методики иммуноанализа, такие как анализы на основе магнитных шариков, ELISA и электрохимическое обнаружение, были включены в платформы иммуноанализа DMF. ^{[93] [94] [95] [96]}

Было продемонстрировано включение анализов на основе магнитных шариков в платформу иммуноанализа DMF для обнаружения нескольких аналитов, таких как человеческий инсулин, IL-6, сердечный маркер тропонин I (cTnI), тиреотропный гормон (TSH), sTNF-RI и 17β-эстрадиол. ^{[95] [97] [98] [99]} Например, подход на основе магнитных шариков использовался для обнаружения cTnI из цельной крови менее чем за 8 минут. ^[97] Вкратце, магнитные шарики, содержащие первичные антитела, смешивали с мечеными вторичными антителами, инкубировали и иммобилизовали с помощью магнита для этапов промывки. Затем каплю смешивали с хемилюминесцентным реагентом, и обнаружение сопутствующей ферментативной реакции измеряли на чипе с помощью фотоумножительной трубки.

Шаблон ELISA, обычно используемый для проведения иммуноанализов и других биохимических анализов на основе ферментов, был адаптирован для использования с платформой DMF для обнаружения аналитов, таких как IgE и IgG. ^{[100] [101]} В одном примере ^[93] была проведена серия биоанализов для установления возможностей количественной оценки устройств DMF, включая иммуноанализ на основе ELISA для обнаружения IgE. Суперпарамагнитные наночастицы были иммобилизованы с антителами против IgE и флуоресцентно мечеными аптамерами для количественной оценки IgE с использованием шаблона ELISA. Аналогично, для обнаружения IgG, IgG может быть иммобилизован на чипе DMF, конъюгирован с IgG, меченым пероксидазой хрена (HRP), а затем количественно определен путем измерения изменения цвета, связанного с образованием продукта реакции между HRP и тетраметилбензидином. ^[100]

Для дальнейшего расширения возможностей и приложений иммуноанализов DMF за пределы колориметрического обнаружения (т. е. ИФА, анализов на основе магнитных шариков) в чипы DMF были встроены электрохимические инструменты обнаружения (например, микроэлектроды) для обнаружения аналитов, таких как ТТГ и вирус краснухи. ^{[96] [102] [103]} Например, Раккус и др. ^[102] интегрировали микроэлектроды на поверхность чипа DMF и заменили ранее описанный хемилюминесцентный иммуноанализ IgG ^[104] электроактивными видами, что позволило обнаружить вирус краснухи. Они покрыли магнитные шарики вирусом краснухи, анти-краснушным IgG и античеловеческим IgG, связанным со щелочной фосфатазой, которая, в свою очередь, катализировала реакцию переноса электронов, которая была обнаружена микроэлектродами на чипе.

Масс-спектрометрия

Сочетание цифровой микрофлюидики (DMF) и масс-спектрометрии можно в значительной степени разделить на косвенный автономный анализ, прямой автономный анализ и поточный анализ ^[17], и основными преимуществами этого сочетания являются снижение использования растворителя и реагента, а также сокращение времени анализа. ^[105]

Косвенный офлайн-анализ — это использование устройств DMF для объединения реагентов и выделения продуктов, которые затем удаляются и вручную переносятся в масс-спектрометр. Этот подход использует преимущества DMF для этапа подготовки образца, но также создает возможности для загрязнения, поскольку для переноса образца требуется ручное вмешательство. В одном из примеров этой техники трехкомпонентная конденсация Grieco проводилась на чипе и снималась с чипа микропипеткой для гашения и дальнейшего анализа. ^[77]

Прямой офлайновый анализ — это использование устройств DMF, которые были изготовлены и частично или полностью встроены в масс-спектрометр. Этот процесс по-прежнему считается офлайновым, однако некоторые процедуры после реакции могут выполняться вручную (но на чипе), без использования цифровых возможностей устройства. Такие устройства чаще всего используются в сочетании с MALDI-MS . В прямых офлайновых устройствах на основе MALDI капля должна быть высушена и перекристаллизована вместе с матрицей — операции, которые часто требуют вакуумных камер. ^{[17] [106]} Затем чип с кристаллизованным аналитом помещается в MALDI-MS для анализа. Одна из проблем, возникающих при сопряжении MALDI-MS с DMF, заключается в том, что матрица, необходимая для MALDI-MS, может быть очень кислой, что может помешать реакциям на чипе ^[107]

Встроенный анализ — это использование устройств, которые напрямую подают данные в масс-спектрометры, тем самым исключая любые ручные манипуляции. Встроенный анализ может потребовать специально изготовленных устройств и соединительного оборудования между устройством и масс-спектрометром. ^[17] Встроенный анализ часто сочетается с электрораспылительной ионизацией . В одном примере чип DMF был изготовлен с отверстием, которое вело к микроканалу ^[108] Этот микроканал, в свою очередь, был подключен к электрораспылительному ионизатору, который излучал непосредственно в масс-спектрометр. Интеграция методов ионизации окружающей среды, когда ионы образуются вне масс-спектрометра с небольшой обработкой или без нее, хорошо сочетается с открытой или полуоткрытой микрофлюидной природой DMF и обеспечивает легкое встроенное сопряжение между системами DMF и MS. Методы ионизации окружающей среды, такие как ионизация поверхностной акустической волной (SAW), генерируют поверхностные волны на плоской пьезоэлектрической поверхности, которая передает достаточно акустической энергии на границу раздела жидкости для преодоления поверхностного натяжения и десорбции ионов с чипа в масс-анализатор. ^{[109] [17]} Некоторые соединения используют внешний источник импульсов высокого напряжения на физическом входе в масс-спектрометр ^[110], но истинная роль таких дополнений не определена. ^[111]

Значительным препятствием для широкой интеграции DMF с масс-спектрометрией является биологическое загрязнение, часто называемое биообрастанием. ^[17] Высокопроизводительный анализ является значительным преимуществом при использовании систем DMF, ^[105] , но означает, что они особенно восприимчивы к перекрестному загрязнению между экспериментами. В результате, сочетание DMF с масс-спектрометрией часто требует интеграции различных методов для предотвращения перекрестного загрязнения, таких как многократные этапы промывки, ^{[112] [113]} биологически совместимые поверхностно-активные вещества, ^[114] и/или супергидрофобные поверхности для предотвращения адсорбции капель. ^{[115] [116]} В одном примере снижение сигнала перекрестного загрязнения во время характеристики аминокислоты потребовало 4-5 этапов промывки между каждой каплей образца, чтобы интенсивность загрязнения упала ниже предела обнаружения. ^[113]

Миниатюрные масс-спектрометры

Обычные масс-спектрометры часто бывают большими, а также чрезмерно дорогими и сложными в эксплуатации, что привело к повышению привлекательности миниатюрных масс-спектрометров (ММС) для различных приложений. ММС оптимизированы в плане доступности и простоты эксплуатации, часто отказываясь от необходимости в опытных техниках, имея низкую стоимость производства и будучи достаточно малыми по размеру, чтобы обеспечить перенос сбора данных из лаборатории в поле. ^[117] Эти преимущества часто достигаются ценой снижения производительности, когда разрешение ММС, а также пределы обнаружения и количественного определения часто едва достаточны для выполнения специализированных задач. Интеграция ДМФ с ММС имеет потенциал для значительного улучшения систем ММС за счет увеличения пропускной способности, разрешения и автоматизации, при одновременном снижении стоимости растворителя, что позволяет проводить лабораторный анализ по гораздо более низкой цене. В одном примере использование пользовательской системы ДМФ для тестирования мочи на наркотики позволило создать прибор весом всего 25 кг с производительностью, сопоставимой со стандартным лабораторным анализом. ^[118]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) может использоваться в сочетании с цифровой микрофлюидикой (ДМФ) посредством использования микрокатушек ЯМР, которые представляют собой электромагнитные проводящие катушки размером менее 1 мм. Из-за своего размера эти микрокатушки имеют ряд ограничений, напрямую влияющих на чувствительность оборудования, в котором они работают.

Интерфейсы микроканалов/микрокатушек, предшествовавшие цифровой микрофлюидике, имели ряд недостатков, например, многие из них создавали большие объемы отходов растворителя и легко загрязнялись. ^{[119] [120]} Таким образом, использование цифровой микрофлюидики и ее возможности манипулировать синглетными каплями является многообещающим.

Интерфейс между цифровой микрофлюидикой и ЯМР- релаксометрией привел к созданию систем, таких как те, которые используются для обнаружения и количественной оценки концентраций определенных молекул в микромасштабах ^[120], причем некоторые такие системы используют двухэтапные процессы, в которых устройства DMF направляют капли к месту обнаружения ЯМР. ^[121] Также были разработаны вводные системы ЯМР с высоким полем и 2D ЯМР в сочетании с микрофлюидикой. ^[119] Эти системы используют однопластинчатые устройства DMF с микрокатушками ЯМР вместо второй пластины. Недавно дополнительно модифицированная версия этого интерфейса включала блоки градиентов импульсного поля (PFG), которые позволили этой платформе выполнять более сложные измерения ЯМР (например, диффузометрию ЯМР, измерения импульсов с кодированием градиентов). ^[122] Эта система была успешно применена для мониторинга быстрых органических реакций. ^[123]

Ссылки

1. Shamsi MH, Choi K, Ng AH, Chamberlain MD, Wheeler AR (март 2016 г.). «Электрохемилюминесценция в цифровой микрофлюидике для анализа микроРНК». Биосенсоры и биоэлектроника (Представленная рукопись). 77 : 845–52. doi :10.1016/j.bios.2015.10.036. PMID  26516684.
2. "Duke Microfluidics Lab". microfluidics.ee.duke.edu . Получено 2017-05-22 .
3. Ким CJ (ноябрь 2001 г.). Микронасосная технология электросмачивания . Труды ASME Int. Конгресса и выставки по машиностроению. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. IMECE2001/HTD-24200.
4. Jain V, Devarasetty V, Patrikar R (июнь 2017 г.). «Влияние геометрии электрода на скорость капли в открытом устройстве на основе EWOD для цифровых микрофлюидных приложений». Журнал электростатики . 87 : 11–18. doi :10.1016/j.elstat.2017.02.006.
5. Choi K, Ng AH, Fobel R, Wheeler AR (2012). «Цифровая микрофлюидика». Annual Review of Analytical Chemistry . 5 : 413–40. Bibcode :2012ARAC....5..413C. doi :10.1146/annurev-anchem-062011-143028. PMID  22524226.
6. Fair RB, Khlystov A, Tailor TD, Ivanov V, Evans RD, Srinivasan V и др. (2007-01-01). «Химические и биологические применения цифровых микрофлюидных устройств». IEEE Design and Test of Computers . 24 (1): 10–24. CiteSeerX 10.1.1.559.1440 . doi :10.1109/MDT.2007.8. S2CID  10122940. 
7. Shamsi MH, Choi K, Ng AH, Chamberlain MD, Wheeler AR (март 2016 г.). «Электрохемилюминесценция в цифровой микрофлюидике для анализа микроРНК». Биосенсоры и биоэлектроника . 77 : 845–52. doi :10.1016/j.bios.2015.10.036. PMID  26516684.
8. Zhao Y, Xu T, Chakrabarty K (2011-07-01). «Методы широковещательной адресации электродов и планирования для цифровых микрофлюидных биочипов с ограничениями по контактам». Труды IEEE по автоматизированному проектированию интегральных схем и систем . 30 (7): 986–999. doi :10.1109/TCAD.2011.2116250. ISSN  0278-0070. S2CID  4159209.
9. Бертье Дж (2008). Микрокапли и цифровая микрофлюидика . William Andrew Pub. ISBN 9780815515449. OCLC  719878673.
10. Chiou PY, Moon H, Toshiyoshi H, Kim CJ, Wu MC (май 2003 г.). «Световое приведение в действие жидкости с помощью оптоэлектросмачивания». Датчики и приводы A: Физические . 104 (3): 222–8. doi :10.1016/S0924-4247(03)00024-4.
11. Arscott S (2011). "Перемещение жидкостей со светом: фотоэлектросмачивание полупроводников". Scientific Reports . 1 : 184. arXiv : 1108.4935 . Bibcode : 2011NatSR...1E.184A. doi : 10.1038/srep00184. PMC 3240946 . PMID  22355699. 
12. Palma C, Deegan RD (март 2018 г.). «Перевод капель, активируемый фотоэлектросмачиванием». Langmuir: The ACS Journal of Surfaces and Colloids . 34 (10): 3177–3185. doi :10.1021/acs.langmuir.7b03340. PMID  29457909.
13. Гудман Дж. «Капли воды: когезия и адгезия воды». www.appstate.edu . Получено 21.05.2017 .
14. "Смачивание". web.mit.edu . Получено 2017-05-21 .
15. Cho SK, Moon H, Kim CJ (февраль 2003 г.). «Создание, транспортировка, резка и слияние капель жидкости с помощью электросмачивания на основе активации для цифровых микрофлюидных схем» (PDF) . Журнал микроэлектромеханических систем . 12 (1): 70–80. doi :10.1109/JMEMS.2002.807467.
16. Chang JH, Kim DS, Pak JJ (2011-05-02). «Упрощенное однопластинчатое электросмачивающее устройство наземного типа для транспортировки капель». Журнал электротехники и технологий . 6 (3): 402–407. doi : 10.5370/JEET.2011.6.3.402 . ISSN  1975-0102.
17. Кирби AE, Уилер AR (июль 2013 г.). «Цифровая микрофлюидика: новая платформа подготовки образцов для масс-спектрометрии». Аналитическая химия . 85 (13): 6178–84. doi :10.1021/ac401150q. PMID  23777536.
18. Teh SY, Lin R, Hung LH, Lee AP (февраль 2008 г.). «Микрофлюидика капель». Lab on a Chip . 8 (2): 198–220. doi :10.1039/B715524G. PMID  18231657.
19. Pollack MG, Fair RB, Shenderov AD (2000-09-11). "Приведение в действие капель жидкости на основе электросмачивания для микрофлюидных приложений". Applied Physics Letters . 77 (11): 1725–1726. Bibcode : 2000ApPhL..77.1725P. doi : 10.1063/1.1308534. ISSN  0003-6951.
20. Nikapitiya NY, Nahar MM, Moon H (2017-06-16). «Точное, последовательное и быстрое разделение и дозирование капель при электросмачивании на диэлектрической цифровой микрофлюидике». Micro and Nano Systems Letters . 5 (1): 24. Bibcode : 2017MNSL....5...24N. doi : 10.1186/s40486-017-0058-6 . ISSN  2213-9621.
21. Баннерджи А., Лю И., Хайкенфельд Дж., Папаутски И. (декабрь 2012 г.). «Детерминированное разделение объемов жидкости в электросмачивающей микрофлюидике». Lab on a Chip . 12 (24): 5138–5141. doi :10.1039/c2lc40723j. PMID  23042521.
22. Liu Y, Banerjee A, Papautsky I (2014-01-10). «Точное измерение объема капель и измерение объема на основе электродов в цифровой микрофлюидике». Микрофлюидика и нанофлюидика . 17 (2): 295–303. doi :10.1007/s10404-013-1318-2. ISSN  1613-4982. S2CID  16884950.
23. Vergauwe N, Witters D, Atalay YT, Verbruggen B, Vermeir S, Ceyssens F и др. (2011-01-26). «Управление изменчивостью размера капель цифровой лаборатории на чипе для улучшения производительности биоанализа». Микрофлюидика и нанофлюидика . 11 (1): 25–34. doi :10.1007/s10404-011-0769-6. ISSN  1613-4982. S2CID  93039641.
24. Shamsi MH, Choi K, Ng AH, Wheeler AR (февраль 2014 г.). «Цифровой микрофлюидный электрохимический иммуноанализ». Lab on a Chip . 14 (3): 547–554. doi :10.1039/c3lc51063h. PMID  24292705.
25. Chang YH, Lee GB, Huang FC, Chen YY, Lin JL (сентябрь 2006 г.). «Интегрированные чипы полимеразной цепной реакции с использованием цифровой микрофлюидики». Biomedical Microdevices . 8 (3): 215–225. doi :10.1007/s10544-006-8171-y. PMID  16718406. S2CID  21275449.
26. Fan SK, Hashi C, Kim CJ (2003). «Манипуляция несколькими каплями на сетке N×M с помощью перекрестной схемы управления EWOD и упаковки с контактом давления». Шестнадцатая ежегодная международная конференция по микроэлектромеханическим системам, 2003. MEMS-03 Киото. IEEE . стр. 694–697. doi :10.1109/MEMSYS.2003.1189844. ISBN 0-7803-7744-3. S2CID  108612930.
27. Elvira KS, Leatherbarrow R, Edel J, Demello A (июнь 2012 г.). «Распределение капель в цифровых микрофлюидных устройствах: оценка долгосрочной воспроизводимости». Biomicrofluidics . 6 (2): 22003–2200310. doi :10.1063/1.3693592. PMC 3360711 . PMID  22655007. 
28. Nikapitiya NJ, You SM, Moon H (2014). «Распределение и расщепление капель электросмачиванием на диэлектрической цифровой микрофлюидике». 2014 IEEE 27-я Международная конференция по микроэлектромеханическим системам (MEMS) . стр. 955–958. doi :10.1109/MEMSYS.2014.6765801. ISBN 978-1-4799-3509-3. S2CID  45003766.
29. Accardo A, Mecarini F, Leoncini M, Brandi F, Di Cola E, Burghammer M и др. (февраль 2013 г.). «Быстрое активное взаимодействие капель: коалесценция и реактивное смешивание, контролируемое электросмачиванием на супергидрофобной поверхности». Lab on a Chip . 13 (3): 332–335. doi :10.1039/c2lc41193h. PMID  23224020.
30. Wang W, Jones TB (2011-06-23). ​​"Микрожидкостное приведение в действие капель изолирующей жидкости в устройстве с параллельными пластинами". Journal of Physics: Conference Series . 301 (1): 012057. Bibcode : 2011JPhCS.301a2057W. doi : 10.1088/1742-6596/301/1/012057 . ISSN  1742-6596.
31. Фан СК, Хаши С, Ким К.Дж. (2003). «Манипуляция несколькими каплями на сетке N×M с помощью перекрестной схемы управления EWOD и упаковки с контактом под давлением». Шестнадцатая ежегодная международная конференция по микроэлектромеханическим системам, 2003. MEMS-03 Киото. IEEE . IEEE. стр. 694–697. doi :10.1109/memsys.2003.1189844. ISBN 0-7803-7744-3. S2CID  108612930.
32. Fair RB, Khlystov A, Tailor TD, Ivanov V, Evans RD, Srinivasan V и др. (январь 2007 г.). «Химические и биологические применения цифровых микрофлюидных устройств». IEEE Design & Test of Computers . 24 (1): 10–24. doi :10.1109/MDT.2007.8. hdl : 10161/6987 . ISSN  0740-7475. S2CID  10122940.
33. Banerjee A, Noh JH, Liu Y, Rack PD, Papautsky I (2015-01-22). «Программируемое электросмачивание с каналами и каплями». Micromachines . 6 (2): 172–185. doi : 10.3390/mi6020172 . ISSN  2072-666X.
34. Roux JM, Fouillet Y, Achard JL (март 2007 г.). "Трехмерное смещение капель в микрофлюидных системах с помощью электростатического приведения в действие" (PDF) . Датчики и приводы A: Физические . 134 (2): 486–93. doi :10.1016/j.sna.2006.05.012. S2CID  108644890.
35. Фуйе Ю, Ашар Дж.Л. (июнь 2004 г.). «Дискретная микрофлюидность и биотехнологии» (PDF) . Comptes Rendus Physique . 5 (5): 577–88. Бибкод : 2004CRPhy...5..577F. дои : 10.1016/j.crhy.2004.04.004.
36. Kolar P, Fair RB (2001). Бесконтактное электростатическое штампование для синтеза ДНК-микрочипов (постер) . Труды SmallTalk2001. Сан-Диего, США.
37. Лебедев НН, Скальская ИП (1962). «Сила, действующая на проводящий шар в поле плоского конденсатора». Советская физическая техника , 7 : 268–270.
38. Velev OD, Prevo BG, Bhatt KH (декабрь 2003 г.). «Манипуляция свободными каплями на чипе». Nature . 426 (6966): 515–6. Bibcode :2003Natur.426..515V. doi :10.1038/426515a. PMID  14654830. S2CID  21293602.
39. Gascoyne PR, Vykoukal JV, Schwartz JA, Anderson TJ, Vykoukal DM, Current KW, McConaghy C, Becker FF, Andrews C (август 2004 г.). «Программируемые жидкостные процессоры на основе диэлектрофореза». Lab on a Chip . 4 (4): 299–309. doi :10.1039/b404130e. PMID  15269795.
40. Taniguchi T, Torii T, Higuchi T (февраль 2002 г.). «Химические реакции в микрокаплях с помощью электростатического манипулирования каплями в жидких средах». Lab on a Chip . 2 (1): 19–23. doi :10.1039/b108739h. PMID  15100855.
41. Коэльо Б., Вейгас Б., Фортунато Э., Мартинс Р., Агуас Х., Игреха Р., Баптиста П.В. (июнь 2017 г.). «Цифровая микрофлюидика для амплификации нуклеиновых кислот». Датчики . 17 (7): 1495. Бибкод : 2017Senso..17.1495C. дои : 10.3390/s17071495 . ПМЦ 5539496 . ПМИД  28672827. 
42. Coelho BJ, Veigas B, Bettencourt L, Águas H, Fortunato E, Martins R и др. (март 2022 г.). «Цифровой микрофлюидный мониторинг изотермической амплификации ДНК биомаркера рака в реальном времени». Биосенсоры . 12 (4): 201. doi : 10.3390/bios12040201 . PMC 9028060. PMID  35448261 . 
43. Абдельгавад М., Фрейре С.Л., Янг Х., Уилер А.Р. (май 2008 г.). «Вездеходное капельное приведение в действие». Lab on a Chip . 8 (5): 672–7. doi :10.1039/b801516c. PMID  18432335.
44. Абдельгавад М, Уилер АР (январь 2007 г.). «Быстрое прототипирование на медных подложках для цифровой микрофлюидики». Advanced Materials . 19 (1): 133–7. Bibcode : 2007AdM....19..133A. doi : 10.1002/adma.200601818. S2CID  53621073.
45. George SM, Moon H (март 2015 г.). «Цифровая микрофлюидная трехмерная клеточная культура и платформа химического скрининга с использованием альгинатных гидрогелей». Biomicrofluidics . 9 (2): 024116. doi :10.1063/1.4918377. PMC 4401805 . PMID  25945142. 
46. Barbulovic-Nad I, Yang H, Park PS, Wheeler AR (апрель 2008 г.). «Цифровая микрофлюидика для клеточных анализов». Lab on a Chip . 8 (4): 519–26. doi :10.1039/b717759c. PMID  18369505.
47. Sparkes A, Aubrey W, Byrne E, Clare A, Khan MN, Liakata M и др. (январь 2010 г.). «На пути к ученым-роботам для автономных научных открытий». Automated Experimentation . 2 (1): 1. doi : 10.1186/1759-4499-2-1 . PMC 2813846 . PMID  20119518. 
48. Мэн Ф., Эллис Т. (октябрь 2020 г.). «Второе десятилетие синтетической биологии: 2010–2020 гг.». Nature Communications . 11 (1): 5174. Bibcode :2020NatCo..11.5174M. doi :10.1038/s41467-020-19092-2. PMC 7560693 . PMID  33057059. 
49. Карбонелл П., Радивоевич Т., Гарсия Мартин Х. (июль 2019 г.). «Возможности на стыке синтетической биологии, машинного обучения и автоматизации». ACS Synthetic Biology . 8 (7): 1474–1477. doi : 10.1021/acssynbio.8b00540 . hdl : 20.500.11824/998 . PMID  31319671. S2CID  197664634.
50. Котамачу В.Б., Заини С., Муффатто Ф. (октябрь 2020 г.). «Роль цифровой микрофлюидики в обеспечении доступа к автоматизации лабораторий и программировании биологии». Технология SLAS . 25 (5): 411–426. doi : 10.1177/2472630320931794 . PMID  32584152. S2CID  220062017.
51. Husser MC, Vo PQ, Sinha H, Ahmadi F, Shih SC (март 2018 г.). «Автоматизированная индукционная микрофлюидная система для синтетической биологии». ACS Synthetic Biology . 7 (3): 933–944. doi :10.1021/acssynbio.8b00025. PMID  29516725.
52. Ruan Q, Ruan W, Lin X, Wang Y, Zou F, Zhou L и др. (декабрь 2020 г.). «Цифровое секвенирование полных геномов отдельных клеток с помощью цифровой микрофлюидики». Science Advances . 6 (50): eabd6454. Bibcode :2020SciA....6.6454R. doi :10.1126/sciadv.abd6454. PMC 7725457 . PMID  33298451. 
53. Лю Д., Ян З., Чжан Л., Вэй М., Лу И. (июль 2020 г.). «Бесклеточная биология с использованием дистанционно управляемой цифровой микрофлюидики для индивидуального контроля капель». RSC Advances . 10 (45): 26972–26981. Bibcode : 2020RSCAd..1026972L . doi : 10.1039/d0ra04588h. PMC 9055536. PMID  35515808. 
54. Thaitrong N, Kim H, Renzi RF, Bartsch MS, Meagher RJ, Patel KD (декабрь 2012 г.). «Контроль качества библиотеки секвенирования следующего поколения с помощью интегративной цифровой микрофлюидной платформы». Электрофорез . 33 (23): 3506–3513. doi :10.1002/elps.201200441. PMID  23135807. S2CID  205802837.
55. Бейкер М. (2016-05-01). «1500 ученых поднимают крышку воспроизводимости». Nature . 533 (7604): 452–454. Bibcode :2016Natur.533..452B. doi : 10.1038/533452a . ISSN  1476-4687. PMID  27225100. S2CID  4460617.
56. воспроизводимости в синтетической биологии». Frontiers in Bioengineering and Biotechnology . 7 : 18. doi : 10.3389/fbioe.2019.00018 . PMC 6378554. PMID  30805337. 
57. Sinha H, Quach AB, Vo PQ, Shih SC (июль 2018 г.). «Автоматизированная микрофлюидная платформа редактирования генов для расшифровки генов рака». Lab on a Chip . 18 (15): 2300–2312. doi :10.1039/C8LC00470F. PMID  29989627.
58. Ng AH, Li BB, Chamberlain MD, Wheeler AR (2015-12-07). «Цифровая микрожидкостная клеточная культура». Annual Review of Biomedical Engineering . 17 (1): 91–112. doi :10.1146/annurev-bioeng-071114-040808. PMID  26643019.
59. Liu D, Yang Z, Zhang L, Wei M, Lu Y (июль 2020 г.). «Бесклеточная биология с использованием дистанционно управляемой цифровой микрофлюидики для индивидуального управления каплями». RSC Advances . 10 (45): 26972–26981. Bibcode :2020RSCAd..1026972L. doi :10.1039/D0RA04588H. PMC 9055536 . PMID  35515808. 
60. Wang Y, Zhao Y, Cho SK (1 октября 2007 г.). «Эффективное внутрикапельное разделение магнитных частиц для цифровой микрофлюидики». Журнал микромеханики и микроинженерии . 17 (10): 2148–2156. Bibcode :2007JMiMi..17.2148W. doi :10.1088/0960-1317/17/10/029. S2CID  135789543.
61. Vergauwe N, Vermeir S, Wacker JB, Ceyssens F, Cornaglia M, Puers R и др. (июнь 2014 г.). «Высокоэффективный протокол извлечения магнитных частиц на цифровом микрофлюидном чипе». Датчики и приводы B: Химия . 196 : 282–291. doi :10.1016/j.snb.2014.01.076.
62. Seale B, Lam C, Rackus DG, Chamberlain MD, Liu C, Wheeler AR (октябрь 2016 г.). «Цифровая микрофлюидика для иммунопреципитации». Аналитическая химия . 88 (20): 10223–10230. doi :10.1021/acs.analchem.6b02915. PMID  27700039.
63. Shah GJ, Kim CJ (апрель 2009 г.). «Высокоэффективный магнитный сбор и разделение с помощью мениска для микрофлюидики капель EWOD». Журнал микроэлектромеханических систем . 18 (2): 363–375. doi :10.1109/JMEMS.2009.2013394. S2CID  24845666.
64. Jebrail MJ, Sinha A, Vellucci S, Renzi RF, Ambriz C, Gondhalekar C, et al. (апрель 2014 г.). «Интерфейс между миром и цифровым микрофлюидом, обеспечивающий извлечение и очистку РНК из цельной крови человека». Аналитическая химия . 86 (8): 3856–3862. doi :10.1021/ac404085p. PMID  24479881.
65. Hung PY, Jiang PS, Lee EF, Fan SK, Lu YW (апрель 2015 г.). «Извлечение геномной ДНК из цельной крови с использованием цифровой микрофлюидной (DMF) платформы с магнитными шариками». Microsystem Technologies . 23 (2): 313–320. doi :10.1007/s00542-015-2512-9. S2CID  137531469.
66. Choi K, Ng AH, Fobel R, Chang-Yen DA, Yarnell LE, Pearson EL и др. (октябрь 2013 г.). «Автоматизированная цифровая микрофлюидная платформа для иммуноанализов на основе магнитных частиц с оптимизацией по планированию экспериментов». Аналитическая химия . 85 (20): 9638–9646. doi :10.1021/ac401847x. PMID  23978190.
67. Choi K, Boyacı E, Kim J, Seale B, Barrera-Arbelaez L, Pawliszyn J, Wheeler AR (апрель 2016 г.). «Цифровой микрофлюидный интерфейс между твердофазной микроэкстракцией и жидкостной хроматографией-масс-спектрометрией». Журнал хроматографии A . 1444 : 1–7. doi :10.1016/j.chroma.2016.03.029. PMID  27048987.
68. Wijethunga PA, Nanayakkara YS, Kunchala P, Armstrong DW, Moon H (март 2011 г.). «Встроенная капельная микроэкстракция жидкости в сочетании с методом мониторинга концентрации в реальном времени». Аналитическая химия . 83 (5): 1658–1664. doi :10.1021/ac102716s. PMID  21294515.
69. Shah GJ, Ohta AT, Chiou EP, Wu MC, Kim CJ (июнь 2009 г.). «Управляемое EWOD микрофлюидное устройство для капель, интегрированное с оптоэлектронным пинцетом в качестве автоматизированной платформы для клеточной изоляции и анализа». Lab on a Chip . 9 (12): 1732–1739. doi :10.1039/b821508a. PMID  19495457.
70. Nejad HR, Samiei E, Ahmadi A, Hoorfar M (2015). «Гидродинамическое разделение частиц под действием силы тяжести в цифровых микрофлюидных системах». RSC Adv . 5 (45): 35966–35975. Bibcode : 2015RSCAd...535966N. doi : 10.1039/C5RA02068A.
71. Neuman KC, Block SM (сентябрь 2004 г.). «Оптическая ловушка». The Review of Scientific Instruments . 75 (9): 2787–809. Bibcode : 2004RScI...75.2787N. doi : 10.1063/1.1785844. PMC 1523313. PMID  16878180 . 
72. Geng H, Feng J, Stabryla LM, Cho SK (март 2017 г.). «Манипуляция диэлектрическим смачиванием для цифровой микрофлюидики: создание, транспортировка, разделение и слияние капель». Lab on a Chip . 17 (6): 1060–1068. doi :10.1039/c7lc00006e. PMID  28217772.
73. Jebrail MJ, Assem N, Mudrik JM, Dryden MD, Lin K, Yudin AK, Wheeler AR (2012-08-01). "Комбинаторный синтез пептидомиметиков с использованием цифровой микрофлюидики". Journal of Flow Chemistry . 2 (3): 103–107. doi :10.1556/JFC-D-12-00012. S2CID  34049157.
74. Chen S, Javed MR, Kim HK, Lei J, Lazari M, Shah GJ и др. (март 2014 г.). «Радиомаркировка различных трассеров позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ) с использованием одного цифрового микрофлюидного реакторного чипа». Lab on a Chip . 14 (5): 902–10. doi :10.1039/c3lc51195b. PMID  24352530. S2CID  40777981.
75. Javed MR, Chen S, Kim HK, Wei L, Czernin J, Kim CJ, et al. (Февраль 2014). "Эффективный радиосинтез 3'-дезокси-3'-18F-фтортимидина с использованием цифрового микрофлюидного чипа с электросмачиванием на диэлектрике". Журнал ядерной медицины . 55 (2): 321–8. doi :10.2967/jnumed.113.121053. PMC 4494735 . PMID  24365651. 
76. Keng PY, Chen S, Ding H, Sadeghi S, Shah GJ, Dooraghi A и др. (январь 2012 г.). «Микрохимический синтез молекулярных зондов на электронном микрофлюидном устройстве». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 109 (3): 690–5. Bibcode : 2012PNAS..109..690K. doi : 10.1073/pnas.1117566109 . PMC 3271918. PMID  22210110 . 
77. Дюбуа П., Маршан Г., Фуйе Ю., Бертье Дж., Дуки Т., Хассин Ф. и др. (июль 2006 г.). «Капля ионной жидкости как электронный микрореактор». Аналитическая химия . 78 (14): 4909–17. дои : 10.1021/ac060481q. ПМИД  16841910.
78. Um T, Hong J, Im do J, Lee SJ, Kang IS (август 2016 г.). «Электрически управляемый синтез микрочастиц и цифровая микрожидкостная манипуляция путем дозирования капель, индуцированных электрическим полем, в несмешивающиеся жидкости». Scientific Reports . 6 (1): 31901. Bibcode :2016NatSR...631901U. doi :10.1038/srep31901. PMC 4989170 . PMID  27534580. 
79. Witters D, Vergauwe N, Ameloot R, Vermeir S, De Vos D, Puers R и др. (март 2012 г.). «Цифровая микрофлюидная высокопроизводительная печать отдельных металлоорганических каркасных кристаллов». Advanced Materials . 24 (10): 1316–20. Bibcode :2012AdM....24.1316W. doi :10.1002/adma.201104922. PMID  22298246. S2CID  205244275.
80. Jebrail MJ, Ng AH, Rai V, Hili R, Yudin AK, Wheeler AR (ноябрь 2010 г.). «Синхронизированный синтез макроциклов на основе пептидов с помощью цифровой микрофлюидики». Angewandte Chemie . 49 (46): 8625–8629. doi :10.1002/anie.201001604. PMID  20715231.
81. Luk VN, Wheeler AR (июнь 2009). «Цифровой микрофлюидный подход к обработке протеомных образцов». Аналитическая химия . 81 (11): 4524–4530. doi :10.1021/ac900522a. hdl : 1807/34790 . PMID  19476392.
82. Садеги С, Дин Х, Шах ГДж, Чен С, Кенг ПЙ, Ким КДж, ван Дам РМ (февраль 2012 г.). «Определение характеристик капель на чипе: практическое высокочувствительное измерение сопротивления капель в цифровой микрофлюидике». Аналитическая химия . 84 (4): 1915–1923. doi :10.1021/ac202715f. PMID  22248060. S2CID  9113055.
83. Wu B, von der Ecken S, Swyer I, Li C, Jenne A, Vincent F и др. (октябрь 2019 г.). «Быстрый мониторинг химических реакций с помощью цифровой микрофлюидики-ЯМР: доказательство принципа на пути к автоматизированной платформе синтетических открытий». Angewandte Chemie . 58 (43): 15372–15376. doi :10.1002/anie.201910052. PMID  31449724. S2CID  201728604.
84. Peck TL, Magin RL, Lauterbur PC (август 1995). «Проектирование и анализ микрокатушек для ЯМР-микроскопии». Журнал магнитного резонанса, серия B. 108 ( 2): 114–124. Bibcode : 1995JMRB..108..114P. doi : 10.1006/jmrb.1995.1112. PMID  7648010.
85. Moazami E, Perry JM, Soffer G, Husser MC, Shih SC (апрель 2019 г.). «Интеграция интерфейсов World-to-Chip с цифровой микрофлюидикой для бактериальной трансформации и ферментативных анализов». Аналитическая химия . 91 (8): 5159–5168. doi :10.1021/acs.analchem.8b05754. PMID  30945840. S2CID  93000574.
86. Ng AH, Dean Chamberlain M, Situ H, Lee V, Wheeler AR (июнь 2015 г.). «Цифровая микрожидкостная иммуноцитохимия в отдельных клетках». Nature Communications . 6 (1): 7513. Bibcode :2015NatCo...6.7513N. doi :10.1038/ncomms8513. PMC 4491823 . PMID  26104298. 
87. Aijian AP, Garrell RL (июнь 2015 г.). «Цифровая микрофлюидика для автоматизированного культивирования сфероидов клеток висячей капли». Журнал лабораторной автоматизации . 20 (3): 283–95. doi : 10.1177/2211068214562002 . PMID  25510471. S2CID  23720265.
88. Ben Yehezkel T, Rival A, Raz O, Cohen R, Marx Z, Camara M и др. (февраль 2016 г.). «Синтез и бесклеточное клонирование библиотек ДНК с использованием программируемой микрофлюидики». Nucleic Acids Research . 44 (4): e35. doi :10.1093/nar/gkv1087. PMC 4770201. PMID  26481354. 
89. Fan SK, Hsu YW, Chen CH (август 2011). «Инкапсулированные капли с дозированными и удаляемыми масляными оболочками с помощью электросмачивания и диэлектрофореза». Lab on a Chip . 11 (15): 2500–8. doi :10.1039/c1lc20142e. PMID  21666906.
90. "Millipore и HyClone формируют биотехнологический альянс". Membrane Technology . 2004 (3): 1. Март 2004. doi :10.1016/s0958-2118(04)00087-4. ISSN  0958-2118.
91. Kirby AE, Lafrenière NM, Seale B, Hendricks PI, Cooks RG, Wheeler AR (июнь 2014 г.). «Анализ на ходу: количественное определение наркотических веществ в высушенной моче с помощью цифровой микрофлюидики и миниатюрной масс-спектрометрии». Аналитическая химия . 86 (12): 6121–9. doi :10.1021/ac5012969. PMID  24906177.
92. Ng AH, Uddayasankar U, Wheeler AR (июнь 2010 г.). «Иммуноферментные анализы в микрофлюидных системах. Аналитическая и биоаналитическая химия». Аналитическая и биоаналитическая химия . 397 (3): 991–1007. doi :10.1007/s00216-010-3678-8. PMID  20422163. S2CID  30670634.
93. Vergauwe N, Witters D, Ceyssens F, Vermeir S, Verbruggen B, Puers R, Lammertyn J (апрель 2011 г.). «Универсальная цифровая микрофлюидная платформа на основе электросмачивания для количественных однородных и неоднородных биоанализов». Журнал микромеханики и микроинженерии . 21 (5): 054026. Bibcode : 2011JMiMi..21e4026V. doi : 10.1088/0960-1317/21/5/054026. S2CID  111122895.
94. Sista R, Hua Z, Thwar P, Sudarsan A, Srinivasan V, Eckhardt A, Pollack M, Pamula V (декабрь 2008 г.). «Разработка цифровой микрофлюидной платформы для тестирования в месте оказания медицинской помощи». Lab on a Chip . 8 (12): 2091–104. doi : 10.1039/b814922d. PMC 2726010. PMID  19023472. 
95. Ng AH, Choi K, Luoma RP, Robinson JM, Wheeler AR (октябрь 2012 г.). «Цифровое микрофлюидное магнитное разделение для иммуноанализов на основе частиц». Аналитическая химия . 84 (20): 8805–12. doi :10.1021/ac3020627. PMID  23013543.
96. Shamsi MH, Choi K, Ng AH, Wheeler AR (февраль 2014 г.). «Цифровой микрофлюидный электрохимический иммуноанализ». Lab on a Chip . 14 (3): 547–54. doi :10.1039/c3lc51063h. PMID  24292705.
97. Sista RS, Eckhardt AE, Srinivasan V, Pollack MG, Palanki S, Pamula VK (декабрь 2008 г.). «Гетерогенные иммуноанализы с использованием магнитных шариков на цифровой микрофлюидной платформе». Lab on a Chip . 8 (12): 2188–96. doi :10.1039/b807855f. PMC 2726047. PMID  19023486 . 
98. Tsaloglou MN, Jacobs A, Morgan H (сентябрь 2014 г.). «Флуорогенный гетерогенный иммуноанализ на тропонин сердечной мышцы cTnI на цифровом микрофлюидном устройстве». Аналитическая и биоаналитическая химия . 406 (24): 5967–76. doi :10.1007/s00216-014-7997-z. PMID  25074544. S2CID  24266593.
99. Huang CY, Tsai PY, Lee IC, Hsu HY, Huang HY, Fan SK, Yao DJ, Liu CH, Hsu W (январь 2016 г.). «Высокоэффективная технология извлечения шариков с малым количеством шариков для цифрового микрофлюидного иммуноанализа». Biomicrofluidics . 10 (1): 011901. doi :10.1063/1.4939942. PMC 4714987 . PMID  26858807. 
100. Zhu L, Feng Y, Ye X, Feng J, Wu Y, Zhou Z (сентябрь 2012 г.). «Чип ELISA на основе микрофлюидной платформы EWOD». Журнал науки и технологии адгезии . 26 (12–17): 2113–24. doi :10.1163/156856111x600172. S2CID  136668522.
101. Miller EM, Ng AH, Uddayasankar U, Wheeler AR (январь 2011 г.). «Цифровой микрофлюидный подход к гетерогенным иммуноанализам». Аналитическая и биоаналитическая химия . 399 (1): 337–45. doi :10.1007/s00216-010-4368-2. PMID  21057776. S2CID  2809777.
102. Rackus DG, Dryden MD, Lamanna J, Zaragoza A, Lam B, Kelley SO, Wheeler AR (2015). «Цифровое микрофлюидное устройство с интегрированными наноструктурированными микроэлектродами для электрохимических иммуноанализов». Lab on a Chip . 15 (18): 3776–84. doi :10.1039/c5lc00660k. PMID  26247922.
103. Dixon C, Ng AH, Fobel R, Miltenburg MB, Wheeler AR (ноябрь 2016 г.). «Цифровое микрофлюидное устройство с струйной печатью и рулонным покрытием для недорогих миниатюрных диагностических анализов» (PDF) . Lab on a Chip . 16 (23): 4560–4568. doi :10.1039/c6lc01064d. PMID  27801455.
104. Ng AH, Lee M, Choi K, Fischer AT, Robinson JM, Wheeler AR (февраль 2015 г.). «Цифровая микрофлюидная платформа для обнаружения инфекции краснухи и иммунитета: доказательство концепции». Клиническая химия . 61 (2): 420–9. doi : 10.1373/clinchem.2014.232181 . PMID  25512641.
105. Wang X, Yi L, Mukhitov N, Schrell AM, Dhumpa R, Roper MG (февраль 2015 г.). «Микрофлюидика-масс-спектрометрия: обзор методов и приложений сопряжения». Journal of Chromatography A . Editors' Choice IX. 1382 : 98–116. doi :10.1016/j.chroma.2014.10.039. PMC 4318794 . PMID  25458901. 
106. Chatterjee D, Ytterberg AJ, Son SU, Loo JA, Garrell RL (март 2010 г.). «Интеграция этапов обработки белков на платформе микрофлюидики капель для анализа MALDI-MS». Аналитическая химия . 82 (5): 2095–101. doi :10.1021/ac9029373. PMID  20146460.
107. Küster SK, Fagerer SR, Verboket PE, Eyer K, Jefimovs K, Zenobi R, Dittrich PS (февраль 2013 г.). «Интерфейсная микрофлюидика капель с матрично-ассистированной лазерной десорбцией/ионизационной масс-спектрометрией: анализ содержимого отдельных капель без меток». Аналитическая химия . 85 (3): 1285–9. doi :10.1021/ac3033189. PMID  23289755.
108. Jebrail MJ, Yang H, Mudrik JM, Lafrenière NM, McRoberts C, Al-Dirbashi OY и др. (октябрь 2011 г.). «Цифровой микрофлюидный метод анализа сухих пятен крови». Lab on a Chip . 11 (19): 3218–24. doi :10.1039/c1lc20524b. PMID  21869989.
109. Yeo LY, Friend JR (январь 2009 г.). «Сверхбыстрая микрофлюидика с использованием поверхностных акустических волн». Biomicrofluidics . 3 (1): 12002. doi :10.1063/1.3056040. PMC 2717600 . PMID  19693383. 
110. Heron SR, Wilson R, Shaffer SA, Goodlett DR, Cooper JM (май 2010 г.). «Распыление пептидов поверхностными акустическими волнами как микрофлюидный интерфейс для масс-спектрометрии». Аналитическая химия . 82 (10): 3985–9. doi :10.1021/ac100372c. PMC 3073871. PMID  20364823 . 
111. Ho J, Tan MK, Go DB, Yeo LY, Friend JR, Chang HC (май 2011 г.). «Бумажная микрофлюидная поверхностная акустическая волна для доставки образцов и источника ионизации для быстрой и чувствительной окружающей масс-спектрометрии». Аналитическая химия . 83 (9): 3260–6. doi :10.1021/ac200380q. PMID  21456580.
112. Чжао И., Чакрабарти К. (июнь 2010 г.). «Синхронизация операций промывки с маршрутизацией капель для предотвращения перекрестного загрязнения в цифровых микрофлюидных биочипах». Конференция по автоматизации проектирования : 635–640.
113. Shih SC, Yang H, Jebrail MJ, Fobel R, McIntosh N, Al-Dirbashi OY и др. (апрель 2012 г.). «Анализ высушенных пятен крови с помощью цифровой микрофлюидики в сочетании с масс-спектрометрией с ионизацией наноэлектроспреем». Аналитическая химия . 84 (8): 3731–3738. doi :10.1021/ac300305s. PMID  22413743.
114. Aijian AP, Chatterjee D, Garrell RL (июль 2012 г.). «Обработка белков с использованием фторированной жидкости и кристаллизация с использованием поверхностно-активных веществ для полностью in situ цифрового микрофлюидного анализа MALDI-MS». Lab on a Chip . 12 (14): 2552–2559. doi :10.1039/C2LC21135A. PMID  22569918.
115. Samiei E, Tabrizian M, Hoorfar M (июль 2016 г.). «Обзор цифровой микрофлюидики как портативных платформ для приложений lab-on-a-chip». Lab on a Chip . 16 (13): 2376–2396. doi :10.1039/C6LC00387G. PMID  27272540.
116. Lapierre F, Piret G, Drobecq H, Melnyk O, Coffinier Y, Thomy V, Boukherroub R (май 2011 г.). «Высокочувствительный безматричный масс-спектрометрический анализ пептидов с использованием цифрового микрофлюидного устройства на основе кремниевых нанопроводов». Lab on a Chip . 11 (9): 1620–1628. doi :10.1039/C0LC00716A. PMID  21423926.
117. Ouyang Z, Cooks RG (2009-07-19). "Миниатюрные масс-спектрометры". Annual Review of Analytical Chemistry . 2 (1): 187–214. Bibcode : 2009ARAC....2..187O. doi : 10.1146/annurev-anchem-060908-155229. PMID  20636059.
118. Kirby AE, Lafrenière NM, Seale B, Hendricks PI, Cooks RG, Wheeler AR (июнь 2014 г.). «Анализ на ходу: количественное определение наркотических веществ в высушенной моче с помощью цифровой микрофлюидики и миниатюрной масс-спектрометрии». Аналитическая химия . 86 (12): 6121–6129. doi :10.1021/ac5012969. PMID  24906177.
119. Swyer I, Soong R, Dryden MD, Fey M, Maas WE, Simpson A, Wheeler AR (ноябрь 2016 г.). «Сочетание цифровой микрофлюидики с высокопольной ядерно-магнитной резонансной спектроскопией». Lab on a Chip . 16 (22): 4424–4435. doi :10.1039/c6lc01073c. PMID  27757467.
120. Lei KM, Mak PI, Law MK, Martins RP (август 2015 г.). «Микромагнитный релаксометр размером с ладонь с использованием цифрового микрофлюидного устройства и полупроводникового трансивера для химической/биологической диагностики». The Analyst . 140 (15): 5129–37. Bibcode :2015Ana...140.5129L. doi : 10.1039/c5an00500k . PMID  26034784.
121. Lei KM, Mak PI, Law MK, Martins RP (декабрь 2014 г.). «ЯМР-ДМФ: модульная ядерно-магнитно-резонансная цифровая микрофлюидная система для биологических анализов». The Analyst . 139 (23): 6204–13. Bibcode :2014Ana...139.6204L. doi : 10.1039/c4an01285b . PMID  25315808.
122. Swyer I, von der Ecken S, Wu B, Jenne A, Soong R, Vincent F, Schmidig D, Frei T, Busse F, Stronks HJ, Simpson AJ, Wheeler AR (январь 2019 г.). «Цифровая микрофлюидика и ядерно-магнитная резонансная спектроскопия для измерений диффузии in situ и мониторинга реакций». Lab on a Chip . 19 (4): 641–653. doi :10.1039/C8LC01214H. PMID  30648175. S2CID  58600090.
123. Wu B, von der Ecken S, Swyer I, Li CL, Jenne A, Vincent F, Schmidig D, Kuehn T, Beck A, Busse F, Stronks HJ, Soong R, Wheeler AR, Simpson AJ (октябрь 2019 г.). «Быстрый мониторинг химических реакций с помощью цифровой микрофлюидики-ЯМР: доказательство принципа на пути к автоматизированной платформе синтетических открытий». Angewandte Chemie International Edition . 58 (43): 15372–15376. doi :10.1002/anie.201910052. PMID  31449724. S2CID  201728604.