Free Flow Electrophoresis Device for Continuous On-Line Separation in Analytical Systems. An Application in Biochemical Detection

Mazereeuw, M.; Best, C.M. de; Tjaden, U.R.; Irth, H.; Greef, J. van der

doi:10.1021/ac991202k

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“…Size-reduced mini-FFE systems were developed later and were coupled to MS and LC enabling continuous separation with online detection possibilities [6,7]. This combination of FFE as a continuous separation method with online detection would allow for real-time monitoring of analytes, such as patients samples, reaction products, and more.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Miniaturizing free‐flow electrophoresis – a critical review

et al. 2008

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Free-flow electrophoresis (FFE) separation methods have been developed and investigated for around 50 years and have been applied not only to many types of analytes for various biomedical applications, but also for the separation of inorganic and organic substances. Its continuous sample preparation and mild separation conditions make it also interesting for online monitoring and detection applications. Since 1994 several microfluidic, miniaturized FFE devices were developed and experimentally characterized. In contrast to their large-scale counterparts microfluidic FFE (mu-FFE) devices offer new possibilities due to the very rapid separations within several seconds or below and the requirement for sample volumes in the microliter range. Eventually, these mu-FFE systems might find application in so-called lab-on-a-chip devices for real-time monitoring and separation applications. This review gives detailed information on the results so far published on mu-FFE chips, comprising its four main modes, namely free-flow zone electrophoresis (FFZE), free-flow IEF (FFIEF), free-flow ITP (FFITP), and free-flow field-step electrophoresis (FFFSE). The principles of the different FFE modes and the basic underlying theory are given and discussed with special emphasis on miniaturization. Different designs as well as fabrication methods and applied materials are discussed and evaluated. Furthermore, the separation results shown indicate that similar separation quality with respect to conventional FFE systems, as defined by the resolution and peak capacity, can be achieved with mu-FFE separations when applying much lower electrical voltages. Furthermore, innovations still occur and several approaches for hyphenated, more integrated systems have been proposed so far, some of which are discussed here. This review is intended as an introduction and early compendium for research and development within this field.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Miniaturizing free‐flow electrophoresis – a critical review

et al. 2008

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“…To some extent this principle is applicable for smaller FFE systems as well, using traditional micromachining techniques such as injection molding and milling [19,20,44]. However, when the lateral feature size decreases to millimeters and the separation chamber heights decrease to tens of micrometers the fabrication of the necessary thin cellulose membranes sheets and their manual handling including device assembly is not practicable anymore.…”

Section: Device Technologymentioning

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“…This CIEF-FFE-ESI-MS system was successfully realized for three model proteins (myoglobin, carbonic anhydrase I and β-lactoglobulin B). Furthermore, Mazereeuw et al [19] realized a system in which FFE was used as an online separation step of fluorescent compounds in a biochemical detection system. This system was based on the interaction of the affinity protein streptavidin with biotin, in which biotin acted as an analyte.…”

Section: Detection and Hyphenationmentioning

confidence: 99%

“…Size reduced mini-FFE systems were developed later and were coupled to mass spectrometry and liquid chromatography enabling continuous separation with online detection possibilities [19,20]. This combination of FFE as a continuous separation method with online detection would allow for real-time monitoring of analytes, such as patients samples, reaction products and more.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Microfluidic free-flow electrophoresis for proteomics-on-a-chip

Kohlheyer¹

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“…São muitas as estratégias para análise por espectrometria de massa e introdução de amostra por electrospray ou eletronebulização (ESI) com microchip [77] [ [230][231][232][233][234][235][236][237][238][239]. Geralmente, estas envolvem dispositivos não-consumíveis, como vidro, quartzo, silicone e acrílico entre outros.…”

Section: Introductionunclassified

Estratégias de microfabricação utilizando toner para produção de dispositivos microfluídicos

Silva¹

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Agradeço especialmente a minha esposa Nadia Fernandes de Almeida, companheira de muitas lutas, para quem esta tese, dentre muitos significados, VlI pode representar um afago aos dias de dificuldades e lágrimas. Mesmo que desvendasse os maiores enigmas da ciência e lhe dedicasse em tese, ainda assim seria pouco, frente ao presente que me deu: dois maravilhosos filhos: vidao verdadeiro legado a posteridade.Agradeço a FAPESP pelo financiamento dos trabalhos. Vlll ResumoNeste trabalho são apresentados processos de microfabricação de estruturas contendo microcanais e sistemas de manipulação hidrodinâmica e eletroosmótica de fluídos. Foram desenvolvidos processos de microfabricação utilizando toner sobre poliéster, toner sobre vidro, toner como resiste, além de métodos alternativos de perfuração de lâminas e selagem de microestruturas em vidro, desenvolvimento de microestruturas para eletroforese capilar e espectrometria de massas com ionização po~eletronebulização. A caracterização dos materiais e processos permitiu uma ampla visão das potencialidades e alternativas dos processos de microfabricação, tendo sido demonstrado que os dispositivos produzidos em toner-poliéster são quimicamente resistentes às substâncias tipicamente utilizadas em eletroforese capilar. Neste trabalho, um detector condutométrico sem contato foi implementado em microestruturas de toner-poliéster e a separação eletroforética de alguns metais alcalinos é demonstrada. A microestrutura foi projetada no formato padrão em cruz, tendo o f h-u.;.,' rrl canal de separação 22 mm de comprimento, 12~lm de profundidade e largura típica. A cela condutométrica foi construída sobre o canal de separação utilizandose fita adesiva de cobre (1 mm de largura) como eletrodos. O sinal aplicado na 'VIND·h' . Essa equação diferencial não linear tem sua solução em condições particulares: incompressibilidade, fluxo irrotacional ou quando a aceleração tende a zero, particularmente adequado par.a descrever fluxo laminar em dutos retangulares. Uma solução mais exata pode ser obtida por meio da equação deHagen-Poiseuille, adequada para fluxo em canais,conforme a Equação 1.5:Eq.1.5Onde h e L eh representam respectivamente altura e comprimento do canal.As equações aplicam-se muito bem para sistemas fluídicos de baixo Outra limitação fica por conta da má condição para misturas. Em sistemas micrométricos impera a difusão e não a convecção, como é o caso do sistema macrométrico.Como a difusão resulta de um gradiente de concentração molecular em um sistema heterogêneo, esta pode ser descrita por meio da primeira lei de Fick, J(x,t)=~D oc(x,t) 3xEq.1.9 A Tabela 1.2 mostra, resumidamente, os resultados obtidos com o escalamento da força (F), aceleração (a), tempo de resposta (t) e potência gerada por unidade de volume (P/V).Pode-se concluir, avaliando as Deduções 1.1 a 1.14, que a redução da força após a miniaturização é significativa (fator de escala multiplicativo para força apresenta expoente n variando entre 1 e 4). Quando n apresentar-se entre 1 e 2 os resultados são mais...

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Free Flow Electrophoresis Device for Continuous On-Line Separation in Analytical Systems. An Application in Biochemical Detection

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