ध्वनिक ड्रॉपलेट इजेक्शन: Difference between revisions
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ध्वनिक ड्रॉपलेट इजेक्शन ( | '''ध्वनिक ड्रॉपलेट इजेक्शन''' (ADE) बिना किसी भौतिक संपर्क के कम मात्रा में द्रव पदार्थ (आमतौर पर नैनोलीटर या पिकोलिटर) को स्थानांतरित करने के लिए अल्ट्रासाउंड की एक पल्स का उपयोग करता है। यह तकनीक [[लीटर|पिकोलिटर]] जैसे जितने ड्रॉपलेट को बाहर निकालने के लिए ध्वनिक ऊर्जा को द्रव के नमूने में केंद्रित करती है। ADE तकनीक एक बहुत ही मंद प्रक्रिया है, और इसका उपयोग प्रोटीन, उच्च आणविक भार DNA और जीवित कोशिकाओं को क्षति या जीव्यता की हानि के बिना स्थानांतरित करने के लिए किया जा सकता है। यह सुविधा प्रोटीन संजीनिकी ([[प्रोटिओमिक्स|प्रोटिओमिक्स)]] और कोशिका-आधारित जांच सहित विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए प्रौद्योगिकी को उपयुक्त बनाती है। | ||
== इतिहास == | == इतिहास == | ||
1927 में रॉबर्ट डब्ल्यू वुड और [[अल्फ्रेड ली लूमिस]] द्वारा पहली बार ध्वनिक ड्रॉपलेट इजेक्शन की सूचना दी गई थी।<ref>{{cite journal |author1=R. W. Wood |author2=A. L. Loomis | title = उच्च तीव्रता की उच्च आवृत्ति ध्वनि तरंगों के भौतिक और जैविक प्रभाव| year = 1927 | journal = Philosophical Magazine | volume = 4 | issue = 22 | pages = 417–436}}</ref> जिन्होंने नोट किया कि जब एक उच्च-शक्ति | 1927 में [[रॉबर्ट डब्ल्यू वुड]] और [[अल्फ्रेड ली लूमिस|अल्फ्रेड लूमिस]] द्वारा पहली बार ध्वनिक ड्रॉपलेट इजेक्शन की सूचना दी गई थी।<ref>{{cite journal |author1=R. W. Wood |author2=A. L. Loomis | title = उच्च तीव्रता की उच्च आवृत्ति ध्वनि तरंगों के भौतिक और जैविक प्रभाव| year = 1927 | journal = Philosophical Magazine | volume = 4 | issue = 22 | pages = 417–436}}</ref> जिन्होंने नोट किया कि जब एक उच्च-शक्ति ध्वानिक जनित्र को तैलोष्मक में डुबोया जाता था, तो तेल की सतह पर एक टीला (माउन्ड) बनता था और "लघु ज्वालामुखी" की तरह ड्रॉपलेट की एक सतत धारा को बाहर निकाल दिया था। लाउड स्पीकर पर रखे पानी के गिलास में दिखाई देने वाली तरंगें दर्शाती हैं कि ध्वनिक ऊर्जा को द्रव में, गतिज ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है। यदि ध्वनि को पर्याप्त रूप से चालू किया जाता है, तो तरल से ड्रॉपलेट कूदते हैं। इस तकनीक को 1970 और 1980 के दशक में [[ज़ीरक्सा|ज़ेरॉक्स]] और [[आईबीएम]]<ref>{{cite journal | author = K. A. Krause| title = फोकसिंग इंक जेट हेड| year = 1973 | journal = IBM Technical Disclosure Bulletin | volume = 16 | issue = 4 | pages = 1168}}</ref> और अन्य संगठनों द्वारा एक पृष्ठ पर मुद्रण स्याही के लिए एक ड्रॉपलेट की मांग को प्रदान करने के लिए परिष्कृत किया गया था। कैलिफोर्निया स्थित दो कंपनियां, EDC Biosystems Inc. और Labcyte Inc हैं| (दोनों अब [[Beckman Coulter|बेकमैन कल्टर]] द्वारा अधिग्रहित), दो अलग-अलग कार्यों के लिए ध्वनिक ऊर्जा का दोहन करती हैं: 1) एक तरल हस्तांतरण उपकरण के रूप में और 2) तरल आडटिंग के लिए एक उपकरण के रूप में करती है।<!-- Image with unknown copyright status removed: [[Image:into_capillary.jpg|thumb|A multiple exposure photograph of a single acoustic ejection event. A 5 nL droplet is ejected from a 384-well plate into the lumen (cavity) of a capillary. The capillary has an internal diameter of 100 µm. The well was over-filled to make the surface of the fluid visible.Fluid stays in inverted plates by [[surface tension.]]|{{deletable image-caption|1=Wednesday, 3 October 2007}}]] --> | ||
== इजेक्शन | == इजेक्शन तंत्र == | ||
एक | एक ड्रॉपलेट को बाहर निकालने के लिए, एक ट्रांसड्यूसर ध्वनिक ऊर्जा उत्पन्न करता है और एक अच्छे स्रोत में स्थानांतरित करता है। जब ध्वनिक ऊर्जा को तरल की सतह के पास केंद्रित किया जाता है, तो तरल का एक टीला बनता है और एक छोटा ड्रॉपलेट निकलता है। [चित्र 1] छोटे ड्रॉपलेट का व्यास ध्वनिक ऊर्जा की आवृत्ति के साथ व्युत्क्रमानुपाती होता है - उच्च आवृत्तियाँ छोटे ड्रॉपलेट का उत्पादन करती हैं।<ref>{{cite journal |author1=R. Ellson |author2=M. Mutz |author3=B. Browning |author4=L. Lee |author5=M.F. Miller |author6=R. Papen | title = Transfer of Low Nanoliter Volumes between Microwell Plates Using Focused Acoustics – Automation Considerations | year = 2003 | journal = Journal of the Association for Laboratory Automation | volume = 8 | pages = 29–34 | doi = 10.1016/S1535-5535(03)00011-X | issue = 5}}</ref><ref>{{cite journal | author = R. Ellson | title = Picoliter: enabling precise transfer of nanoliter and picoliter volumes | year = 2002 | journal = Drug Discovery Today | volume = 7 | issue = 5 | pages = 32–34 | doi = 10.1016/S1359-6446(02)02176-1}}</ref> अन्य तरल हस्तांतरण उपकरणों के विपरीत, कोई [[ विंदुक |विंदुक]] युक्तियाँ, [[पिन उपकरण]], या [[नलिका]] स्रोत तरल या गंतव्य सतहों को नहीं छूते हैं। तरल स्थानांतरण विधियाँ जो एक छिद्र के माध्यम से छोटे ड्रॉपलेट के गठन पर निर्भर करती हैं, उदाहरण के लिए, डिस्पोजेबल युक्तियाँ या केशिका नलिकाएं, स्थानांतरण की मात्रा कम होने के कारण निश्चित रूप से सुस्पष्टता खो देती हैं। स्पर्शहीन (टचलेस) ध्वनिक स्थानांतरण [[विभिन्नता]] का एक गुणांक (CV) प्रदान करता है जो अन्य तकनीकों की तुलना में काफी कम है और परीक्षण किए गए स्तरों पर मात्रा से स्वतंत्र है।<!-- Deleted image removed: [[Image:acoustic transfer1.jpg|thumb|ADE transfers fluids from source wells to an inverted destination plate. The fluid in any well in the source plate can be transferred to any well or position of the destination. Transfer volumes are adjustable for each well. The transducer travels in the Z axis to keep the focus of the acoustic pulse at the fluid meniscus. Colors are used to suggest different solutes dissolved in the fluid in each well. Fluid stays in inverted plates by [[surface tension]].]] --> | ||
ADE स्रोत प्लेट के ऊपर स्थित उल्टे प्राप्त प्लेट पर अच्छी तरह से ऊपर की ओर एक स्रोत से एक | ADE स्रोत प्लेट के ऊपर स्थित उल्टे प्राप्त प्लेट पर अच्छी तरह से ऊपर की ओर एक स्रोत से एक छोटे ड्रॉपलेट को शूट करता है। सतह के तनाव के कारण स्रोत से निकाले गए तरल पदार्थ सूखी प्लेटों द्वारा अभिग्रहण कर लिए जाते हैं। बड़ी मात्रा के लिए, कई ड्रॉपलेटों को स्रोत (आमतौर पर 100 से 500 बूंदों / सेकंड) से गंतव्य तक विभिन्नता के गुणांक के साथ तेजी से निकाला जा सकता है, परिमाण के दो अनुक्रमों की मात्रा सीमा पर आमतौर पर <4% है।<ref>{{cite journal | author = J. Comley | title = एसे टेक्नोलॉजीज का निरंतर लघुकरण नैनोलीटर डिस्पेंसिंग के लिए बाजार को संचालित करता है| year = 2004 | journal = Drug Discovery World | volume = Summer | pages = 43–54}}</ref> | ||
== ध्वनिक स्थानांतरण के अनुप्रयोग == | |||
== ध्वनिक स्थानांतरण == | निम्नलिखित अनुप्रयोग उनमें से हैं जो ध्वनिक ड्रॉपलेट इजेक्शन की सुविधाओं से लाभान्वित हो सकते हैं: | ||
निम्नलिखित अनुप्रयोग उनमें से हैं जो ध्वनिक | *[[उच्च परिणाम स्क्रीनिंग|उच्च थ्रूपुट स्क्रीनिंग]]<ref>{{cite journal | first1 = Xingyu | last1 = Yin | first2 = Alexander | last2 = Scalia | first3 = Ludmila | last3 = Leroy | first4 = Christina M. | last4 = Cuttitta | first5 = Gina M. | last5 = Polizzo | first6 = Daniel L. | last6 = Ericson | first7 = Christian G. | last7 = Roessler | first8 = Olven | last8 = Campos | first9 = Millie Y. | last9 = Ma | first10 = Rakhi | last10 = Agarwal | first11 = Rick | last11 = Jackimowicz | first12 = Marc | last12 = Allaire | first13 = Allen M. | last13 = Orville | first14 = Robert M. | last14 = Sweet | first15 = Alexei S. | last15 = Soares | title = Hitting the target: fragment screening with acoustic in situ co-crystallization of proteins plus fragment libraries on pin-mounted data-collection micromeshes | year = 2014 | journal = Acta Crystallographica Section D | volume = 70 | issue = 5 | pages = 1177–1189 | doi = 10.1107/S1399004713034603| pmid = 24816088 | url = http://academicworks.cuny.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1055&context=si_pubs | pmc = 4014116 }}</ref> | ||
*[[उच्च परिणाम स्क्रीनिंग]]<ref>{{cite journal | first1 = Xingyu | last1 = Yin | first2 = Alexander | last2 = Scalia | first3 = Ludmila | last3 = Leroy | first4 = Christina M. | last4 = Cuttitta | first5 = Gina M. | last5 = Polizzo | first6 = Daniel L. | last6 = Ericson | first7 = Christian G. | last7 = Roessler | first8 = Olven | last8 = Campos | first9 = Millie Y. | last9 = Ma | first10 = Rakhi | last10 = Agarwal | first11 = Rick | last11 = Jackimowicz | first12 = Marc | last12 = Allaire | first13 = Allen M. | last13 = Orville | first14 = Robert M. | last14 = Sweet | first15 = Alexei S. | last15 = Soares | title = Hitting the target: fragment screening with acoustic in situ co-crystallization of proteins plus fragment libraries on pin-mounted data-collection micromeshes | year = 2014 | journal = Acta Crystallographica Section D | volume = 70 | issue = 5 | pages = 1177–1189 | doi = 10.1107/S1399004713034603| pmid = 24816088 | url = http://academicworks.cuny.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1055&context=si_pubs | pmc = 4014116 }}</ref> | * [[माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम|माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल प्रणाली]] | ||
* [[माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम]] | * [[परख लघुकरण|आमापन लघुकरण]] | ||
* [[परख लघुकरण]] | * [[क्रॉस-संदूषण को खत्म करना|पार संदूषण को नष्ट करना]] | ||
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*[[जैविक अनुसंधान में प्लास्टिक कचरे को कम करना]] | *[[जैविक अनुसंधान में प्लास्टिक कचरे को कम करना]] | ||
* [[मास स्पेक्ट्रोमीटर की सीधी लोडिंग]] | * [[मास स्पेक्ट्रोमीटर की सीधी लोडिंग|द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर की सीधी लोडिंग]] | ||
== यह भी देखें == | == यह भी देखें == | ||
* [[ध्वनिक बूंद वाष्पीकरण]] | * [[ध्वनिक बूंद वाष्पीकरण|ध्वनिक ड्रॉपलेट वाष्पीकरण]] | ||
* [https://journals.sagepub.com/toc/jlac/21/1/ जर्नल ऑफ़ लेबोरेटरी ऑटोमेशन स्पेशल इश्यू: | * [https://journals.sagepub.com/toc/jlac/21/1/ जर्नल ऑफ़ लेबोरेटरी ऑटोमेशन स्पेशल इश्यू: ध्वनिक ड्रॉपलेट इजेक्शन के साथ वैज्ञानिक नवाचार को आगे बढ़ाना] | ||
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ध्वनिक ड्रॉपलेट इजेक्शन (ADE) बिना किसी भौतिक संपर्क के कम मात्रा में द्रव पदार्थ (आमतौर पर नैनोलीटर या पिकोलिटर) को स्थानांतरित करने के लिए अल्ट्रासाउंड की एक पल्स का उपयोग करता है। यह तकनीक पिकोलिटर जैसे जितने ड्रॉपलेट को बाहर निकालने के लिए ध्वनिक ऊर्जा को द्रव के नमूने में केंद्रित करती है। ADE तकनीक एक बहुत ही मंद प्रक्रिया है, और इसका उपयोग प्रोटीन, उच्च आणविक भार DNA और जीवित कोशिकाओं को क्षति या जीव्यता की हानि के बिना स्थानांतरित करने के लिए किया जा सकता है। यह सुविधा प्रोटीन संजीनिकी (प्रोटिओमिक्स) और कोशिका-आधारित जांच सहित विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए प्रौद्योगिकी को उपयुक्त बनाती है।
इतिहास
1927 में रॉबर्ट डब्ल्यू वुड और अल्फ्रेड लूमिस द्वारा पहली बार ध्वनिक ड्रॉपलेट इजेक्शन की सूचना दी गई थी।[1] जिन्होंने नोट किया कि जब एक उच्च-शक्ति ध्वानिक जनित्र को तैलोष्मक में डुबोया जाता था, तो तेल की सतह पर एक टीला (माउन्ड) बनता था और "लघु ज्वालामुखी" की तरह ड्रॉपलेट की एक सतत धारा को बाहर निकाल दिया था। लाउड स्पीकर पर रखे पानी के गिलास में दिखाई देने वाली तरंगें दर्शाती हैं कि ध्वनिक ऊर्जा को द्रव में, गतिज ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है। यदि ध्वनि को पर्याप्त रूप से चालू किया जाता है, तो तरल से ड्रॉपलेट कूदते हैं। इस तकनीक को 1970 और 1980 के दशक में ज़ेरॉक्स और आईबीएम[2] और अन्य संगठनों द्वारा एक पृष्ठ पर मुद्रण स्याही के लिए एक ड्रॉपलेट की मांग को प्रदान करने के लिए परिष्कृत किया गया था। कैलिफोर्निया स्थित दो कंपनियां, EDC Biosystems Inc. और Labcyte Inc हैं| (दोनों अब बेकमैन कल्टर द्वारा अधिग्रहित), दो अलग-अलग कार्यों के लिए ध्वनिक ऊर्जा का दोहन करती हैं: 1) एक तरल हस्तांतरण उपकरण के रूप में और 2) तरल आडटिंग के लिए एक उपकरण के रूप में करती है।
इजेक्शन तंत्र
एक ड्रॉपलेट को बाहर निकालने के लिए, एक ट्रांसड्यूसर ध्वनिक ऊर्जा उत्पन्न करता है और एक अच्छे स्रोत में स्थानांतरित करता है। जब ध्वनिक ऊर्जा को तरल की सतह के पास केंद्रित किया जाता है, तो तरल का एक टीला बनता है और एक छोटा ड्रॉपलेट निकलता है। [चित्र 1] छोटे ड्रॉपलेट का व्यास ध्वनिक ऊर्जा की आवृत्ति के साथ व्युत्क्रमानुपाती होता है - उच्च आवृत्तियाँ छोटे ड्रॉपलेट का उत्पादन करती हैं।[3][4] अन्य तरल हस्तांतरण उपकरणों के विपरीत, कोई विंदुक युक्तियाँ, पिन उपकरण, या नलिका स्रोत तरल या गंतव्य सतहों को नहीं छूते हैं। तरल स्थानांतरण विधियाँ जो एक छिद्र के माध्यम से छोटे ड्रॉपलेट के गठन पर निर्भर करती हैं, उदाहरण के लिए, डिस्पोजेबल युक्तियाँ या केशिका नलिकाएं, स्थानांतरण की मात्रा कम होने के कारण निश्चित रूप से सुस्पष्टता खो देती हैं। स्पर्शहीन (टचलेस) ध्वनिक स्थानांतरण विभिन्नता का एक गुणांक (CV) प्रदान करता है जो अन्य तकनीकों की तुलना में काफी कम है और परीक्षण किए गए स्तरों पर मात्रा से स्वतंत्र है। ADE स्रोत प्लेट के ऊपर स्थित उल्टे प्राप्त प्लेट पर अच्छी तरह से ऊपर की ओर एक स्रोत से एक छोटे ड्रॉपलेट को शूट करता है। सतह के तनाव के कारण स्रोत से निकाले गए तरल पदार्थ सूखी प्लेटों द्वारा अभिग्रहण कर लिए जाते हैं। बड़ी मात्रा के लिए, कई ड्रॉपलेटों को स्रोत (आमतौर पर 100 से 500 बूंदों / सेकंड) से गंतव्य तक विभिन्नता के गुणांक के साथ तेजी से निकाला जा सकता है, परिमाण के दो अनुक्रमों की मात्रा सीमा पर आमतौर पर <4% है।[5]
ध्वनिक स्थानांतरण के अनुप्रयोग
निम्नलिखित अनुप्रयोग उनमें से हैं जो ध्वनिक ड्रॉपलेट इजेक्शन की सुविधाओं से लाभान्वित हो सकते हैं:
- उच्च थ्रूपुट स्क्रीनिंग[6]
- माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल प्रणाली
- आमापन लघुकरण
- पार संदूषण को नष्ट करना
- जैविक अनुसंधान में प्लास्टिक कचरे को कम करना
- द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर की सीधी लोडिंग
यह भी देखें
- ध्वनिक ड्रॉपलेट वाष्पीकरण
- जर्नल ऑफ़ लेबोरेटरी ऑटोमेशन स्पेशल इश्यू: ध्वनिक ड्रॉपलेट इजेक्शन के साथ वैज्ञानिक नवाचार को आगे बढ़ाना
संदर्भ
- ↑ R. W. Wood; A. L. Loomis (1927). "उच्च तीव्रता की उच्च आवृत्ति ध्वनि तरंगों के भौतिक और जैविक प्रभाव". Philosophical Magazine. 4 (22): 417–436.
- ↑ K. A. Krause (1973). "फोकसिंग इंक जेट हेड". IBM Technical Disclosure Bulletin. 16 (4): 1168.
- ↑ R. Ellson; M. Mutz; B. Browning; L. Lee; M.F. Miller; R. Papen (2003). "Transfer of Low Nanoliter Volumes between Microwell Plates Using Focused Acoustics – Automation Considerations". Journal of the Association for Laboratory Automation. 8 (5): 29–34. doi:10.1016/S1535-5535(03)00011-X.
- ↑ R. Ellson (2002). "Picoliter: enabling precise transfer of nanoliter and picoliter volumes". Drug Discovery Today. 7 (5): 32–34. doi:10.1016/S1359-6446(02)02176-1.
- ↑ J. Comley (2004). "एसे टेक्नोलॉजीज का निरंतर लघुकरण नैनोलीटर डिस्पेंसिंग के लिए बाजार को संचालित करता है". Drug Discovery World. Summer: 43–54.
- ↑ Yin, Xingyu; Scalia, Alexander; Leroy, Ludmila; Cuttitta, Christina M.; Polizzo, Gina M.; Ericson, Daniel L.; Roessler, Christian G.; Campos, Olven; Ma, Millie Y.; Agarwal, Rakhi; Jackimowicz, Rick; Allaire, Marc; Orville, Allen M.; Sweet, Robert M.; Soares, Alexei S. (2014). "Hitting the target: fragment screening with acoustic in situ co-crystallization of proteins plus fragment libraries on pin-mounted data-collection micromeshes". Acta Crystallographica Section D. 70 (5): 1177–1189. doi:10.1107/S1399004713034603. PMC 4014116. PMID 24816088.
