تَسْتَخْدَمُ طَرْدُ الْقَطَرَاتِ الصَّوْتِيَّةِ نَبْضًا مِنْ الْمَوْجَاتِ فَوْقَ الصَّوْتِيَّةِ لِتَحْرِيكِ كَمِّيَّاتٍ مُنْخَفِضَةٍ مِنْ السَّوَائِلِ (عَادَةً نَانُولْتَرْ أَوْ بِيكُولْتَرْ) دُونَ أَيِّ اتِّصَالٍ جَسَدِيٍّ. تُرَكِّزُ هَذِهِ التِّقْنِيَّةُ الطَّاقَةَ الصَّوْتِيَّةَ فِي عَيِّنَةِ سَائِلٍ لِإِخْرَاجِ قَطَرَاتٍ صَغِيرَةٍ مِثْلَ بِيكُولْتَرْ. تُعَدُّ تِقْنِيَّةُ طَرْدِ الْقَطَرَاتِ الصَّوْتِيَّةِ عَمَلِيَّةً لَطِيفَةً لِلْغَايَةِ، وَيُمْكِنُ اسْتِخْدَامُهَا لِنَقْلِ الْبُرُوتِينَاتِ وَالْحَمْضِ النَّوَوِيِّ عَالِي الْوَزْنِ الْجُزَيْئِيِّ وَالْخَلَايَا الْحَيَّةِ دُونَ الْإِضْرَارِ أَوْ فِقْدَانِ الصَّلَاحِيَّةِ.[1] تَجْعَلُ هَذِهِ الْمِيزَةُ التِّكْنُولُوجْيَا مُنَاسِبَةً لِمَجْمُوعَةٍ مُتَنَوِّعَةٍ مِنْ التَّطْبِيقَاتِ بِمَا فِي ذَلِكَ الْبُرُوتِينَاتِ وَالْمُقَايَسَاتُ الْقَائِمَةُ عَلَى الْخَلِيَّةِ.[2]
التاريخ
تم الإبلاغ عن طرد القطيرات الصوتية لأول مرة في عام 1927 من قبل روبرت دبليو وود وألفريد لوميس،[3] الذين لاحظوا أنه عندما تم غمر مولد صوتي عالي الطاقة في حمام زيت، تشكلت كومة على سطح الزيت، مثل «بركان مصغر» يقذف تيارًا مستمرًا من القطرات.[4] تظهر التموجات التي تظهر في كوب من الماء موضوعة على مكبر صوت مرتفع أنه يمكن تحويل الطاقة الصوتية إلى طاقة حركية في سائل.[5] إذا تم رفع الصوت بدرجة كافية، فسوف تقفز القطرات من السائل.[6] تم تحسين هذه التقنية في السبعينيات والثمانينيات من قبل شركة زيروكس وآي بي إم،[7] ومؤسسات أخرى لتوفير قطرة واحدة عند الطلب لطباعة الحبر على الصفحة. تستغل شركتان مقرهما كاليفورنيا وهما إي دي سي بيوسيستمز إنكوايرر (بالإنجليزية: EDC Biosystems Inc) ولابسيت إنكوايرر (بالإنجليزية: Labcyte Inc) التي تم الاستحواذ عليهما لاحقًا من قبل شركة بيكمان كولتر (بالإنجليزية: Beckman Coulter) الطاقة الصوتية لوظيفتين منفصلتين:[8] أولًا كجهاز نقل سائل وثانيًا كجهاز للتدقيق السائل.[4][9]
آلية الطرد
لِإِخْرَاجِ قَطِيرَةَ، يَقُومُ مُحَوِّلُ الطَّاقَةِ بِتَوْلِيدِ وَنَقْلِ الطَّاقَةِ الصَّوْتِيَّةِ إِلَى بِئْرِ الْمَصْدَرِ.[10] عِنْدَمَا تَتَرَكَّزُ الطَّاقَةُ الصَّوْتِيَّةُ بِالْقُرْبِ مِنْ سَطْحِ السَّائِلِ، تَتَشَكَّلُ كَوْمَةٌ مِنْ السَّائِلِ وَتَخْرُجُ قَطْرَةً. يَتَغَيّرُ قَطَرُ الْقَطْرَةِ عَكْسِيًا مَعَ تَرَدُّدِ الطَّاقَةِ الصَّوْتِيَّةِ - تُنْتِجُ التَّرَدُّدَاتُ الْأَعْلَى قَطِيرَاتٍ أَصْغَرَ.[11][12] عَلَى عَكْسِ أَجْهِزَةِ نَقْلِ السَّوَائِلِ الْأُخْرَى، لَا تَلْمِسُ أَطْرَافَ الْمَاصَّةِ أَوْ أَدَوَاتُ الدَّبُوسِ أَوْ الْفُوهَاتِ سَائِلُ الْمَصْدَرِ أَوْ أَسْطُحِ الْوُجْهَةِ.[13] طُرُقُ نَقْلِ السَّائِلِ الَّتِي تَعْتَمِدُ عَلَى تَكْوِينِ الْقَطِيرَاتِ مِنْ خِلَالِ فُتْحَةٍ، عَلَى سَبِيلِ الْمِثَالِ، الْأَطْرَافِ الَّتِي تُسْتَخْدَمُ لِمَرَّةٍ وَاحِدَةٍ أَوْ الْفُوَّهَاتِ الشِّعْرِيَّةِ، تَفْقِدُ الدِّقَّةَ دَائِمًا مَعَ انْخِفَاضِ حَجْمِ النَّقْلِ. يُوَفِّرُ النَّقْلَ الصَّوْتِيَّ بِدُونِ لَمْسٍ مُعَامِلَ اخْتِلَافٍ أَقَلَّ بِكَثِيرٍ مِنْ التِّقْنِيَّاتِ الْأُخْرَى وَمُسْتَقِلٌّ عَنْ الْحَجْمِ عِنْدَ الْمُسْتَوَيَاتِ الَّتِي تَمَّ اخْتِبَارُهَا.[14]
يُطْلَقُ طَرْدُ الْقَطَرَاتِ الصَّوْتِيّةِ قَطِيرَةً مِنْ مَصْدَرٍ جَيِّدٍ إِلَى أَعْلَى إِلَى لَوْحَةِ اسْتِقْبَالٍ مَقْلُوبَةٍ مَوْضُوعَةٍ فَوْقَ لَوْحَةِ الْمَصْدَرِ. يَتِمُّ الْتِقَاطُ السَّوَائِلِ الْمُنْبَعِثَةِ مِنْ الْمَصْدَرِ بِوَاسِطَةِ أَلْوَاحٍ جَافَّةٍ بِسَبَبِ التَّوَتُّرِ السَّطْحِيِّ. بِالنِّسْبَةِ لِلْأَحْجَامِ الْأَكْبَرِ،[15] يُمْكِنُ إِخْرَاجُ قَطَرَاتٍ مُتَعَدِّدَةٍ بِسُرْعَةٍ مِنْ الْمَصْدَرِ (عَادَةً مِنْ 100 إِلَى 500 قَطْرَةٍ/ثَانِيَةٍ) إِلَى الْوُجْهَةِ مَعَ مَعَامِلِ التَّبَايُنِ عَادَةً أَقَلَّ مِنْ 4٪ عَلَى مَدَى حَجْمٍ مِنْ أَمْرَيْنِ مِنْ حَيْثُ الْحَجْمُ.[16]
تطبيقات النقل الصوتي
التَّطْبِيقَاتُ التَّالِيَةُ هِيَ مِنْ بَيْنِ التَّطْبِيقَاتِ الَّتِي يُمْكِنُ أَنْ تَسْتَفِيدَ مِنْ مِيزَاتِ إِخْرَاجِ الْقَطَرَاتِ الصَّوْتِيَّةِ:[17]
- غربلة عالية الإنتاجية.[18]
- نظام ميكانيكي كهربائي مصغر[19]
- فحص التصغير[20]
- القضاء على التلوث المتبادل[21]
- تقليل المخلفات البلاستيكية في البحوث البيولوجية[22]
- التحميل المباشر لمقاييس الطيف الكتلي[23]
== وصلة خارجيّة == عدد خاص بمجلة أتمتة المختبرات: تعزيز الابتكار العلمي من خلال طرد القطرات الصوتية
المراجع
- ^ Guo، Qing؛ Su، Xiao؛ Zhang، Xingguo؛ Shao، Mengchuan؛ Yu، Haixia؛ Li، Dachao (25 مارس 2021). "A review on acoustic droplet ejection technology and system". Soft Matter. ج. 17 ع. 11: 3010–3021. DOI:10.1039/D0SM02193H. ISSN:1744-6848. مؤرشف من الأصل في 2021-03-31. اطلع عليه بتاريخ 2021-11-22.
- ^ Hadimioglu، Babur؛ Stearns، Richard؛ Ellson، Richard (2016). "Moving Liquids with Sound". Journal of Laboratory Automation. SAGE Publications. ج. 21 ع. 1: 4–18. DOI:10.1177/2211068215615096. ISSN:2211-0682.
- ^ R. W. Wood؛ A. L. Loomis (1927). "The Physical and Biological Effects of High Frequency Sound Waves of Great Intensity". Philosophical Magazine. ج. 4 ع. 22: 417–436.
- ^ ا ب Liu، Chang؛ Van Berkel، Gary J.؛ Cox، David M.؛ Covey، Thomas R. (16 أكتوبر 2020). "Operational Modes and Speed Considerations of an Acoustic Droplet Dispenser for Mass Spectrometry". Analytical Chemistry. American Chemical Society (ACS). ج. 92 ع. 24: 15818–15826. DOI:10.1021/acs.analchem.0c02999. ISSN:0003-2700.
- ^ Wagner، Andrew؛ Zhang، Jun؛ Liu، Chang؛ Covey، Thomas R.؛ Olah، Timothy V.؛ Weller، Harold (Bud) N.؛ Shou، Wilson Z. (14 سبتمبر 2020). "Ultrahigh-Throughput and Chromatography-Free Bioanalysis of Polar Analytes with Acoustic Ejection Mass Spectrometry". Analytical Chemistry. American Chemical Society (ACS). ج. 92 ع. 19: 13525–13531. DOI:10.1021/acs.analchem.0c03006. ISSN:0003-2700.
- ^ Simon، Roman P.؛ Häbe، Tim T.؛ Ries، Robert؛ Winter، Martin؛ Wang، Yuting؛ Fernández-Montalván، Amaury؛ Bischoff، Daniel؛ Runge، Frank؛ Reindl، Wolfgang؛ Luippold، Andreas H.؛ Büttner، Frank H. (26 يوليو 2021). "Acoustic Ejection Mass Spectrometry: A Fully Automatable Technology for High-Throughput Screening in Drug Discovery". SLAS DISCOVERY: Advancing the Science of Drug Discovery. SAGE Publications. ج. 26 ع. 8: 961–973. DOI:10.1177/24725552211028135. ISSN:2472-5552.
- ^ K. A. Krause (1973). "Focusing Ink Jet Head". IBM Technical Disclosure Bulletin. ج. 16 ع. 4: 1168.
- ^ Guo، Yuzhu؛ Forbush، Michael؛ Covey، Thomas R.؛ Ghislain، Lucien؛ Liu، Chang (11 نوفمبر 1989). "High-Throughput Analysis from Complex Matrices: Acoustic Ejection Mass Spectrometry from Phase-Separated Fluid Samples". Metabolites. ج. 11 ع. 11. DOI:10.3390/metabo11110789. مؤرشف من الأصل في 2021-11-18. اطلع عليه بتاريخ 2021-11-22.
{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: دوي مجاني غير معلم (link) - ^ Zhang، Jun؛ Zhang، Yong؛ Liu، Chang؛ Covey، Tom؛ Nielsen، Julia؛ Li، Shu؛ Weller، Harold؛ Shou، Wilson (16 نوفمبر 2020). "Acoustic Ejection/Full-Scan Mass Spectrometry Analysis for High-Throughput Compound Quality Control". SLAS TECHNOLOGY: Translating Life Sciences Innovation. SAGE Publications. ج. 26 ع. 2: 178–188. DOI:10.1177/2472630320967625. ISSN:2472-6303.
- ^ Häbe، Tim T.؛ Liu، Chang؛ Covey، Tom R.؛ Simon، Roman P.؛ Reindl، Wolfgang؛ Büttner، Frank H.؛ Winter، Martin؛ Bischoff، Daniel؛ Luippold، Andreas H.؛ Runge، Frank (3 أغسطس 2020). "Ultrahigh-Throughput ESI-MS: Sampling Pushed to Six Samples per Second by Acoustic Ejection Mass Spectrometry". Analytical Chemistry. American Chemical Society (ACS). ج. 92 ع. 18: 12242–12249. DOI:10.1021/acs.analchem.0c01632. ISSN:0003-2700.
- ^ 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. ج. 8 ع. 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. ج. 7 ع. 5: 32–34. DOI:10.1016/S1359-6446(02)02176-1.
- ^ Zhang، Hui؛ Liu، Chang؛ Hua، Wenyi؛ Ghislain، Lucien P.؛ Liu، Jianhua؛ Aschenbrenner، Lisa؛ Noell، Stephen؛ Dirico، Kenneth J.؛ Lanyon، Lorraine F.؛ Steppan، Claire M.؛ West، Mike؛ Arnold، Don W.؛ Covey، Thomas R.؛ Datwani، Sammy S.؛ Troutman، Matthew D. (28 يوليو 2021). "Acoustic Ejection Mass Spectrometry for High-Throughput Analysis". Analytical Chemistry. American Chemical Society (ACS). ج. 93 ع. 31: 10850–10861. DOI:10.1021/acs.analchem.1c01137. ISSN:0003-2700.
- ^ Elrod، S. A.؛ Hadimioglu، B.؛ Khuri‐Yakub، B. T.؛ Rawson، E. G.؛ Richley، E.؛ Quate، C. F.؛ Mansour، N. N.؛ Lundgren، T. S. (1989). "Nozzleless droplet formation with focused acoustic beams". Journal of Applied Physics. AIP Publishing. ج. 65 ع. 9: 3441–3447. DOI:10.1063/1.342663. ISSN:0021-8979.
- ^ Castro، Jasmine O.؛ Ramesan، Shwathy؛ Rezk، Amgad R.؛ Yeo، Leslie Y. (18 يوليو 2018). "Continuous tuneable droplet ejection via pulsed surface acoustic wave jetting". Soft Matter. ج. 14 ع. 28: 5721–5727. DOI:10.1039/C7SM02534C. ISSN:1744-6848. مؤرشف من الأصل في 2018-08-28. اطلع عليه بتاريخ 2021-11-22.
- ^ J. Comley (2004). "Continued Miniaturisation of Assay Technologies Drives Market for Nanolitre Dispensing". Drug Discovery World. Summer: 43–54.
- ^ Sackmann، Eric K.؛ Majlof، Lars؛ Hahn-Windgassen، Annett؛ Eaton، Brent؛ Bandzava، Temo؛ Daulton، Jay؛ Vandenbroucke، Arne؛ Mock، Matthew؛ Stearns، Richard G.؛ Hinkson، Stephen؛ Datwani، Sammy S. (2016). "Technologies That Enable Accurate and Precise Nano- to Milliliter-Scale Liquid Dispensing of Aqueous Reagents Using Acoustic Droplet Ejection". Journal of Laboratory Automation. SAGE Publications. ج. 21 ع. 1: 166–177. DOI:10.1177/2211068215602191. ISSN:2211-0682.
- ^ Yin، Xingyu؛ Scalia، Alexander؛ Leroy، Ludmila؛ Cuttitta، Christina M.؛ Polizzo، Gina M.؛ Ericson، Daniel L.؛ Roessler، Christian G.؛ Campos، Olven؛ Ma، Millie Y. (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. ج. 70 ع. 5: 1177–1189. DOI:10.1107/S1399004713034603. PMID:24816088. مؤرشف من الأصل في 2020-07-18.
{{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف|PMCID=تم تجاهله يقترح استخدام|pmc=(مساعدة) - ^ Olechno، Joseph؛ Shieh، Jean؛ Ellson، Richard (2006). "Improving IC50 Results with Acoustic Droplet Ejection". JALA: Journal of the Association for Laboratory Automation. SAGE Publications. ج. 11 ع. 4: 240–246. DOI:10.1016/j.jala.2006.06.007. ISSN:1535-5535.
- ^ Grant، Richard John؛ Roberts، Karen؛ Pointon، Carly؛ Hodgson، Clare؛ Womersley، Lynsey؛ Jones، Darren Craig؛ Tang، Eric (2009). "Achieving Accurate Compound Concentration in Cell-Based Screening: Validation of Acoustic Droplet Ejection Technology". Journal of Biomolecular Screening. SAGE Publications. ج. 14 ع. 5: 452–459. DOI:10.1177/1087057109336588. ISSN:1087-0571.
- ^ DiRico، Kenneth J.؛ Hua، Wenyi؛ Liu، Chang؛ Tucker، Joseph W.؛ Ratnayake، Anokha S.؛ Flanagan، Mark E.؛ Troutman، Matthew D.؛ Noe، Mark C.؛ Zhang، Hui (1 مايو 2020). "Ultra-High-Throughput Acoustic Droplet Ejection-Open Port Interface-Mass Spectrometry for Parallel Medicinal Chemistry". ACS Medicinal Chemistry Letters. American Chemical Society (ACS). ج. 11 ع. 6: 1101–1110. DOI:10.1021/acsmedchemlett.0c00066. ISSN:1948-5875.
- ^ Wang، Yuanze؛ Shaabani، Shabnam؛ Ahmadianmoghaddam، Maryam؛ Gao، Li؛ Xu، Ruixue؛ Kurpiewska، Katarzyna؛ Kalinowska-Tluscik، Justyna؛ Olechno، Joe؛ Ellson، Richard؛ Kossenjans، Michael؛ Helan، Victoria؛ Groves، Matthew؛ Dömling، Alexander (27 فبراير 2019). "Acoustic Droplet Ejection Enabled Automated Reaction Scouting". ACS Central Science. American Chemical Society (ACS). ج. 5 ع. 3: 451–457. DOI:10.1021/acscentsci.8b00782. ISSN:2374-7943.
- ^ Fang، Yu؛ Frampton، John P.؛ Raghavan، Shreya؛ Sabahi-Kaviani، Rahman؛ Luker، Gary؛ Deng، Cheri X.؛ Takayama، Shuichi (2012). "Rapid Generation of Multiplexed Cell Cocultures Using Acoustic Droplet Ejection Followed by Aqueous Two-Phase Exclusion Patterning". Tissue Engineering Part C: Methods. Mary Ann Liebert Inc. ج. 18 ع. 9: 647–657. DOI:10.1089/ten.tec.2011.0709. ISSN:1937-3384.
