微分検出光熱分光法：Picoliter＆Femtoliter液滴での超高速で敏感なラベルのない検出に向けて

ハイスループット実験における液滴ベースのマイクロ流体の重要性が高まっているにもかかわらず、急速に動く液滴内の吸光度の敏感な測定を可能にする現在の方法はほとんどありません。この重要な制限に対処するために、ここでは、PL-およびFLボリューム液滴における単一点吸光度定量化のための微分検出光熱干渉法（DDPI）の適用を提示します。アプローチの有効性を評価するために、最初に1 kHzを超える周波数で100 PL液滴の吸光度を測定し、エリスロシンBの検出限界1.4μmolL-1を決定します（A = 3.8×10-4）。その後、この方法を、10 kHzを超える周波数で生成されたFL容量液滴と液滴の分析に適用します。最後に、比色アッセイの検出スキームとしてDDPIの有用性を実証します。具体的には、β-ガラクトシダーゼとクロロフェノール-Red-β-D-ガラクトピラノシドの反応のためにミカエリス - メンテン定数を抽出し、単一細胞レベルでのHL-60細胞の集団のメタボロミクス活性を監視します。結果は、セグメント化されたフロー内の広範なアッセイの蛍光に代わる強力で敏感で迅速な代替として、単一点吸光度検出を確立します。

Despite the growing importance of droplet-based microfluidics in high-throughput experimentation, few current methods allow the sensitive measurement of absorbance within rapidly moving droplets. To address this significant limitation, we herein present the application of differential detection photothermal interferometry (DDPI) for single-point absorbance quantification in pL- and fL-volume droplets. To assess the efficacy of our approach, we initially measure absorbance in 100 pL droplets at frequencies in excess of 1 kHz and determine a detection limit of 1.4 μmol L-1 for Erythrosin B (A = 3.8 × 10-4). Subsequently, we apply the method to the analysis of fL-volume droplets and droplets generated at frequencies in excess of 10 kHz. Finally, we demonstrate the utility of DDPI as a detection scheme for colorimetric assays. Specifically, we extract the Michaelis-Menten constant for the reaction of β-galactosidase and chlorophenol-red-β-d-galactopyranoside and monitor the metabolomic activity of a population of HL-60 cells at the single cell level. Results establish single-point absorbance detection as a powerful, sensitive and rapid alternative to fluorescence for a wide range of assays within segmented flows.