On-Chip-Integration von Tropfenmikrofluidik und Nanostruktur-Initiator-Massenspektrometrie zur Enzymscreening

Biologische Assays erfordern oft teure Reagenzien und mühsame Handlungen. Diese Mängel können durch digital betriebene mikrofluidische Geräte überwunden werden, die reduzierte Probenvolumina benötigen, um Assays zu automatisieren. Eine besondere Herausforderung ist die Integration von Bioassays mit massenspektrometriebasierter Analyse. Zu diesem Zweck haben wir μNIMS entwickelt, eine hochsensible und durchsatzstarke Technik, die Tropfenmikrofluidik mit Nanostruktur-Initiator-Massenspektrometrie (NIMS) integriert. Enzymreaktionen werden in Tropfen durchgeführt, die auf diskreten NIMS-Elementen in definierten Zeitintervallen für die anschließende Massenspektrometrie-Analyse angeordnet werden können, was ein zeitaufgelöstes Enzymaktivitäts-Assay ermöglicht. Wir wenden die μNIMS-Plattform zur kinetischen Charakterisierung eines Glycosid-Hydrolase-Enzyms (CelE-CMB3A) an, eines chimären Enzyms, das in der Lage ist, pflanzliche Hemicellulose in Monosaccharide abzubauen, um diese anschließend in Biokraftstoff umzuwandeln. Diese Studie zeigt, dass NIMS-Nanostrukturen zu Arrays für die mikrofluidische Tropfenablagerung hergestellt werden können, NIMS mit Tropfen- und digitaler Mikrofluidik kompatibel ist und auf dem Chip verwendet werden kann, um Glycosid-Hydrolase-Enzyme in vitro zu testen.