PDMD
Berührungslose Pikoliter-Dosierung
Piezo-Mikrodosierer für die Pikoliter-Dosierung
Der Piezo-Mikrodosierer PDMD, kurz für Piezo-Driven MicroDispenser, dosiert berührungslos und mit hoher Geschwindigkeit im Pikoliterbereich: ab 20–30 pL, mit bis zu 1000 Tropfen pro Sekunde. Die präzise Volumenkontrolle übernehmen ein Piezokeramik-Aktor und ein digitaler Zyklus aus Aufnehmen und Abgeben.
Diese Pikoliter-Dosierung ist unverzichtbar für Microarray-Druck, Wirkstoff-Screening, Biosensoren, Mikrofluidik und gedruckte Elektronik. Der PDMD lässt sich in alle Mikrodosiersysteme von M2 einsetzen.
Pikoliter-Präzision für jedes System – Broschüre herunterladen (PDF)
Wichtigste Merkmale
- Dosierfrequenz 1000 Hz
- Einzeltropfenvolumen 30 pL bis 400 pL
- Volumengenauigkeit VK 2 %
- Verschiedene Düsendurchmesser
- Hochgradig inertes Borosilikatglas
- Unbeschichtet und unbehandelt
Funktionsprinzip
Der Pikoliter-Mikrodosierer nutzt eine spannungsgesteuerte Kontraktion des Piezoaktors um 100–250 nm, die Flüssigkeit in einer Glaskapillare verdrängt und den größten Teil davon durch die Düse ausstößt. Die Kontraktion verläuft linear zur Spannung: Die Spannungsamplitude bestimmt vor allem die Tropfengeschwindigkeit, die Pulsdauer vor allem das Tropfenvolumen. Im Zusammenspiel ergeben beide Parameter eine hochkontrollierte, präzise Dosierung.
Unser Technischer Leitfaden erklärt die Physik der piezoelektrischen Pikoliter-Dosierung – vom inversen piezoelektrischen Effekt über die Ausbreitung der Druckwelle bis zur Plateau-Rayleigh-Instabilität, der Unterdrückung von Satellitentropfen und der stroboskopischen Tropfenbeobachtung.
Dosiermodi
- Stop-to-Spot mit Z-Bewegung: Der Dosierer hält für jeden Tropfen an und fährt zwischen zwei Positionen auf und ab, um mögliche Hindernisse zu umgehen. Diese Bewegungen kosten Zeit, sind aber nötig, wenn auf bestimmte Stellen eines nicht planaren, dreidimensionalen Substrats dosiert wird.
- Stop-to-Spot ohne Z-Bewegung: Muss der Kopf zwischen zwei Positionen nicht angehoben werden, geht das Dosieren deutlich schneller. Das ist bei planaren Substraten immer der Fall.
- On-the-fly: Der Dosierer „fliegt“ über das Substrat und gibt während der Bewegung an definierten Positionen je einen Tropfen ab. So lassen sich bis zu 1000 Tropfen setzen, jeder an seiner eigenen Koordinate.
Digitales Liquid Handling
Größere Volumina entstehen als schnelle Folge wohldefinierter Pikoliter-Tropfen – jedes Volumen ist ein ganzzahliges Vielfaches eines kalibrierten Einzeltropfens, eine eigene Kalibrierung je Volumen entfällt. Das spart Zeit, wenn in einem Versuch mehrere Volumina dosiert werden, und erhält dabei Präzision und Reproduzierbarkeit.
Das Demovideo zeigt digitales Pikoliter-Dosieren mit 1000 Hz: Kalibrierte Tropfen werden nacheinander zu 0,1, 0,5, 5, 10 und 100 nL zusammengesetzt und veranschaulichen den flexiblen Volumenbereich der Methode.
Zyklus aus Aufnehmen und Abgeben
Der Zyklus aus Aufnehmen und Abgeben nutzt wertvolle Proben effizient. Aus nur 2 µL lassen sich bis zu 10.000 Pikoliter-Aliquots an verschiedenen Zielpositionen abgeben – für mehrere Versuche oder eine Chipproduktion mit minimalem Probenverbrauch.
Im Video werden 3 µL einer roten Lösung aus einem 5-µL-Tropfen aufgenommen und Aliquots von 150 pL an verschiedenen Stellen abgegeben. Aufgrund von Verdünnungseffekten können – abhängig von der Durchmischung (Osmose) und der Aufnahmegeschwindigkeit – typischerweise etwa 1 µL der ursprünglichen 3 µL ohne merkliche Verdünnung abgegeben werden.