أجوف Microneedle المستندة إلى الاستشعار عن تعدد في الإرسال الاستشعار الكهروكيميائية عبر الجلد

الهدف العام من هذا الإجراء هو تصنيع مستشعر متعدد الإرسال قائم على الإبرة الدقيقة للكشف الكهروكيميائي عبر الجلد لمختلف اللايتس المستهدفة التي يمكن قياسها في وقت واحد. تتمثل الخطوة الأولى في تصنيع مصفوفات إبرة دقيقة مجوفة باستخدام الطباعة الحجرية الغامضة وإنشاء تجاويف مصفوفة الأقطاب الكهربائية باستخدام الآلات بالليزر. ثم قم بإعداد معاجين الكربون الفردية واملأ تجاويف مصفوفة الأقطاب الكهربائية.

بعد ذلك ، قم بمعايرة كل من معاجين الكربون على مجموعة من التركيزات ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية. في النهاية ، يتم إنشاء جهاز كهروكيميائي عبر الجلد في الجسم الحي قادر على قياس العديد من التحليلات في وقت واحد في بيئات مكروية فسيولوجية معقدة لمجموعة من التطبيقات الطبية الحيوية. الميزة الرئيسية لهذه التقنية لأساليبك الحالية هي القدرة على إجراء الاستشعار المتعدد بطريقة طفيفة التوغل.

يمكن استخدام هذا الجهاز كأداة بحثية لقياس الاستجابات الطبية الحادة ، واكتساب فهم للتكيفات أثناء التمرين البدني ، ومراقبة الأمراض التي تؤثر على الجلد. تمتد الآثار المترتبة على مستشعر الإبرة الدقيقة InVivo نحو تشخيص أورام الجلد لأن البيئات المكروية للورم يمكن أن تكون بمثابة مؤشرات لتكاثر الورم ورم خبيث. هدفنا من هذا الجهاز هو استخدام مصفوفات الإبر الدقيقة كآلية طفيفة التوغل للوصول إلى التحليل الكهروكيميائي لأرضية السائل الخلالي الجلدي.

ابدأ في برنامج النمذجة ثلاثي الأبعاد ، SolidWorks وصمم مجموعة إبرة مجوفة مجوفة على شكل شبه معدني. ثم باستخدام تصميم برنامج Magic's RP 13 ، وهو هيكل دعم يوفر قاعدة تبنى عليها الإبر الدقيقة. بعد ذلك ، تحكم في عملية التصنيع باستخدام برنامج إعادة المصنع.

قم بتحميل كل من الدعم المرتبط وملفات مصفوفة الإبرة الدقيقة. ثم حدد عدد مصفوفات الإبر الدقيقة المراد تصنيعها ، وحدد موضع الأجهزة على لوحة التصنيع في نظام تصنيع النماذج الأولية السريعة. حدد وضع الأشعة فوق البنفسجية عند 100 مللي واط وقم بإجراء المعايرة.

تحقق من أن الانحراف في الطاقة في حدود مللي واط زائد أو ناقص بمجرد اكتمال تصنيع مصفوفة الإبرة الدقيقة ، قم بإزالة مصفوفة الإبرة الدقيقة من لوحة القاعدة. قم بتطوير الأيزوبروبانول لمدة 15 دقيقة.

ثم جفف المصفوفات بالهواء المضغوط لضمان البلمرة الكاملة. عالج الإبر الدقيقة في درجة حرارة الغرفة لمدة 50 ثانية. افحص الإبر الدقيقة عن طريق الفحص المجهري الضوئي.

تحقق من أن كل تجويف إبرة دقيقة مصنع بالكامل مجوف وخالي من العوائق. كشف الأسلاك النحاسية الأساسية القابلة للعنونة بشكل فردي في كابل مسطح ومرن. قم بإنشاء أنماط للاستئصال بالليزر وإرسال هذه الأنماط إلى نظام الليزر.

الآن ، ضع الكابلات في رقصة لمحاذاة بشكل صحيح على لوحة الاستئصال بالليزر بنهج صياغة ، وإنشاء تجاويف قطرها 500 ميكرومتر في الجزء العازل من الكابل المرن. نظف الكابلات المرنة المسطحة المعدلة باستخدام البخاخة التي ترش الأسيتون. عند 40 رطل لكل بوصة مربعة ثم اشطفها بالأيزوبروبانول والماء منزوع الأيونات باستخدام المجهر الضوئي.

تحقق من عدم وجود طبقة عازلة فوق الشرائط النحاسية المكشوفة. تتمثل الخطوة التالية في إنشاء تجويف تثبيت لمعاجين الكربون ABL الميلانوكس الشريط الذي يحتوي على مادة لاصقة أكريليك حساسة للضغط من جانب واحد في النمط المستخدم سابقا لشرائط الأقطاب الكهربائية. الآن قم بتوجيه الشريط فوق شرائط القطب الكهربائي المفصلة.

ضغط الشريط لضمان الاتصال المناسب. ثم قم باستئصال شريط Melin X على الوجهين ، وقم بمحاذاة الشريط لتمكين الترابط بين مصفوفات الإبرة الدقيقة ومصفوفات أقطاب معجون الكربون. امزج 10 ملليغرام من الجلوكوز أوكسيديز و 2.2 ملليغرام من البولي إيثيلين أمين في عجينة كربون متجانسة حساسة للجلوكوز.

ثم أضف 60 ملليغرام من الروديوم على مسحوق الكربون واخلط 40 ملليغرام من الزيت المعدني. قم بتخزين المعجون على درجة حرارة أربع درجات مئوية لمعجون الكربون الحساس للأس الهيدروجيني امزج 30٪ زيت معدني و 70٪ مسحوق الجرافيت. باستخدام قطعة رقيقة من البلاستيك كمجورة ، قم بتعبئة المعجون في تجويف القطب الكهربائي حتى يتم الحصول على سطح أملس.

كرر العملية باستخدام قارب وزن نظيف ثان حتى تتم إزالة المعجون الزائد. ثم يغسل بالماء منزوع الأيونات. بعد ذلك ، ضع قطرة 20 ميكرولتر من المحلول الأزرق السريع المحضر حديثا فوق قطب المعجون المعبأ.

بعد فترة حضانة مدتها 30 دقيقة ، اشطفها بالماء منزوع الأيونات للحصول على عجينة الكربون الحساسة للاكتات. يمزج 2.5 ملليغرام من الروديوم على مسحوق الكربون مع 2.5 ملليغرام من أكسيداز اللاكتات. تناوب بين خمس دقائق من الصوتنة وخمس دقائق من الدوامة لخمس دورات.

استمر في تعبئة المعجون في تجويف القطب. أخيرا ، اشطفها بالماء منزوع الأيونات للكشف عن اللاكتات. قم بقياس الاستجابة الكرونومية والبارامترية للمستشعر وسجل التيار بعد 15 ثانية للكشف عن الجلوكوز.

قم بقياس استجابة الدوران الأندريك للمستشعر لإنشاء منحنيات المعايرة لمستشعر اللاكتات والجلوكوز على التوالي. أضف المادة التحليلية المعنية قبل القياسات الكرونومية والبارامترية. بدلا من ذلك ، قم بإجراء قياسات كرونو وبارامترية محتملة ثابتة أثناء التحريك.

اترك وقتا كافيا بين كل إضافة تحليلية لتثبيت التيار. لمراقبة الأس الهيدروجيني ، قم بإجراء عمليات مسح دورية للحجم المتري ، وتسجيل مواضع قيم جهد الذروة التأكسدية ، مما يؤدي إلى إنشاء منحنيات معايرة الأس الهيدروجيني عن طريق قياس موضع إمكانات الذروة التأكسدية في جرامات الفولت الدوري المسجلة على سلسلة من قيم الأس الهيدروجيني المعروفة. تبدأ عملية إنشاء مستشعر متعدد الإرسال قائم على الإبرة الدقيقة بتصميم مصفوفة الإبرة الدقيقة في SolidWorks ، ثم تصميم هياكل الدعم في RP 13 من السحر.

تظهر هذه الصور المجهرية الإلكترونية الماسحة مصفوفة إبرة دقيقة وإبرة دقيقة واحدة داخل هذه المصفوفة. يتم إنشاء منصة الاستشعار للمستشعر القائم على الإبرة الدقيقة باستخدام الاستئصال بالليزر لإنشاء مصفوفات الأقطاب الكهربائية في الكابل المسطح والمرن ، وبالتالي ملء هذه المصفوفات بعجينة الكربون. يتم تقديم التفاعلات التحفيزية الكهربائية للجلوكوز واللاكتات جنبا إلى جنب مع معلمات التشغيل للكشف.

تظهر هذه المعايرة النموذجية للمعجون الحساس للاكتات مع فحوصات كرونومترية مدتها 15 ثانية كل زيادة في التيار المقابل لإضافة ملليموليين من اللاكتات. يتم استخدام مسح كرونومتري مستمر واحد أثناء مراقبة معايرة الجلوكوز للمستشعر عن طريق زيادة تركيزات الجلوكوز ثم السماح للتيار بالاستقرار. يوضح هذا التخطيطي التفاعلات التحفيزية الكهربائية للكشف عن الحموضة هنا ، تظهر الجرام الدوري عند الإبرة الدقيقة الحساسة للأس الهيدروجيني في المخزن المؤقت للفوسفات 0.1 مولار على أربعة محاليل مختلفة بقيم الأس الهيدروجيني تتراوح من خمسة إلى ثمانية بزيادات وحدة واحدة.

نظرا لأن إمكانات الذروة التأكسدية تتحول مع زيادة قيم الأس الهيدروجيني ، يتم استخدام هذه الظاهرة كمؤشر لقيمة الأس الهيدروجيني. بمجرد إتقانه ، يمكن تصنيع هذا الجهاز بشكل صحيح في غضون يومين. عند محاولة هذا الإجراء ، من المهم ملاحظة أن وتيرة الكربون المختلفة لن تحتفظ بانتقائيتها إذا تم خلطها مع بعضها البعض.

بعد هذا الإجراء ، يمكن إضافة وتيرة كربونية انتقائية إضافية إلى مصفوفة الأقطاب الكهربائية من أجل مراقبة التحليلات الأخرى في الجلد. يمكن أن يمهد تطوير هذا الجهاز الطريق للباحثين في مجال أجهزة الاستشعار القابلة للارتداء لإجراء التشخيص الطبي واستكشاف أسئلة العلوم الطبية الحيوية الأساسية.