ومنصة مقرها معاوقة عالية الأداء للكشف التبخر تقييم

الهدف العام من هذه التجربة هو قياس معدلات تبخر المحاليل باستخدام نظام يعتمد على الممانعة الكهربائية. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على أسئلة رئيسية في مجالات الكيمياء التحليلية، مثل القدرة التنافسية لمنتجات التجميل على الترطيب. وتتمثل المزايا الرئيسية لهذه التقنية في سرعة استجابة الكشف، وصغر حجم العينة، والحساسية العالية، وإمكانية إدارة عينات متعددة، وسهولة التفكيك للتنظيف وإعادة الاستخدام.

يمكن لهذه الطريقة أن توفر رؤية متعمقة لعملية التبخر. كما يمكن تطبيقها في مجالات أخرى مثل التشريح الجزيئي الحيوي والسلوك الخلوي. لقد خطرت لنا فكرة هذه الطريقة لأول مرة عندما وجدنا أن الطبيعة المستهلكة للوقت في الطريقة القياسية لتلك القياسات تشكل عائقاً.

لبدء بناء وحدة شريحة التجربة، استخدم قاطع زجاج لقص ركيزة زجاجية مطلية بأكسيد القصدير والإنديوم (ITO) وفقاً للأبعاد المناسبة. قم بمعالجة زجاج الـ ITO بالموجات فوق الصوتية في الأسيتون، ثم في الماء منزوع الأيونات لمدة 15 دقيقة لكل منهما.

بعد ذلك، جفف زجاج ITO باستخدام هواء جاف. ضع 5 mL من سائل المقاوم الضوئي الموجب (positive photoresist) على زجاج ITO، ثم قم بعملية الطلاء الدوراني للزجاج لمدة 30 ثانية. حافظ على الزجاج عند درجة حرارة 90 °C لمدة خمس دقائق.

ثم قم بتغطية الزجاج بقناع تصوير فيلمي وعرّض الزجاج لضوء فوق بنفسجي بطول موجي 436-nanometer وبقدرة 14 milliwatts لمدة 3.1 seconds. اترك الزجاج ليبرد حتى يصل إلى درجة حرارة الغرفة. بعد ذلك، قم بتظهير الزجاج في محلول التظهير لمدة 30 seconds.

سخن الزجاج المطور على لوح تسخين عند 120 °C لمدة 10 دقائق. اترك الزجاج يبرد حتى يصل إلى 80 °C. ضع الزجاج في محلول النقش عند 80 °C لمدة ثلاث دقائق.

ثم ضع الزجاج في الأسيتون لمدة دقيقة واحدة لإزالة بقايا مادة المقاوم الضوئي. وباستخدام قاطع زجاج، قم بقص الزجاج الموصل بأكسيد القصدير والإنديوم (ITO) الزائد من الشريحة. بعد ذلك، قم بمعالجة مصفوفة سيليكون مكونة من 8 آبار وشريحة ITO بالموجات فوق الصوتية في منظف، ثم في ماء منزوع الأيونات، ثم في إيثانول 95%، ثم في ماء منزوع الأيونات مرة أخرى لمدة 15 دقيقة لكل خطوة.

جفف المصفوفة والشريحة باستخدام هواء جاف. ضع مصفوفة السيليكون النظيفة والجافة بعناية على سطح شريحة ITO بحيث تكون جميع أصابع القطب الكهربائي الموجودة على الشريحة داخل آبار مصفوفة السيليكون. أخيرًا، اضغط مصفوفة السيليكون على شريحة ITO لتكوين وحدة الشريحة التجريبية.

لبدء التحضير للتجربة، قم بتوصيل مضخم قفل (lock-in amplifier) بجهاز كمبيوتر. ثم قم بتوصيل دائرة ريلاي تبديل (switch relay circuit) بمضخم القفل. أدخل وحدة الشريحة التجريبية في مقبس دائرة ريلاي التبديل.

في البرنامج، حدد تردد الإشارة، وأرقام آبار العينات، ودورة التنفيذ، واسم الملف. ثم قم بتحضير محاليل بحجم 4-milliliter من حمض الهيالورونيك بتركيزات متنوعة في مياه الصنبور. وانقل 2.5 milliliters من كل محلول إلى قارورة صغيرة.

لبدء التجربة، انقل 0.5 milliliters من كل عينة إلى فجوة في وحدة شريحة التجربة. بعد ذلك، قم بوزن كل قارورة عينة باستخدام ميزان دقيق وسجل الأوزان. في البرنامج، ابدأ في جمع بيانات المقاومة وطور الإشارة.

سجل أوزان القوارير على فترات زمنية منتظمة طوال تجربة التبخير. استمر في جمع البيانات حتى يمكن تحديد معدل التبخير بدقة من خلال التغير في وزن قوارير العينات. ويمكن حساب معدل تبخير محاليل hyaluronic acid بالنسبة للماء من بيانات المعاوقة بعد ساعة من جمع البيانات.

تطلبت طريقة الوزن نصف يوم من جمع البيانات لتحديد معدل التبخر. وأشارت بيانات الممانعة، عند تطبيعها وتحويلها إلى معدل فقدان الوزن، إلى أن معدل تبخر محلول حمض الهيالورونيك بتركيز 0.05% وزن/حجم أقل بنسبة 12% مقارنة بالماء. وقد أظهرت طريقة الوزن التقليدية نفس الاتجاه في انخفاض معدل التبخر النسبي.

ولكن حساسية الميزان الدقيق كانت أقل من حساسية كاشف المعاوقة. وبمجرد إتقان هذه التقنية، يمكن إنجازها في غضون ساعة واحدة إذا نُفذت بشكل صحيح. وبعد تطويرها، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال الطب الحيوي لتحسين الكشف عن الأدوية الحيوية والسلوك الخلوي باستخدام شريحة دقيقة ثابتة.