Eine mikrofluidischen Biosensor-Plattform wurde entworfen und hergestellt mit kostengünstigen trocken Photoresist Filmtechnik für die rasche und sensible Quantifizierung der verschiedenen Analyten. Diese Einweg-System ermöglicht das elektrochemische Auslesen der Enzym-linked-Assays auf den Chip immobilisiert mittels der Stop-Flow-Technik.
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Methodenartikel
Trockenen Film Photoresist-basierte elektrochemische mikrofluidischen Biosensor Plattform: Gerät Fertigung, On-Chip-Test Vorbereitung und Systembetrieb
* These authors contributed equally
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
In den letzten Jahren wurde die Biomarker-Diagnose ein unverzichtbares Werkzeug für die Diagnose der Krankheit beim Menschen, vor allem für die Point-of-Care-Diagnostik. Eine einfach zu bedienende und kostengünstige Sensorplattform ist sehr erwünscht, um verschiedene Arten von Analyten (z. B. Biomarker, Hormonen und Medikamenten) quantitativ und speziell zu messen. Aus diesem Grund wurde trockenen Film Photoresist Technologie - billig, oberflächlich und Hochdurchsatz-Fertigung - die hier vorgestellten mikrofluidischen Biosensor Herstellung verwendet. Abhängig von der Bioassay anschließend verwendet ist die vielseitige Plattform in der Lage, verschiedene Arten von Biomolekülen zu erkennen. Für die Herstellung des Geräts sind Platin-Elektroden auf eine flexible Polyimid (PI) Folie im Prozessschritt nur Reinraum-strukturiert. Die PI-Folie dient als Substrat für die Elektroden, die mit einem Epoxy-basierte Photoresist isoliert sind. Der Mikrofluidik-Kanal wird später durch die Entwicklung und Kaschierung von trockenen Film Fotolack (DFR) Folien auf die PI-Wafer erzeugt. Mithilfe einer hydrophoben anhalten Barriere im Kanal der Kanal ist aufgeteilt in zwei Bereiche: eine Immobilisierung Abschnitt für die Enzym-linked-Assay und eine elektrochemische Messzelle für die konduktometrische Signal Anzeige.
Die auf dem Chip Bioassay Immobilisierung erfolgt durch die Adsorption von Biomolekülen, die Kanal-Oberfläche. Die Glukose-Oxidase-Enzym dient als ein Wandler für elektrochemische Signalerzeugung. In Anwesenheit des Substrates, Glukose, entsteht Wasserstoffperoxid, nachgewiesen ist, auf die Platin Arbeitselektrode. Die Stop-Flow-Technik wird angewendet, um die Signalverstärkung zusammen mit schnellen Nachweis zu erhalten. Verschiedenen Biomolekülen können quantitativ mit Hilfe des eingeführten mikrofluidischen Systems, geben einen Hinweis auf verschiedene Arten von Krankheiten oder in Bezug auf therapeutische Drug monitoring, erleichtert eine personalisierte Therapie gemessen werden.
Einleitung
In den letzten zwei Jahrzehnten sind diagnostische Anwendungen für eingehende Studien über die Entwicklung der globalen öffentlichen Gesundheit elementar geworden. Traditionell werden Labor-Diagnose-Tools zur Erkennung von Krankheiten verwendet. Obwohl sie nach wie vor eine wichtige Rolle bei der Diagnose von Krankheiten spielen, Point-of-Care testing (POCT) durchgeführt, in der Nähe des Patienten oder durch den Patienten selbst in den letzten Jahren mehr und mehr alltäglich geworden. Vor allem in solchen Fällen, die eine sofortige Behandlung, wie akutem Myokardinfarkt oder Diabeteskontrolle, erfordern unbedingt die rasche Bestätigung der klinischen Befund. Daher gibt....
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Protokoll
1. Herstellung von mikrofluidischen Biosensor verwenden DFR Technologie
- Vorbereitung der PI Wafer.
- Schnitt ein PI Substrat in 6 - In Runde Waffeln. Setzen den PI-Wafer in einem Ofen bei 120 ° C für etwa 1 h für eine Austrocknung backen.
- Photolithographie zunächst für den Lift-off-Prozess.
- Programm der Spin Coater auf eine 30-s Spinnerei Zeit bei 3.000 u/min, bei einer Beschleunigung von 2.000 u/min/s. Ort der PI-Wafer auf der Spin Coater und befestigen, Anlegen eines Vakuums. 2 mL einer Resist, ermöglichen die Lift-off, zu verzichten und das Spin Coater-Programm starten. Entfernen Sie ....
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Ergebnisse
Design und Herstellung von mikrofluidischen Biosensor-Plattform:
Die Herstellung von mikrofluidischen Biosensor Chips wird durch photolithographische Standardtechniken beschäftigen DFR Mehrschichtigkeit auf Wafer-Ebene realisiert. Diese Herstellung Strategie stützt sich auf die Laminierung der entwickelten Schichten des DFRs auf einem Platin-gemusterten PI Substrat, Bildung von mikrofluidischen Kanälen. Eine kurze Zusammenfassung z.......
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Diskussion
Das Protokoll für die Herstellung von einem mikrofluidischen elektrochemische Biosensor hier vorgestellten ermöglicht die Entwicklung einer Low-Cost, kompakt und einfach zu bedienende Plattform für die Erkennung von Biomolekülen. Abhängig von der Test anschließend auf der Biosensor verwendet können mehrere verschiedene Biomarker erkannt werden. Dies macht die Plattform sehr vielseitig und bietet breite Zugriff auf verschiedene Anwendungsbereiche von standard-diagnostische Tests (z. B. das Vorhandensein von besti.......
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts preisgeben.
Danksagungen
Die Autoren möchte der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für die teilweise Finanzierung dieser Arbeit unter Grant Zahlen UR 70/10-01 und UR 70/12-01.
....Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Material | |||
| Pyralux | DuPont | AP8525R | Wird als Polyimidsubstrat |
| verwendet MA-N 1420 | Micro Resist Technology | MA-N1420 | Lift-off resit zur Definition der Platinabscheidung |
| Ma-D 533s | Micro Resist Technology | MaD533S | Entwickler für MA-N1420 |
| Platin | - | - | Material Elektroden und Kontaktpad |
| Ma-R 404s | Micro Resist Technology | MaR404S | Entferner für MA-N1420 |
| SU-8 3005 | MicroChem Corp. | SU-8-3005 | Fotolack zur Definition des Elektrodenbereichs und als Isolierung |
| 1-Methoxy-2-propanolacetat | Sigma-Aldrich | 108-65-6 | Entwickler für SU-8 3005 |
| 2-Propanol | VWR | 8.18766.2500 | Entfernen des SU-8 Entwickler |
| 1020R | Ultron Systems Inc. | 1020R | UV-empfindliches Klebeband zum Schutz von Kontaktpads |
| Arguna S | Degussa | 1935 | Für die Silberabscheidung auf der Referenzelektrode |
| KCl | Methrom | 62308.020 | Für die Chloridierung der Silber-Referenzelektrode |
| Pyralux | DuPont | PC1025 | Trockenfilm-Fotolack |
| Natriumcarbonat | Fluka | 71352 | Entwickler für Pyralux PC1025 |
| Chlorwasserstoff | Sigma-Aldrich | 30720 | Um die Entwicklung des DFR |
| Teflon AF 1600 | DuPont | AF1600 | Für den Einsatz der Bremsbarriere |
| Name | <>Company< | strong>Katalognummer | Kommentare |
| Ausrüstung | |||
| PA104 | Mega | Electronics-Bubble Ätztank | |
| FED 53 | Binder | 9010-0018 | Ofen |
| SPIN150 | APT-Spin | Coater | |
| Prä zitherm | Harry Gestigkeit GmbH | PZ 28-2 | Heizplatte |
| Hellas | Bungard Elektronik | 40000 | Belichtungseinheit |
| Tetra30-LF-PC | Diener-Plasmaanlage | ||
| Univex 500 | Leybold-Physikalische | Gasphasenabscheidungsanlage Schüttler | |
| S4 | ELMI-Orbitalschüttler | ||
| Sonorex Super 10 P | Bandelin | 783 | Schallbad |
| 6221 DC und AC | Keithley-Stromquelle | ||
| HRL 350 | Ozatec-Laminiereinheit | ||
| Vakuumstift | EFD-Vakuumstift |
Referenzen
- Spindel, S., Sapsford, K. E. Evaluation of optical detection platforms for multiplexed detection of proteins and the need for point-of-care biosensors for clinical use. Sensors (Basel). 14 (12), 22313-22341 (2014).
- Luppa, P. B., Bietenbeck, A., Beaudoin, C., Giannetti, A.
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Nachdrucke und Genehmigungen
