Multi-Analyt-Biochip (MAB) auf All-Solid-State-Ionen-selektiven Elektroden (ASSISE) für physiologische Forschung Grundlage

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, eine ionenselektive Festkörperelektrode sowohl für die Kationen- als auch für die Ionendetektion zu funktionalisieren. Eine leitfähige Polymer-Wandlerschicht auf den Arbeitselektroden des MAB-Spin-Coats, eine ionenselektive Membranschicht und Konditionierung der Biochips über Nacht, um die ionenselektive Membran zu aktivieren. Verbinden Sie nun in der Durchflusszellenkammer die Kontaktpads mit der BASSI Drei-Elektroden-Potential-Stat-Messlösung in die Kammer.

Durch das Entfernen unerwünschter Blasen können letztendlich Kalibrierungen des MAB-Chips auf interessante Ionen durchgeführt und das Ausgangssignal vom MAB in Echtzeit aufgezeichnet werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Mikroelektroden- und Radiomarkierungssondentechnologien sind alle ionenselektiven Festkörperelektroden nicht-invasiv und können für Echtzeitmessungen der Ionenaktivitäten und zur Modellierung biologischer und physiologischer Systeme gemultiplext werden. Wir hatten die Idee, diese Methode durchzuführen, als wir an astrobiologischer Forschung teilnahmen, die nur begrenzten Platz für physiologische Messungen benötigt.

June Hume Park, eine Doktorandin in einer Einrichtung für physiologische Sensorik von Bourbonblättern, wird mir bei einer Demonstration helfen, wie man die elektrochemische Zelle für die Elektropolymerisation bildet. Verwenden Sie einen Bassi C3 Zellständer und einen EC epsilon potentials stat galvan stat. Geben Sie die Elektropolymerisationslösung in die elektrochemische Zelle und lassen Sie den Stickstoff 20 Minuten lang blasen, um gelösten Sauerstoff zu entfernen.

Klemmen Sie nun eine Gegenelektrode aus Platingaze an die elektrochemische Zelle an der Position der Gegenelektrode. Klemmen Sie dann den MAB an der Arbeitselektrodenposition oder Mittelposition der elektrochemischen Zelle mit den Arbeitselektroden zur Platingaze hin und stellen Sie die MAB-Tiefe so ein, dass nur die kreisförmigen Elektroden in die Elektropolymerisationslösung eingetaucht werden. Vermeiden Sie den Kontakt der Lösung mit den quadratischen elektrischen Kontaktpads.

Platzieren Sie als nächstes eine Bassi-Sattelektrode an der Referenzelektrodenposition der elektrochemischen Zelle. Achten Sie darauf, dass die Referenzelektrode die Arbeits- und Gegenelektrode nicht berührt. Dann wird unter Verwendung der EC-Epsilon-Potentiale Stat gal Vanos stat ein einzelnes zyklisches Gramm von null bis 1,1 Volt mit einer Abtastrate von 20 Millivolt pro Sekunde auf einer Skala von plus minus 100 Mikroampu durchgeführt.

Für die Calciummessung führen Sie eine PDO-Calciumsulfatabscheidung auf der MAB-Blase, dem e. plus Calciumsulfatlösung für 20 Minuten durch. Um die pdot-Oberflächen zu charakterisieren, verwenden Sie die zyklische Telemetrie der pdot-basierten Polymerkonjugate.

In zwei Millimolaren Kaliumcyanid-Läufen von einzelnen zyklischen Gramm von minus 653 Millivolt bis 853 Millivolt mit unterschiedlichen Abtastraten auf einem Zentrum von plus minus 10 Mikrogramm pro Skala legt der Multianalyt-Bio-Chip auf das Vakuum-Spinner-Futter die 100-Mikroliter-Membran auf die Mitte des MAB und führt die Messung durch. Anschließend die ionenselektive Membran 30 Sekunden lang bei 1.500 U/min schleudern. Mit einem Auf- und Abfahren von fünf Sekunden vakuumieren Sie das mit Schleudern beschichtete MAB 30 Minuten lang. Dann den Chip im 70 Grad Celsius heißen Ofen 20 Minuten backen.

Konditionieren Sie das MAB über Nacht in 10 mikromolaren Natriumbicarbonat und fünf millimolaren Kaliumchlorid in Algenmedien. Setzen Sie nun das MAB in den Chiphalter der Mikrofluidik-Durchflusszelle ein. Injizieren Sie fünf Milliliter Testlösung mit dem entsprechenden anfänglichen pH-Wert oder der entsprechenden Konzentration.

Entfernen Sie alle Blasen aus dem Chiphalter der Durchflusszelle und setzen Sie den Chiphalter der Durchflusszelle auf die elektrische Halterung der Durchflusszelle. Öffnen Sie als Nächstes die EC epsilon-Software und wechseln Sie in den Leerlauf-Potential-Modus. Stellen Sie die Zeit auf 300 Minuten ein, die Spannungsskala auf plus minus ein Volt, die Grenzfrequenz auf 10 Kilohertz und notieren Sie den Wert ebenfalls alle zwei Sekunden.

Lassen Sie das MAB stabilisieren, bevor Sie mit dem Kalibrierungsprozess fortfahren. Spülen Sie dann die Durchflusszelle mit der Testlösung und injizieren Sie die nächste zu kalibrierende Konzentration. Stellen Sie sicher, dass keine Blasen in die Durchflusszelle gelangen dürfen.

Wiederholen Sie die Messungen für die verbleibenden Proben der Kalibrierkurve nach dem letzten Lauf. Entfernen Sie das MAB und trocknen Sie es mit Stickstoffluft ab. Lege das MAB bis zum nächsten Mal wieder in eine frische Konditionierungslösung.

Zur Kalibrierung von MAB und Calciumchlorid verwenden: Konditionieren Sie das MAB mit pdot, Calciumsulfat, leitfähigem Polymerkonjugat und calciumselektiver Membran über Nacht in 0,1 molaren Calciumchlorid und 10 mikromolaren Natriumnitrat. Ersetzen Sie dann die pH- oder Karbonat-Testlösungen durch eine Anfangskonzentration von 0,01 millimolar Calciumchlorid. Wiederholen Sie den Vorgang für die anderen Konzentrationen der Testlösung.

Diese Daten zeigen eine zyklische Volta von pdot PSS und den entsprechenden kathartischen Spitzenstrom in Abhängigkeit von der Abtastrate. Die subische Analyse nach Randall bestimmt eine effektive Oberfläche von 4,4 mal 10 bis minus 11 Zentimeter im Quadrat für den Feststoffkontakt ohne ionenselektive Membran. Als Test für die Fähigkeit aller Solid-State-ISEs, Messungen in der tatsächlichen Zellkulturumgebung zu erfassen.

ISEs wurden in Lgal-Medien mit einem pH-Wert von vier bis neun kalibriert, nachdem sie 20 Tage lang im Lgal-Medium gelagert worden waren. Hier wurde PDO-PSS in Karbonatlösung mit einem Konzentrationsbereich von 0,01 Millimolar bis zu einem Millimolar sowohl in lgal biologischem Medium als auch in lgal biologischem Medium, gepuffert bei pH 8,5, kalibriert. Man beachte die Konzentrationsänderung mit einer Absenkung der Steigung mit der gepufferten Lösung.

Die karbonatselektive Elektrode ist pH-abhängig und eine Erhöhung der Spannung korreliert mit einer Zunahme der Karbonatspezies. Da die Messungen bei einem pH-Wert von 7,8 durchgeführt werden, liegen die meisten Spezies in der Bikarbonatform vor. Messungen der Karbonatkonzentration mit dem biologischen Modell Chlorella vulgaris unter Licht- und Dunkelbedingungen in der Umgebung zeigen eine Änderung von 30 Millivolt, eine Kontrolle nur mit Algenmedien zeigt keine Reaktion, die auf einen funktionellen Bio-Chipp hinweist. Diese MAB-ISEs basieren auf PPSS in Calciumchloridlösung mit zunehmender Konzentration, einem nahezu Nian-Steigungsprofil für zweiwertiges Kation bei 30 Millivolt pro Dekade.

Die Änderung der Kalziumkonzentration wird verwendet, um den Kalziumstrom in keimenden Farnen zu messen. Dieser Ansatz ist in der Biologie, Landwirtschaft und Medizin nützlich, um die biomolekularen Mechanismen zu untersuchen, die den Ionentransport und die Elektrophysiologie und Signalübertragung der Zellen sowie pflanzliche und tierische Systeme betreffen.