Hollow Microneedle basado en sensores para la detección electroquímica multiplexado transdérmica

El objetivo general de este procedimiento es fabricar un sensor basado en microagujas multiplexadas para la detección electroquímica transdérmica de varios litis objetivo que se puedan medir simultáneamente. El primer paso es fabricar matrices de microagujas huecas utilizando litografía misteriosa y crear cavidades de matrices de electrodos mediante mecanizado de microm láser. A continuación, prepare las pastas de carbón individuales y llene las cavidades de la guía de electrodos.

A continuación, calibra cada una de las pastas de carbono en un rango de concentraciones fisiológicamente relevantes. En última instancia, se crea un dispositivo electroquímico transdérmico in vivo que es capaz de medir simultáneamente múltiples analitos en microentornos fisiológicos complejos para una variedad de aplicaciones biomédicas. La principal ventaja de esta técnica de sus métodos existentes es la capacidad de realizar detección multiplex de una manera mínimamente invasiva.

Este dispositivo se puede utilizar como herramienta de investigación para medir respuestas médicas agudas, comprender las adaptaciones durante el ejercicio físico y controlar las enfermedades que afectan a la piel. Las implicaciones de este sensor de microagujas InVivo se extienden hacia el diagnóstico de tumores de piel, ya que los microambientes tumorales pueden servir como indicadores de proliferación tumoral y metástasis. Nuestro objetivo con este dispositivo es utilizar matrices de microagujas como un mecanismo mínimamente invasivo para acceder al análisis electroquímico del suelo del líquido intersticial dérmico.

Comience en el software de modelado tridimensional, SolidWorks, y diseñe una matriz de microagujas huecas con forma de parametal. Luego, utilizando el diseño de software RP 13 de Magic, una estructura de soporte que proporciona una base sobre la que se construyen las microagujas. A continuación, controle el proceso de fabricación utilizando el software RP de refabricación.

Cargue los archivos de soporte vinculado y de la matriz de microagujas. A continuación, seleccione el número de matrices de microagujas que se fabricarán y determine la ubicación de los dispositivos en la placa de fabricación en el sistema de fabricación de prototipos rápidos de Pery. Seleccione el modo ultravioleta a 100 milivatios y realice el procedimiento de calibración.

Verifique que la desviación de la energía esté dentro de más o menos dos milivatios. Una vez completada la fabricación de la matriz de microagujas, retire la matriz de microagujas de la placa base. Elabora un isopropanol durante 15 minutos.

A continuación, seque las matrices con aire comprimido para garantizar una polimerización completa. Cura las microagujas a temperatura ambiente durante 50 segundos. Examine las microagujas mediante microscopía óptica.

Verifique que cada orificio de microaguja completamente fabricado esté hueco y sin obstrucciones. Exponga los cables de cobre de conexión subyacentes direccionables individualmente en un cable plano y flexible. Cree patrones para la ablación láser y envíelos al sistema láser.

Ahora, coloque los cables en una plantilla para alinearlos correctamente en la placa de ablación láser con un enfoque de rasing, cree cavidades de 500 micrómetros de diámetro en la parte aislante del cable flexible. Limpie los cables flexibles planos modificados con un aerógrafo que rocíe acetona. A 40 PSI, enjuague con isopropanol y agua desionizada usando un microscopio óptico.

Verifique que no quede ninguna película aislante sobre las tiras de cobre expuestas. El siguiente paso es crear una cavidad de sujeción para la cinta de pasta de carbono ABL melanox que contiene un adhesivo acrílico sensible a la presión de una sola cara en el patrón utilizado anteriormente para las tiras de electrodos. Ahora oriente la cinta sobre las tiras de electrodos ablacionados.

Comprima la cinta para asegurar una conexión adecuada. A continuación, ablale la cinta melin X de doble cara y alinee la cinta para permitir la unión entre las matrices de microagujas y las matrices de electrodos de pasta de carbono. Mezcle 10 miligramos de glucosa oxidasa y 2,2 miligramos de polietileno amina en una pasta de carbono homogénea sensible a la glucosa.

Luego agregue 60 miligramos de rodio en polvo de carbón y mezcle 40 miligramos de aceite mineral. Guarde la pasta a cuatro grados centígrados para obtener la pasta de carbono sensible al pH: mezcle 30% de aceite mineral y 70% de grafito en polvo. Usando una pieza delgada de plástico como paleta, empaque la pasta en la cavidad del electrodo hasta lograr una superficie lisa.

Repita con un segundo bote de pesaje limpio hasta que se elimine el exceso de pasta. A continuación, lavar con agua desionizada. A continuación, coloque una gota de 20 microlitros de solución azul rápida recién preparada sobre el electrodo de pasta empaquetada.

Después de un período de incubación de 30 minutos, enjuague con agua desionizada para obtener la pasta de carbono sensible al lactato. Combinado 2,5 miligramos de rodio en polvo de carbono con 2,5 miligramos de lactato oxidasa. Alterna entre cinco minutos de sonicación y cinco minutos de vórtice durante cinco rotaciones.

Proceda a empaquetar la pasta en la cavidad del electrodo. Finalmente, enjuague con agua desionizada para detectar lactato. Mida la respuesta cronométrica y paramétrica del sensor y registre la corriente después de 15 segundos para detectar glucosa.

Mida la respuesta cronocándrica del sensor para crear sucesivamente las curvas de calibración de los sensores de lactato y glucosa. Agregue el analito respectivo antes de las mediciones cronométricas y paramétricas. Alternativamente, realice mediciones crono y paramétricas de potencial fijo mientras agita.

Deje suficiente tiempo entre cada adición de analito para la estabilización de la corriente. Para monitorear el pH, realizar escaneos volmétricos cíclicos y registrar las posiciones de los valores de potencial máximo oxidativo, cree curvas de calibración de pH midiendo la posición del potencial máximo oxidativo en gramos de voltios cíclicos registrados en una serie de valores de pH conocidos. El proceso de construcción de un sensor multiplexado basado en microagujas comienza con el diseño de la matriz de microagujas en SolidWorks y luego el diseño de las estructuras de soporte en el RP 13 de magic.

Estas micrografías electrónicas de barrido muestran una matriz de microagujas y una sola microaguja dentro de esta matriz. La plataforma de detección del sensor basado en microagujas se crea mediante el uso de ablación láser para crear las matrices de electrodos en el cable plano y flexible y, posteriormente, llenar estas matrices con pasta de carbono. Se presentan las reacciones electrocatalíticas para la glucosa y el lactato junto con los parámetros de funcionamiento para su detección.

Esta calibración típica de la pasta sensible al lactato con escaneos cronométricos de 15 segundos muestra cada aumento de corriente correspondiente a una adición de dos milimolares de lactato. Se utiliza un solo escaneo cronométrico continuo mientras se monitorea la glucosa, la calibración del sensor se realiza aumentando las concentraciones de glucosa y luego permitiendo que la corriente se estabilice. Este esquema muestra las reacciones electrocatalíticas para la detección de acidez aquí, los gramos cíclicos en la microaguja sensible al pH en tampón de fosfato molar 0.1 molar se muestran en cuatro soluciones diferentes con valores de pH que van de cinco a ocho en incrementos de una unidad.

Dado que el potencial máximo oxidativo cambia con el aumento de los valores de pH, este fenómeno se utiliza como indicador del valor del pH. Una vez dominado, este dispositivo se puede fabricar correctamente en dos días. Al intentar este procedimiento, es importante tener en cuenta que los distintos ritmos de carbono no conservarán su selectividad si se mezclan entre sí.

Siguiendo este procedimiento, se puede agregar un ritmo de carbono selectivo adicional a la guía de electrodos para monitorear otros analitos en la piel. El desarrollo de este dispositivo podría allanar el camino para que los investigadores en el campo de los sensores portátiles realicen diagnósticos médicos y exploren cuestiones fundamentales de la ciencia biomédica.