Name: Una plataforma basada en la impedancia de alto rendimiento para la Tasa de detección de evaporación (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-17T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 39 s
Description: Aprenda a medir tasas de evaporación con un sistema de impedancia de alto rendimiento. Este método ofrece detección rápida, alta sensibilidad y muestras pequeñas para estudios de química analítica y biomolecular.

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Este trabajo fue patrocinado por el Ministerio de Ciencia y Tecnología, Taiwán, bajo los números de la subvención más 104-2221-E-241-001-MY3 y MOST 105 a 2627-B-005-002.

1. Módulo Experimental de la viruta <ol><li> Fabricar el óxido de indio y estaño (ITO) chip de electrodo mediante procesos de grabado químicos húmedos y fotolitografía <ol><li> Obtener un sustrato de ITO (370 mm x 480 mm x 0,5 mm (L x W x H)) con una capa de ITO Å 2.600 comercialmente (Ver Lista de Materiales). Cortar el sustrato ITO a las dimensiones de 90 mm x 90 mm x 0,5 mm con un cortador de vidrio para el proceso de electrodo patrón ITO en un alineador de 4 pulgadas. </li><li> Utilice un limpiador ultrasónico para limpiar el vidrio ITO con acetona y luego con agua desionizada, durante 15 minutos cada uno. Seque el cristal ITO con aire limpio y seco. </li><li> Dispensar 5 ml de solución de resina fotosensible positiva sobre la superficie del vidrio ITO. </li><li> Utilice recubridora de rotación a 500 xg durante 30 segundos para producir una capa de resina fotosensible uniforme. Entonces hornear en una placa caliente a 90 ° C durante 5 min para eliminar el exceso de disolvente en la resina fotosensible. </li><li> Exponer el vidrio ITO a 14 mW de luz ultravioleta a 436 nm durante 3,1 seg tediante una fotomáscara película con el patrón diseñado (Ver Lista de Materiales). </li><li> Sumergir la muestra en solución de desarrollo de 60 ml a 23 ° C durante 30 segundos para desarrollar las rutas estampadas. Entonces hornear en una placa caliente a 120 ° C durante 10 min para endurecer la resina fotosensible y mejoran la adhesión fotorresistente. </li><li> Sumergir la muestra durante 3 min en 60 ml solución de decapado a 80 ° C para grabar la capa de ITO sin protección. </li><li> Sumergir la muestra durante 1 min en 60 ml de acetona para eliminar el material fotorresistente sobre la superficie del vidrio ITO. </li><li> Cortar el vidrio ITO en las dimensiones de 62 mm x 35 mm para el chip de electrodo ITO experimental (Figura 1) con un cortador de vidrio. </li></ol></li></ol><img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/54575/54575fig1.jpg" /> Figura 1:. Chip de electrodo de ITO La fabrica de chips ITO con 8 pares de electrodos rutas con dibujos se muestran. Hay 15 electrodos<html> la medición de 2 mm x 8 mm en el borde lateral, y las dos rutas centrales compartir el mismo electrodo. La distancia entre cada par de dedos de electrodos en un pozo de prueba es de 7 mm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54575/54575fig1large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <ol start="2"><li> Construir el módulo de chip experimental <ol><li> Limpiar la matriz de silicona 8 pocillos comercial con un limpiador ultrasónico, como se muestra en la Figura 2 con el detergente, el agua desionizada y luego, a continuación, 95% de etanol, y agua desionizada a continuación, durante 15 minutos cada uno. </li><li> Secar la matriz de silicona de 8 pocillos por soplado de aire limpio y seco. </li><li> Pulse la matriz de silicona de 8 pocillos en el chip ITO con el fin de formar el módulo de chip experimental (Figura 3). Estrechamente enlazar la matriz de silicona y el chip de ITO. </li></ol></li></ol>54575fig2.jpg &quot;/&gt; Figura 2:. Silicona matriz así La matriz de silicona comercial de 8 pocillos puede contener 8 muestras analizadas simultáneamente. El tamaño de cada pozo es de 11 mm x 8 mm x 8,5 mm (L x W x H). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54575/54575fig2large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="figura 3" src="/files/ftp_upload/54575/54575fig3.jpg" /> Figura 3:. Módulo de chip experimental El chip de electrodo de ITO está unido con la matriz de silicona de 8 pocillos para formar el módulo de chip experimental. La adhesión entre la matriz de silicona y el chip de ITO es fuerte. Por lo tanto, la matriz de silicona y el chip de ITO pueden unir entre sí para su uso sin ningún tipo de sustancia adhesiva. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54575/54575fig3large.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> 2. Medición de impedancia <ol><li> Conectar el ordenador personal, relé amplificador lock-in, y el interruptor para formar el módulo de impedancia de lectura, como se muestra en la Figura 4. </li></ol><img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/54575/54575fig4.jpg" /> Figura 4:. Esquemática del aparato basado en la impedancia El amplificador lock-in, interruptor de relé, y el ordenador personal comprenden el módulo de la impedancia de lectura. El amplificador lock-in sensible a la fase comercial se utiliza para enviar y extraer las señales eléctricas. El circuito casera relé del interruptor que conecta varios chips de ITO se utiliza para especificar qué bien y cuáles chip de ITO para ser probado. Un total de 6 chips pueden ser conectado al relé interruptor de especificación de 48 muestras de una manera de tiempo compartido. El tiempo real en fase resistencia y el cambio de fase de la señal de la solución de prueba se registran continuamente en un ordenador personal para toda la evaporatproceso de iones. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54575/54575fig4large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <ol start="2"><li> Poner el módulo de chip experimental en el zócalo del relé del interruptor. </li><li> Los parámetros de entrada en el programa de ordenador. Introduzca la frecuencia de la señal (1 kHz), el número especificado bien (0-7), el ciclo de ejecución (100), y el nombre del archivo (HA). </li></ol> 3. Experimentos de evaporación <ol><li> Preparar cuatro soluciones 2,5 ml de ácido hialurónico en 0, 0,05, 0,5 y 1 w / v% en agua. Coloque cada solución de 2,5 ml de muestra en un vial de medición de 14.75 mm x 45 mm x 8 mm (diámetro exterior x A x ID). </li><li> Para cada solución, añadir solución de 0,5 ml de la muestra a un único pocillo de la módulo de chip ITO. </li><li> Pesar y registrar el peso inicial de cada vial por la máquina balanza electrónica. </li><li> Ejecutar el programa de ordenador para medir y registrar el tiempo real de la resistencia en fase automáticamente y la señal phase turno de pozos especificados en el chip de ITO. </li><li> Iniciar los experimentos de evaporación de forma simultánea en el mismo lugar tanto por el método de pesaje y método de la impedancia. </li><li> Pesar y registrar el peso de cada vial por la máquina de equilibrio electrónico en puntos de tiempo programados. </li><li> Analizar los datos recogidos en el método de impedancia método y un peso de 19. </li></ol>

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</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

El paso crítico para la medición de la evaporación en este detección basada en la impedancia es la preparación de las soluciones analizadas. El agua desionizada no se puede utilizar debido a su enorme impedancia. En su lugar, se utilizó agua del grifo que contiene iones conductores para preparar las soluciones de ácido hialurónico para los experimentos. Sin embargo, las propiedades eléctricas del agua del grifo no fueron constantes para su uso. Por lo tanto, la normalización, tal como la velo...

La evaporación es un tipo de vaporización de líquido y se produce a lo largo de la interfase gas-líquido de un cuerpo colectivo de agua. Las moléculas de agua cerca de la superficie llegan a ser capaces de escapar del líquido debido a la colisión de las moléculas de agua. La velocidad de evaporación es un importante factor clave durante el proceso de evaporación. En general, un equilibrio o volumétrica tubo 1-3 está ampliamente utilizado para detectar la evaporación de soluciones. Sin embargo, se necesita mucho tiempo para medir la velocidad de evaporación debido a la limitación de precisión de una balanza o un tubo volumétrico. Por esta razón, un instrumento sensible y de alta sensibilidad debe ser desarrollado para investigar los detalles del proceso de evaporación. Espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) es una respuesta rápida, medios experimentales sensibles y eficaces en términos de detección de impedancia in situ para la caracterización del sistema electroquímico 4. Por lo tanto, EIS se puede aplicar en varios fields, tales como los estudios recientes sobre el comportamiento celular 5, detección bioanalytical 6-7, 8 de electrólisis, los polímeros conductores 9, y la extracción electroquímica 10. A pesar de que los sistemas EIS éxito se habían aplicado en una amplia variedad de disciplinas, existe un número extremadamente pequeño de publicaciones sobre su aplicación a la investigación de la evaporación. Ácido hialurónico, un polisacárido de alto peso molecular con un fuerte potencial de retención de agua, es un humectante conocido para aplicaciones cosméticas. Una molécula de ácido hialurónico se puede unir hasta 500 moléculas de agua 11 y llegar a 1.000 veces su volumen original 12. Una cantidad extremadamente pequeña de ácido hialurónico puede poseer la función hidratante 13-14. Debido a la alta retención de la humedad, el ácido hialurónico se ha convertido en un componente importante de los productos humectantes cosméticos de alto valor comercial en todo el mundo 15. Tsu estudio presenta el método de un aparato basado en la novela de impedancia que ofrece detección de alta velocidad, el requisito de muestras de pequeño volumen, y múltiples mediciones de muestras 16-19. Se presenta con un enfoque en la comparación relativa entre la tasa de evaporación de soluciones como una manera de validar la superioridad del mecanismo de detección innovadora a través de una forma de pesaje convencional.

<table><tbody><tr><td>Etanol al 95%</td><td>Echo Chemical Co., Ltd., Miaoli, Taiwán</td><td>484000001103C-00EC</td><td></td></tr><tr><td>Acetona</td><td>Avantor Performance Materials Inc., Center Valley, PA, EE. UU</td>. <td>JTB-9005-68</td><td></td></tr><tr><td>Solución de desarrollo</td><td>Kemitek Industrial Crop., Hsinchu, Taiwán</td><td>12F01031</td><td>KTD-1</td></tr><tr><td>Solución de grabado</td><td>eSolv Technology Co., Taipei, Taiwán</td><td></td><td>EG-462</td></tr><tr><td>Ácido hialurónico</td><td>Shandong Freda Biopharm Co., Ltd., Jinan, China</td><td>1010212</td><td>Peso molecular 980k,</td></tr><tr><td>solución fotorresistente</td> de grado cosmético <td>AZ Electronic Materials Taiwan Co., Ltd., Hsinchu, Taiwán</td><td>65101M19</td><td>AZ6112</td></tr><tr><td>matriz de silicona de 8 pocillos</td><td>Greiner bio-one Inc., Frickenhausen, Baden-W&uuml; rttemberg, Alemania</td><td>FlexiPERM</td><td></td></tr><tr><td>ITO vidrio</td><td>GemTech Optoelectronics Co., Taoyuan, Taiwán</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Vial</td><td>Sigma-Aldrich Co. LLC., St. Louis, MO, EE. UU</td><td>. 854190</td><td></td></tr><tr><td>Fotomáscara de película</td><td>Taiwan Mesh Co., Ltd, Taoyuan, Taiwán</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Amplificador de bloqueo</td><td>Stanford Research Systems, Inc., Palo Alto, CA, EE. UU</td>. <td>SR830</td><td></td></tr><tr><td>Relé de interruptor</td><td>Centro de Investigación de Tecnología de Instrumentos, Laboratorios Nacionales de Investigación Aplicada, Hsinchu, Taiwán</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Máquina de equilibrio electrónico</td><td>Radwag Inc., Radom, Polonia</td><td>AS 60/220/C/2</td><td></td></tr></tbody></table>

una plataforma basada en la impedancia de alto rendimiento para la tasa de detección de evaporación

A High Performance Impedance-based Platform for Evaporation Rate Detection

En este trabajo se describe el método de una plataforma basada en la novela de impedancia para la detección de la velocidad de evaporación. Se empleó el ácido hialurónico compuesto modelo aquí con fines de demostración. pruebas de evaporación múltiples en el compuesto modelo como un humectante con diversas concentraciones de soluciones se llevaron a cabo a efectos de comparación. Un enfoque convencional de pérdida de peso se conoce como la técnica más sencillo, pero requiere mucho tiempo, la medición para la detección de la velocidad de evaporación. Sin embargo, una clara desventaja es que se requiere un gran volumen de muestra y múltiples pruebas de muestra no puede llevarse a cabo al mismo tiempo. Para la primera vez en la literatura, un chip de detección de impedancia eléctrica se aplica con éxito para una investigación evaporación en tiempo real en un tiempo compartido, de manera continua y automática. Por otra parte, tan poco como 0,5 ml de muestras de ensayo se requiere en este aparato basado en la impedancia, y una variación de impedancia grande se demuestra entre varios soluti diluidaons. El sistema de alta sensibilidad y detección de la impedancia de respuesta rápida propuesta se encuentra para superar a un enfoque de la pérdida de peso convencional en términos de detección de velocidad de evaporación.

Durante el proceso de evaporación, los iones conductores en la solución de prueba se concentró con el volumen de la solución decreciente, y la impedancia de esta solución disminuyeron. Se midieron las tasas de pérdida de peso y disminución de impedancia en el progreso de la evaporación para cada solución probada. Para propósitos de comparación, los datos de las tasas de pérdida de peso y disminución de impedancia se normalizaron a agua y luego se trazan juntos en la Figura 5. Como se ilustra en la <stro...

En este trabajo se presenta un aparato basado en la impedancia para la detección de la velocidad de evaporación de soluciones. Se ofrece claras ventajas frente a un enfoque convencional de la pérdida de peso: una respuesta rápida, detección de alta sensibilidad, una pequeña muestra de requerimiento, múltiples mediciones de la muestra, y de fácil desmontaje para su limpieza y reutilización.

Una plataforma basada en la impedancia de alto rendimiento para la Tasa de detección de evaporación

This paper describes the method of a novel impedance-based platform for the detection of the evaporation rate. The model compound hyaluronic acid was ...

El objetivo general de este experimento es medir las tasas de evaporación de soluciones, utilizando un sistema basado en impedancia. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en los campos de la química analítica, como la competitividad humectante de los cosméticos. La principal ventaja de esta técnica son respuestas de detección más rápidas, tamaño de muestra pequeño, alta sensibilidad, manejo de múltiples muestras y fácil desmontaje para limpieza y reutilización.Este método puede proporcionar información sobre el proceso de evaporación. También puede aplicarse a otros campos, como la disección biomolecular y el comportamiento celular. Tuvimos por primera vez la idea del método cuando descubrimos que la naturaleza lenta de la forma estándar de esos sistemas de medición resultaba problemática.Para comenzar a construir el módulo del chip experimental, utilice un cortador de vidrio para cortar un sustrato de vidrio recubierto con óxido de indio y estaño a las dimensiones apropiadas. Someta el vidrio ITO a sonicación en acetona y luego en agua desionizada durante 15 minutos cada uno.Luego seque el vidrio ITO con aire seco. Aplique cinco mililitros de líquido de resistencia fotosensible positiva sobre el vidrio ITO y recubra el vidrio mediante centrifugado durante 30 segundos. Mantenga el vidrio a 90 grados Celsius durante cinco minutos.Luego cubra el vidrio con una máscara fotográfica de película y exponga el vidrio a 14 milivatios de luz ultravioleta de 436 nanómetros durante 3,1 segundos. Deje que el vidrio se enfríe a temperatura ambiente. A continuación, revele el vidrio en solución reveladora durante 30 segundos.Caliente el vidrio desarrollado en una placa caliente a 120 grados Celsius durante 10 minutos. Deje enfriar el vidrio hasta 80 grados Celsius. Sumerja el vidrio en la solución de ataque a 80 grados durante tres minutos.Luego, coloque el vidrio en acetona durante un minuto para eliminar el material residual de fotoresina. Utilizando un cortador de vidrio, recorte el exceso de vidrio ITO del chip. A continuación, someta a ultrasonidos una matriz de silicona de 8 pocillos y el chip ITO en detergente, agua desionizada, etanol al 95 % y agua desionizada nuevamente, durante 15 minutos cada uno.Seque la matriz y el chip con aire seco. Coloque cuidadosamente la matriz de silicona limpia y seca sobre la superficie del chip de ITO, de modo que los dedos del electrodo en el chip queden dentro de los pozos de la matriz de silicona. Finalmente, presione la matriz de silicona contra el chip de ITO para formar el módulo del chip experimental.Para comenzar la preparación del experimento, conecte un amplificador de bloqueo a una computadora. Luego, conecte un circuito de relé conmutador al amplificador de bloqueo. Inserte el módulo del chip experimental en el conector del circuito de relé conmutador.En el software, configure la frecuencia de la señal, los números de los pocillos de la muestra, el ciclo de ejecución y el nombre del archivo. Luego prepare soluciones de 4 mililitros con concentraciones variables de ácido hialurónico en agua del grifo. Transfiera 2,5 mililitros de cada solución a un vial pequeño.Para comenzar el experimento, transfiera 0,5 mililitros de cada muestra a un pocillo del módulo de chip experimental. Luego pese cada vial de muestra con una balanza de precisión y registre los pesos. En el software, comience a recopilar los datos de resistencia y fase de la señal.Registre los pesos de los viales a intervalos de tiempo regulares durante todo el experimento de evaporación. Continúe recopilando datos hasta que la tasa de evaporación pueda determinarse con precisión mediante el cambio de peso de los viales de muestra. La tasa de evaporación de las soluciones de ácido hialurónico en relación con el agua podría calcularse a partir de los datos de impedancia después de una hora de recopilación de datos.El método de pesaje requirió medio día de recopilación de datos para determinar la tasa de evaporación. Los datos de impedancia, al ser normalizados y convertidos a tasa de pérdida de peso, indicaron que la tasa de evaporación de la solución de ácido hialurónico al 0,05 por ciento peso/volumen es un 12 % menor en relación con el agua. El método convencional de pesaje mostró la misma tendencia de disminución de la tasa de evaporación relativa.Pero la sensibilidad de la balanza de precisión era menor que la del detector de impedancia. Una vez dominada, esta técnica puede realizarse en una hora si se lleva a cabo correctamente. Después de su desarrollo, esta técnica allanó el camino para que los investigadores en el campo de la biomedicina mejoraran la detección de biomedicamentos y el estudio del comportamiento celular mediante un microchip constante.

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Gota de plataformas basadas en microfluidos son candidatos prometedores para la experimentación de alto rendimiento, ya que son capaces de generar picolitros, la auto-compartimentado barcos bajo costo en las tasas de kHz. Mediante la integración con rápido, sensible y de alta resolución espectroscópica métodos de fluorescencia, la gran cantidad de información generada dentro de estos sistemas se puede extraer de manera eficiente, aprovechar y utilizar.

Métodos de detección de fluorescencia para las plataformas de las gotas de microfluidos

Isotachophoresis (ITP) es una separación sólida electrocinético y técnica de preconcentración con aplicaciones que van desde la detección de la toxina a la preparación de la muestra. Se revisan los principios físicos de la PTI y la metodología de aplicación de esta técnica a dos ejemplos de aplicaciones específicas: la separación y detección de moléculas pequeñas y purificación de ácidos nucleicos a partir de lisado de cultivo celular.

El chip Isotachophoresis para separación de iones y purificación de ácidos nucleicos

Vesículas extracelulares juegan papeles importantes en procesos fisiológicos y patológicos, incluyendo la coagulación, respuestas inmunitarias, y el cáncer o como agentes terapéuticos potenciales en la administración de fármacos o la medicina regenerativa. Este protocolo presenta métodos para la cuantificación y caracterización de tamaño de las vesículas extracelulares aisladas y no aisladas en diversos fluidos utilizando sintonizable de detección de pulso resistiva.

Cuantificación y Tamaño-perfiles de extracelular vesículas Usando Tunable resistiva Pulso Sensing

Se presenta un biochip electroquímico basado en microfluídico para la detección de la hibridación de ADN. Tras ssDNA sonda funcionalización, la especificidad, sensibilidad y límite de detección se estudian con objetivos ssDNA complementarias y no complementarias. Resultados ilustran la influencia de los eventos de hibridación de ADN en el sistema electroquímico, con un límite de detección de 3,8 nM.

Un biochip electroquímico basado en microfluidos para el análisis de hibridación ADN-Label libre

Se describe el protocolo para la fabricación y operación de dispositivos de deshumectación de campo (Field-DW), así como los estudios preliminares de los efectos de los campos eléctricos en el contenido de las gotas.

Tomando ventaja de la reducción de la interacción de gotas en la superficie para optimizar el transporte de Bioanalytes en microfluídica digitales

Este trabajo presenta un método simple y visual para detectar polimorfismos de nucleótido múltiples en una plataforma de manipulación de gotas neumático. Con el método propuesto, todo el experimento, incluyendo la manipulación de gotas y detección de polimorfismos de múltiples nucleótidos, se pueden realizar cerca de 23 ° C sin la ayuda de instrumentos avanzados.

El Visual detección colorimétrica de polimorfismos de múltiples nucleótidos en una plataforma de manipulación de neumático de la gotita

Sistemas de laboratorio en gota reacción permiten la aplicación versátil de reacciones complejas en una escala de microfluidos. Una plataforma de actuación automatizada que consiste en una matriz de 3 x 3 de bobinas electromagnéticas fue desarrollada y utilizado con éxito para combinar dos 10 μl microreactores y así iniciar una reacción enzimática en los mármoles líquidos resultantes.

Gotas acuosas utilizan como enzimática microreactores y su accionamiento electromagnético

Una plataforma de biosensores de microfluídica fue diseñada y fabricado utilizando la tecnología de fotoresistencia de película seca de bajo costo para la cuantificación rápida y sensible de diversos analitos. Este sistema de uso único permite la lectura electroquímica de sobre-chip-inmovilizado análisis enzima-ligado mediante la técnica de stop-flow.

Seca de la película basada en la fotoresistencia el Biosensor electroquímico de microfluidos plataforma: Fabricación de dispositivo, preparación del análisis de la en-viruta y el funcionamiento del sistema

El microfluídico digital basado en electrohumección es una técnica que utiliza un cambio impulsado por voltaje en el ángulo de contacto aparente de una gota de volumen de microlitros para facilitar su manipulación. La combinación de esto con perlas magnéticas funcionalizadas permite la integración de múltiples operaciones de unidades de laboratorio para la preparación de muestras y la identificación de patógenos utilizando el ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA).

Plataforma de microfluídico digital basada en electrohumección para el ensayo automatizado de inmunoabsorbentes ligados a enzimas

Este artículo propone una nueva generación de plataformas analíticas multiparamétricas con mayor rendimiento para la caracterización de subconjuntos de vesículas extracelulares. El método se basa en una combinación de métodos de biodetección multiplexada con análisis metrológicos y morfomecánicos por microscopía de fuerza atómica, junto con espectroscopia Raman, para calificar objetivos vesiculares atrapados en un biochip de microarray.

Plataforma analítica multimodal en un chip de resonancia de plasmón de superficie multiplexada para el análisis de subconjuntos de vesículas extracelulares

El presente protocolo proporciona descripciones detalladas para el aislamiento eficiente de vesículas extracelulares urinarias utilizando perlas magnéticas funcionalizadas. Además, abarca análisis posteriores, como Western blot, proteómica y fosfoproteómica.

Aislamiento Basado en la Afinidad Química de Vesículas Extracelulares a partir de Biofluidos para Análisis de Proteómica y Fosfoproteómica

Aprenda a medir tasas de evaporación con un sistema de impedancia de alto rendimiento. Este método ofrece detección rápida, alta sensibilidad y muestras pequeñas para estudios de química analítica y biomolecular.

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