MICRO-creux à base de capteur pour multiplexée transdermique Sensing électrochimique

L’objectif global de cette procédure est de fabriquer un capteur à micro-aiguilles multiplexées pour la détection électrochimique transdermique de divers lytes cibles qui peuvent être mesurés simultanément. La première étape consiste à fabriquer des réseaux de micro-aiguilles creux à l’aide de la lithographie mysteriale et à créer des cavités de réseau d’électrodes à l’aide de l’usinage micrométrique laser. Préparez ensuite les pâtes de carbone individuelles et remplissez les cavités du réseau d’électrodes.

Ensuite, calibrez chacune des pâtes de carbone sur une gamme de concentrations physiologiquement pertinentes. En fin de compte, un dispositif électrochimique transdermique in vivo est créé, capable de mesurer simultanément plusieurs analytes dans des microenvironnements physiologiques complexes pour une gamme d’applications biomédicales. Le principal avantage de cette technique par rapport à vos méthodes existantes est la possibilité d’effectuer une détection multiplex de manière peu invasive.

Cet appareil peut être utilisé comme outil de recherche pour mesurer les réponses médicales aiguës, comprendre les adaptations pendant l’exercice physique et surveiller les maladies qui affectent la peau. Les implications de ce capteur de micro-aiguilles InVivo s’étendent au diagnostic des tumeurs cutanées, car les microenvironnements tumoraux peuvent servir d’indicateurs de la prolifération tumorale et des métastases. Notre objectif avec ce dispositif est d’utiliser des réseaux de micro-aiguilles comme mécanisme peu invasif pour accéder à l’analyse électrochimique du plancher liquide interstitiel dermique.

Commencez par le logiciel de modélisation tridimensionnelle SolidWorks et concevez un réseau de micro-aiguilles creuses en forme de paramétal. Ensuite, en utilisant la conception logicielle RP 13 du Magic, une structure de support qui fournit une base sur laquelle les micro-aiguilles sont construites. Ensuite, contrôlez le processus de fabrication à l’aide du logiciel RP de remise en état.

Téléchargez à la fois le support lié et les fichiers du réseau de micro-aiguilles. Sélectionnez ensuite le nombre de réseaux de micro-aiguilles à fabriquer et déterminez l’emplacement des dispositifs sur la plaque de fabrication dans le système de fabrication de prototypage rapide Pery. Sélectionnez le mode ultraviolet à 100 milliwatts et effectuez la procédure d’étalonnage.

Vérifiez que l’écart d’énergie est de plus ou moins deux milliwatts. Une fois la fabrication du réseau de micro-aiguilles terminée, retirez le réseau de micro-aiguilles de la plaque de base. Développez un isopropanol pendant 15 minutes.

Ensuite, séchez les matrices avec de l’air comprimé pour assurer une polymérisation complète. Faites durcir les micro-aiguilles à température ambiante pendant 50 secondes. Examinez les micro-aiguilles par microscopie optique.

Vérifiez que chaque alésage de micro-aiguille entièrement fabriqué est creux et dégagé. Exposez les fils de connexion en cuivre individuels sous-jacents dans un câble plat et flexible. Créez des motifs pour l’ablation laser et envoyez-les au système laser.

Maintenant, positionnez les câbles dans un gabarit pour les aligner correctement sur la plaque d’ablation laser avec une approche de rasing, créez des cavités de 500 micromètres de diamètre dans la partie isolante du câble flexible. Nettoyez les câbles plats flexibles modifiés avec un aérographe qui pulvérise de l’acétone. À 40 PSI, rincer à l’isopropanol et à l’eau déminéralisée à l’aide d’un microscope optique.

Vérifiez qu’il ne reste aucun film isolant sur les bandes de cuivre exposées. L’étape suivante consiste à créer une cavité de maintien pour les pâtes de carbone ABL ruban mélanox contenant un adhésif acrylique sensible à la pression unilatéral dans le motif précédemment utilisé pour les bandes d’électrodes. Orientez maintenant le ruban sur les bandes d’électrodes ablatées.

Compressez le ruban pour assurer une bonne connexion. Ensuite, ablez le ruban Melin X double face et alignez le ruban pour permettre la liaison entre les réseaux de micro-aiguilles et les réseaux d’électrodes en pâte de carbone. Mélangez 10 milligrammes de glucose oxydase et 2,2 milligrammes de polyéthylène amine dans une pâte de carbone homogène sensible au glucose.

Ajoutez ensuite 60 milligrammes de rhodium sur de la poudre de carbone et mélangez 40 milligrammes d’huile minérale. Conservez la pâte à quatre degrés Celsius pour la pâte de carbone sensible au pH : mélange 30 % d’huile minérale et 70 % de poudre de graphite. À l’aide d’un mince morceau de plastique comme truelle, tassez la pâte dans la cavité de l’électrode jusqu’à ce qu’une surface lisse soit obtenue.

Répétez l’opération avec un deuxième bateau de pesée propre jusqu’à ce que l’excès de pâte soit éliminé. Ensuite, laver à l’eau déminéralisée. Ensuite, placez une goutte de 20 microlitres de solution Fast Blue fraîchement préparée sur l’électrode de pâte tassée.

Après une période d’incubation de 30 minutes, rincer à l’eau déminéralisée pour la pâte de carbone sensible au lactate. Combinaison de 2,5 milligrammes de rhodium sur poudre de carbone avec 2,5 milligrammes de lactate oxydase. Alternez entre cinq minutes de sonication et cinq minutes de vortex pour cinq rotations.

Procédez au tâclage de la pâte dans la cavité de l’électrode. Enfin, rincez à l’eau déminéralisée pour détecter le lactate. Mesurez la réponse chronométrique et paramétrique du capteur et enregistrez le courant après 15 secondes pour détecter le glucose.

Mesurer la réponse chrono andrique du capteur pour créer successivement les courbes d’étalonnage des capteurs de lactate et de glucose. Ajouter l’analyte respectif avant les mesures chronométriques et paramétriques. Vous pouvez également effectuer des mesures chronométriques et chronométriques à potentiel fixe pendant l’agitation.

Prévoyez suffisamment de temps entre chaque ajout d’analyte pour la stabilisation du courant. Pour surveiller le pH, effectuez des balayages volométriques cycliques et enregistrez les positions des valeurs de potentiel de pic oxydatif, créez des courbes d’étalonnage du pH en mesurant la position du potentiel de pic oxydatif en volts cycliques enregistrés sur une série de valeurs de pH connues. Le processus de construction d’un capteur à micro-aiguilles multiplexées commence par la conception du réseau de micro-aiguilles dans SolidWorks, puis par la conception des structures de support dans le RP 13 de Magic.

Ces micrographies électroniques à balayage montrent un réseau de micro-aiguilles et une seule micro-aiguille à l’intérieur de ce réseau. La plate-forme de détection du capteur à micro-aiguilles est créée en utilisant l’ablation laser pour créer les réseaux d’électrodes dans le câble plat et flexible, puis en remplissant ces réseaux de pâte de carbone. Les réactions électrocatalytiques pour le glucose et le lactate sont présentées ainsi que les paramètres de fonctionnement pour la détection.

Cet étalonnage typique de la pâte sensible au lactate avec des balayages chronométriques de 15 secondes montre chaque augmentation du courant correspondant à un ajout de deux millimolaires de lactate. Un seul balayage chronométrique continu est utilisé tandis que la surveillance de l’étalonnage de la glycémie du capteur est effectuée en augmentant les concentrations de glucose, puis en laissant le courant se stabiliser. Ce schéma montre les réactions électrocatalytiques pour la détection de l’acidité ici, des grammes cycliques à la micro-aiguille sensible au pH dans un tampon de phosphate de 0,1 molaire sont représentés sur quatre solutions différentes avec des valeurs de pH allant de cinq à huit par incréments d’une unité.

Étant donné que le potentiel de pic oxydatif se déplace avec l’augmentation des valeurs de pH, ce phénomène est utilisé comme indicateur de la valeur du pH. Une fois maîtrisé, cet appareil peut être fabriqué correctement en deux jours. Lorsque vous tentez cette procédure, il est important de noter que les différents rythmes de carbone ne conserveront pas leur sélectivité s’ils sont mélangés les uns aux autres.

À la suite de cette procédure, un rythme sélectif supplémentaire de carbone peut être ajouté au réseau d’électrodes afin de surveiller d’autres analytes dans la peau. Le développement de ce dispositif pourrait ouvrir la voie aux chercheurs dans le domaine des capteurs portables pour effectuer un diagnostic médical et explorer des questions fondamentales de la science biomédicale.