17 באוקטובר 2016
מאמר זה מציג מנגנון מבוסס-עכבה לגילוי שיעור האידוי של פתרונות. הוא מציע יתרונות ברורים על פני גישת הרזיה קונבנציונלית: תגובה מהירה, איתור רגישות גבוהה, דרישת מדגם קטנה, מדידות מדגם מרובות, ופירוק קל למטרות ניקוי והשימוש חוזרים.
המטרה הכוללת של ניסוי זה היא למדוד את קצב האידוי של תמיסות, באמצעות מערכת מבוססת עכבה. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחומי הכימיה האנליטית כגון לחות תחרותית של קוסמטיקה. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא תגובת זיהוי מהירה יותר, גודל מדגם קטן, רגישויות גבוהות, ניהול דגימות מרובות ופירוק קל לניקוי ושימוש חוזר.
שיטה זו יכולה לספק תובנה לגבי תהליך האידוי. ניתן ליישם אותו גם על שרוכים אחרים כגון דיסקציה ביו-מולקולרית והתנהגות תאית. הרעיון לשיטה עלה לנו לראשונה כאשר מצאנו שהאופי הגוזל זמן של הדרך הסטנדרטית של מערכת המדידות הללו הוא בעייתי.
כדי להתחיל בבניית מודול השבבים הניסיוני, השתמש בחותך זכוכית כדי לחתוך מצע זכוכית מצופה תחמוצת פח אינדיום למידות המתאימות. סוניקציה של זכוכית ITO באצטון. ואז במים נטולי יונים למשך 15 דקות כל אחד.
לאחר מכן יבש את זכוכית ITO באוויר יבש. מרחו חמישה מיליליטר של נוזל פוטורזיסט חיובי על זכוכית ITO וסובבו את הכוס למשך 30 שניות. שמור את הכוס על 90 מעלות צלזיוס למשך חמש דקות.
לאחר מכן כסו את הזכוכית במסכת צילום סרט וחשפו את הזכוכית ל-14 מילי-וואט של אור אולטרה סגול של 436 ננומטר למשך 3.1 שניות. הניחו לכוס להתקרר לטמפרטורת החדר. לאחר מכן פתח את פתרון הזכוכית במפתח למשך 30 שניות.
מחממים את הכוס המפותחת על פלטה חמה בחום של 120 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות. הניחו לכוס להתקרר ל-80 מעלות צלזיוס. מניחים את הכוס בתמיסת תחריט בחום של 80 מעלות למשך שלוש דקות.
לאחר מכן הניחו את הכוס באצטון למשך דקה אחת כדי להסיר שאריות חומר פוטו-רזיסט. בעזרת חותך זכוכית, חתוך את עודפי זכוכית ה- ITO מהשבב. לאחר מכן, סוניקציה של מערך סיליקון בן 8 בארות ושבב ITO בחומר ניקוי, מים נטולי יונים, 95% אתנול ומים נטולי אנרגיה שוב למשך 15 דקות כל אחד.
יבש את המערך והשבב באוויר יבש. הנח בזהירות את מערך הסיליקון הנקי והיבש על פני שבב ה-ITO כך שאצבעות האלקטרודה על השבב יהיו כולן בתוך הבארות של מערך הסיליקון. לבסוף, לחץ על מערך הסיליקון על שבב ה-ITO כדי ליצור את מודול השבב הניסיוני.
כדי להתחיל בהכנה לניסוי, חבר מגבר נעילה למחשב. לאחר מכן חבר מעגל ממסר מתגים למגבר הנעילה. הכנס את מודול השבב הניסיוני לשקע מעגל ממסר המתגים.
בתוכנה, הגדר את תדר האות, מספרי באר הדגימה, מחזור הביצוע ושם הקובץ. לאחר מכן הכינו תמיסות של 4 מיליליטר בריכוזים משתנים של חומצה היאלורונית במי ברז. העבירו 2.5 מיליליטר מכל תמיסה לבקבוקון קטן.
כדי להתחיל בניסוי, עבור כל דגימה העבירו 0.5 מיליליטר לבאר של מודול השבב הניסיוני. לאחר מכן שקלו כל בקבוקון דגימה באיזון מדויק ורשמו את המשקולות. בתוכנה, התחל לאסוף נתוני התנגדות ושלב אות.
רשום את משקל הבקבוקונים במרווחי זמן קבועים לאורך ניסוי האידוי. המשך לאסוף נתונים עד שניתן יהיה לקבוע במדויק את קצב האידוי על ידי השינוי במשקל בקבוקוני הדגימה. ניתן לחשב את קצב האידוי של תמיסות חומצה היאלורונית ביחס למים מנתוני העכבה לאחר שעה של איסוף נתונים.
שיטת השקילה דרשה חצי יום של איסוף נתונים כדי לקבוע את קצב האידוי. נתוני העכבה, כאשר מנורמלים ומומרים לקצב הירידה במשקל, הצביעו על כך שקצב האידוי של התמיסה של 0.05 משקל לאחוז נפח חומצה היאלורונית נמוך ב-12% ביחס למים. שיטת השקילה הקונבנציונלית הציגה את אותה מגמה של ירידה בקצב האידוי היחסי.
אבל הרגישות של איזון הדיוק הייתה פחותה מזו של גלאי העכבה. לאחר שליטה, ניתן לבצע טכניקה זו תוך שעה אם היא מבוצעת כראוי. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סוללת את הדרך לחוקרים בתחום הביו-רפואה לשפר את זיהוי התרופות הביולוגיות ואת ההתנהגות התאית באמצעות שבב קבוע.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
מחקר זה מציג מערכת מבוססת עכבה למדידת קצבי אידוי של תמיסות, המספקת זיהוי מהיר יותר ודורשת גדלי מדגם קטנים יותר בהשוואה לשיטות מסורתיות. טכניקה זו יכולה לשפר את ההבנה בתחומים שונים, כולל כימיה אנליטית ומחקרים ביו-מולקולריים.
This impedance-based platform enables rapid, high-sensitivity evaporation rate detection with minimal sample volumes, addressing a key bottleneck in formulation stability studies. By providing real-time, multiplexed measurements, it supports faster go/no-go decisions in early-stage excipient screening and moisturizer efficacy assessment. The approach reduces resource consumption and accelerates preclinical de-risking of hygroscopic agents in topical and injectable formulations.
The method fits within early discovery workflows where rapid assessment of excipient properties informs lead formulation selection before committing to larger-scale stability or permeability studies.