Hollow microago-based sensore per Multiplexed transdermico elettrochimica Sensing

L'obiettivo generale di questa procedura è quello di fabbricare un sensore multiplex basato su microaghi per la rilevazione elettrochimica transdermica di vari liti bersaglio che possono essere misurati simultaneamente. Il primo passo consiste nel fabbricare array di microaghi cavi utilizzando la litografia misterica e creare cavità di array di elettrodi utilizzando la lavorazione laser con microm. Quindi preparare le singole paste di carbone e riempire le cavità dell'array di elettrodi.

Successivamente, calibrare ciascuna delle paste di carbonio su una gamma di concentrazioni fisiologicamente rilevanti. Infine, viene creato un dispositivo elettrochimico transdermico in vivo in grado di misurare simultaneamente più analiti in microambienti fisiologici complessi per una vasta gamma di applicazioni biomediche. Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti è la capacità di eseguire il rilevamento multiplex in modo minimamente invasivo.

Questo dispositivo può essere utilizzato come strumento di ricerca per misurare le risposte mediche acute, comprendere gli adattamenti durante l'esercizio fisico e monitorare le malattie che colpiscono la pelle. Le implicazioni di questo sensore a microaghi InVivo si estendono alla diagnosi dei tumori della pelle perché i microambienti tumorali possono fungere da indicatori della proliferazione e delle metastasi tumorali. Il nostro obiettivo con questo dispositivo è quello di utilizzare array di microaghi come meccanismo minimamente invasivo per accedere all'analisi elettrochimica del pavimento del fluido interstiziale dermico.

Inizia nel software di modellazione tridimensionale, SolidWorks, e progetta un array di microaghi cavi a forma di parametallo. Quindi utilizzando il design del software RP 13 di Magic, una struttura di supporto che fornisce una base su cui sono costruiti i microaghi. Successivamente, controlla il processo di fabbricazione utilizzando il software RP di fabbrica.

Carica sia il supporto collegato che i file dell'array di microaghi. Quindi selezionare il numero di array di microaghi da fabbricare e determinare il posizionamento dei dispositivi sulla piastra di fabbricazione nel sistema di produzione di prototipazione rapida pery. Selezionare la modalità ultravioletta a 100 milliwatt ed eseguire la procedura di calibrazione.

Verificare che la deviazione dell'energia sia compresa tra più o meno due milliwatt. Una volta completata la fabbricazione dell'array di microaghi, rimuovere l'array di microaghi dalla piastra di base. Sviluppare un isopropanolo per 15 minuti.

Quindi asciugare gli array con aria compressa per garantire la completa polimerizzazione. Polimerizzare i microaghi a temperatura ambiente per 50 secondi. Esaminare i microaghi tramite microscopia ottica.

Verificare che ogni foro del microago completamente fabbricato sia cavo e non ostruito. Esporre i fili di rame di collegamento indirizzabili individualmente sottostanti in un cavo piatto e flessibile. Crea modelli per l'ablazione laser e invia questi modelli al sistema laser.

Ora, posiziona i cavi in una maschera per allinearli correttamente sulla piastra di ablazione laser con un approccio di rasing, crea cavità di 500 micrometri di diametro nella parte isolante del cavo flessibile. Pulire i cavi flessibili piatti modificati con un aerografo che spruzza acetone. A 40 PSI quindi risciacquare con isopropanolo e acqua deionizzata utilizzando un microscopio ottico.

Verificare che non rimanga alcuna pellicola isolante sulle strisce di rame esposte. Il passo successivo consiste nel creare una cavità di tenuta per il nastro ABL melanox in pasta di carbonio contenente un adesivo acrilico sensibile alla pressione su un lato nel modello precedentemente utilizzato per le strisce di elettrodi. Ora orientare il nastro sulle strisce di elettrodi ablati.

Comprimere il nastro per garantire un collegamento corretto. Quindi ablare il nastro biadesivo melin X e allineare il nastro per consentire l'incollaggio tra gli array di microaghi e gli array di elettrodi in pasta di carbonio. Mescolare 10 milligrammi di glucosio ossidasi e 2,2 milligrammi di polietilene ammina in una pasta di carbonio omogenea sensibile al glucosio.

Quindi aggiungere 60 milligrammi di rodio sulla polvere di carbone e mescolare 40 milligrammi di olio minerale. Conservare la pasta a quattro gradi Celsius per la pasta di carbonio sensibile al pH Mescolare il 30% di olio minerale e il 70% di polvere di grafite. Utilizzando un sottile pezzo di plastica come cazzuola, imballare la pasta nella cavità dell'elettrodo fino a ottenere una superficie liscia.

Ripetere con una seconda navicella pulita fino a rimuovere la pasta in eccesso. Quindi lavare con acqua deionizzata. Quindi posizionare una goccia da 20 microlitri di soluzione blu veloce appena preparata sull'elettrodo della pasta confezionata.

Dopo un periodo di incubazione di 30 minuti, risciacquare con acqua deionizzata per la pasta di carbonio sensibile al lattato. Combina 2,5 milligrammi di rodio su polvere di carbonio con 2,5 milligrammi di lattato ossidasi. Alterna tra cinque minuti di sonicazione e cinque minuti di vortice per cinque rotazioni.

Procedere con il confezionamento della pasta nella cavità dell'elettrodo. Infine, risciacquare con acqua deionizzata per rilevare il lattato. Misura la risposta crono e parametrica del sensore e registra la corrente dopo 15 secondi per rilevare il glucosio.

Misurare la risposta crono-andrica del sensore per creare successivamente le curve di calibrazione per i sensori di lattato e glucosio. Aggiungere il rispettivo analita prima delle misurazioni cronografiche e parametriche. In alternativa, eseguire misurazioni cronometriche e parametriche a potenziale fisso durante l'agitazione.

Lasciare un tempo sufficiente tra ogni aggiunta di analita per la stabilizzazione della corrente. Per monitorare il pH, eseguire scansioni metriche cicliche del volume e registrare le posizioni dei valori del potenziale di picco ossidativo, è possibile creare curve di calibrazione del pH misurando la posizione del potenziale di picco ossidativo in volt grammi ciclici registrati su una serie di valori di pH noti. Il processo di costruzione di un sensore multiplex basato su microaghi inizia con la progettazione dell'array di microaghi in SolidWorks e quindi con la progettazione delle strutture di supporto in RP 13 di magic.

Queste micrografie elettroniche a scansione mostrano un array di microaghi e un singolo microneedle all'interno di questo array. La piattaforma di rilevamento del sensore basato su microaghi viene creata utilizzando l'ablazione laser per creare gli array di elettrodi nel cavo piatto e flessibile e successivamente riempiendo questi array con pasta di carbonio. Le reazioni elettrocatalitiche per il glucosio e il lattato sono presentate insieme ai parametri operativi per la rilevazione.

Questa tipica calibrazione della pasta sensibile al lattato con scansioni cronometriche di 15 secondi mostra ogni aumento di corrente corrispondente a un'aggiunta di due millimolari di lattato. Durante il monitoraggio del glucosio, la calibrazione del sensore viene eseguita aumentando le concentrazioni di glucosio e quindi consentendo alla corrente di stabilizzarsi. Questo schema mostra le reazioni elettrocatalitiche per il rilevamento dell'acidità: qui, i grammi ciclici al microago sensibile al pH in tampone fosfato molare 0,1 sono mostrati su quattro diverse soluzioni con valori di pH che vanno da cinque a otto con incrementi di un'unità.

Poiché il potenziale di picco ossidativo si sposta con l'aumentare dei valori di pH, questo fenomeno viene utilizzato come indicatore del valore del pH. Una volta padroneggiato, questo dispositivo può essere fabbricato correttamente in due giorni. Quando si tenta questa procedura, è importante notare che i vari picchi di carbonio non manterranno la loro selettività se mescolati tra loro.

Seguendo questa procedura, è possibile aggiungere un ulteriore ritmo selettivo al carbonio all'array di elettrodi per monitorare altri analiti nella pelle. Lo sviluppo di questo dispositivo potrebbe aprire la strada ai ricercatori nel campo dei sensori indossabili per eseguire diagnosi mediche ed esplorare questioni fondamentali della scienza biomedica.