다중 Transdermal 전기 감지를위한 빈 Microneedle 기반 센서

이 절차의 전반적인 목표는 동시에 측정할 수 있는 다양한 표적 lytes의 경피 전기화학적 검출을 위한 multiplexed microneedle 기반 센서를 제작하는 것입니다. 첫 번째 단계는 미스테리얼 리소그래피를 사용하여 중공 마이크로니들 어레이를 제작하고 레이저 마이크로미터 가공을 사용하여 전극 어레이 캐비티를 만드는 것입니다. 그런 다음 개별 탄소 페이스트를 준비하고 전극 어레이 캐비티를 채웁니다.

다음으로, 생리학적으로 관련된 농도 범위에서 각 탄소 페이스트를 보정합니다. 궁극적으로, 다양한 생물 의학 응용 분야를 위해 복잡한 생리학적 미량 환경에서 여러 분석물을 동시에 측정할 수 있는 경피 in vivo 전기화학 장치가 만들어졌습니다. 기존 방법의 이 기술의 주요 장점은 최소 침습 방식으로 멀티플렉스 감지를 수행할 수 있다는 것입니다.

이 장치는 급성 의학적 반응을 측정하고, 신체 운동 중 적응에 대한 이해를 얻고, 피부에 영향을 미치는 질병을 모니터링하기 위한 연구 도구로 활용할 수 있습니다. 이 InVivo 마이크로니들 센서의 의미는 종양 미세환경이 종양 증식 및 전이의 지표 역할을 할 수 있기 때문에 피부 종양 진단으로 확장됩니다. 이 장치의 목표는 마이크로니들 어레이를 최소 침습 메커니즘으로 사용하여 피부 간질액 바닥 전기화학 분석에 액세스하는 것입니다.

3차원 모델링 소프트웨어인 SolidWorks에서 시작하여 초금속 모양의 중공 마이크로니들 어레이를 설계합니다. 그런 다음 마이크로니들이 만들어지는 기초를 제공하는 지지 구조인 Magic의 RP 13 소프트웨어 설계를 사용합니다. 다음으로, refactory RP 소프트웨어를 사용하여 제작 공정을 제어합니다.

연결된 서포트와 마이크로니들 어레이 파일을 모두 업로드합니다. 그런 다음 제작할 마이크로니들 어레이의 수를 선택하고 pery 래피드 프로토타이핑 제조 시스템의 제조 플레이트에 장치 배치를 결정합니다. 100밀리와트에서 자외선 모드를 선택하고 보정 절차를 수행합니다.

에너지의 편차가 플러스 또는 마이너스 2밀리와트 이내인지 확인합니다. 마이크로니들 어레이 제작이 완료되면 베이스 플레이트에서 마이크로니들 어레이를 제거합니다. 15분 동안 이소프로판올을 개발합니다.

그런 다음 어레이를 압축 공기로 건조시켜 완전한 중합을 보장합니다. 실온에서 50초 동안 마이크로니들을 경화시킵니다. 광학 현미경을 통해 마이크로니들을 검사합니다.

완전히 제작된 각 마이크로니들 보어가 속이 비어 있고 막히지 않았는지 확인합니다. 개별적으로 주소 지정이 가능한 기본 연결 구리선을 평평하고 유연한 케이블로 노출시킵니다. 레이저 절제를 위한 패턴을 생성하고 이러한 패턴을 레이저 시스템으로 보냅니다.

이제 케이블을 지그에 배치하여 레이저 절제 플레이트에 레이징 접근 방식으로 적절하게 정렬하고 유연한 케이블의 절연 부분에 500마이크로미터 직경의 캐비티를 만듭니다. 아세톤을 분사하는 에어브러시로 수정된 평평하고 유연한 케이블을 청소합니다. 40PSI에서 광학 현미경을 사용하여 이소프로판올과 탈이온수로 헹굽니다.

노출된 구리 스트립 위에 절연 필름이 남아 있지 않은지 확인합니다. 다음 단계는 이전에 전극 스트립에 사용된 패턴의 단면 감압 아크릴 접착제를 포함하는 탄소 페이스트 ABL 멜라녹스 테이프를 위한 홀딩 캐비티를 만드는 것입니다. 이제 절제된 전극 스트립 위로 테이프를 향하게 합니다.

테이프가 제대로 연결되었는지 확인하기 위해 테이프를 압축합니다. 그런 다음 양면 멜린 X 테이프를 제거하고 마이크로니들 어레이와 탄소 페이스트 전극 어레이 사이에 결합할 수 있도록 테이프를 정렬합니다. 포도당 산화효소 10mg과 폴리에틸렌 아민 2.2mg을 균질한 포도당 민감성 탄소 페이스트에 혼합합니다.

그런 다음 탄소 분말에 로듐 60mg을 넣고 미네랄 오일 40mg을 섞습니다. pH에 민감한 탄소 페이스트의 경우 페이스트를 섭씨 4도에서 보관하십시오 : 30 % 미네랄 오일과 70 % 흑연 분말을 혼합하십시오. 얇은 플라스틱 조각을 흙손으로 사용하여 매끄러운 표면이 될 때까지 페이스트를 전극 구멍에 포장합니다.

여분의 페이스트가 제거될 때까지 두 번째 깨끗한 계량 보트로 반복합니다. 그런 다음 탈 이온수로 씻으십시오. 다음으로, 갓 준비한 패스트 블루 용액 20마이크로리터를 포장된 페이스트 전극 위에 떨어뜨립니다.

30분의 배양 후 젖산에 민감한 탄소 페이스트를 탈이온수로 헹굽니다. 탄소 분말에 로듐 2.5mg과 젖산 산화효소 2.5mg을 결합했습니다. 5 분의 초음파 처리와 5 분의 소용돌이를 5 회 회전합니다.

전극 캐비티에 페이스트를 포장하십시오. 마지막으로 탈이온수로 헹구어 젖산을 검출합니다. 센서의 크로노 및 파라메트릭 응답을 측정하고 15초 후 전류를 기록하여 포도당을 감지합니다.

센서의 크로노 및 포도 반응을 측정하여 젖산 및 포도당 센서에 대한 보정 곡선을 연속적으로 생성합니다. 크로노 및 파라메트릭 측정 전에 각 분석물을 추가합니다. 또는 교반하는 동안 고정 전위 크로노 및 파라메트릭 측정을 수행합니다.

전류 안정화를 위해 각 분석물 추가 사이에 충분한 시간을 허용합니다. pH를 모니터링하기 위해 순환 부피 메트릭 스캔을 수행하고 산화 피크 전위 값의 위치를 기록하면 일련의 알려진 pH 값에 대해 기록된 순환 볼트그램에서 산화 피크 전위의 위치를 측정하여 pH 보정 곡선을 생성할 수 있습니다. 멀티플렉스 마이크로니들 기반 센서를 구성하는 과정은 SolidWorks에서 마이크로니들 어레이를 설계한 다음 magic의 RP 13에서 지지 구조를 설계하는 것으로 시작됩니다.

이 주사 전자 현미경 사진은 마이크로니들 어레이와 이 어레이 내의 단일 마이크로니들을 보여줍니다. 마이크로니들 기반 센서의 감지 플랫폼은 레이저 절제를 사용하여 평평하고 유연한 케이블에 전극 어레이를 생성한 다음 이러한 어레이를 카본 페이스트로 채우는 방식으로 만들어집니다. 포도당과 젖산에 대한 전기 촉매 반응은 검출을 위한 작동 매개변수와 함께 제공됩니다.

15초 크로노미터 스캔을 통한 젖산 민감성 페이스트의 이러한 일반적인 보정은 젖산의 2밀리몰 추가에 해당하는 전류의 각 증가를 보여줍니다. 센서의 포도당 보정을 모니터링하는 동안 단일 연속 크로노메트릭 스캔이 사용되며, 포도당 농도를 급증시킨 다음 전류가 안정화되도록 하여 수행됩니다. 이 개략도는 산도 검출을 위한 전기 촉매 반응을 보여주며, 0.1 몰 인산염 완충액의 pH에 민감한 마이크로니들에서의 주기적 그램은 pH 값이 5에서 8 범위의 4개의 다른 용액에 대해 1단위 단위로 표시됩니다.

산화 피크 전위는 pH 값이 증가함에 따라 이동하기 때문에 이 현상은 pH 값의 지표로 사용됩니다. 일단 숙달되면이 장치는 이틀 안에 제대로 제작 할 수 있습니다. 이 절차를 시도할 때 다양한 탄소 속도가 서로 혼합될 경우 선택성을 유지하지 않는다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.

이 절차에 따라 피부의 다른 분석물을 모니터링하기 위해 전극 어레이에 선택적 탄소 페이스를 추가할 수 있습니다. 이 장치의 개발은 웨어러블 센서 분야의 연구원들이 의료 진단을 수행하고 근본적인 생물 의학 질문을 탐구할 수 있는 길을 열 수 있습니다.