Name: 유기 전기 트랜지스터와 장벽 조직 혼란의 감지 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-02-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 17 s
Description: 배우세요 유기 전기화학 트랜지스터(OECT)를 활용한 생체 장벽 조직 건강 모니터링 방법을. 이 기술은 저비용 고감도 진단 도구로 이온 흐름 변화를 실시간 감지하여 독성 물질의 영향을 신속히 평가합니다.

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1. PEDOT : PSS 솔루션 준비 <ol><li> PEDOT 50 ㎖ 행 (PEDOT로 에틸렌 글리콜 : PSS) PSS, 에틸렌 글리콜 (전도도를 증가) 1:4 부피비를 추가, 0.5 μL / 계면 활성제로서 도데 실 벤젠 설 폰산 (DBSA) ml의 10 ㎎ / ML 유리 슬라이드에 전도성 중합체의 부착을 촉진하기 위해 가교 결합제로서 3 - 글리시 독시 프로필 (GOPS). </li></ol> 2. OECT 제작 (그림 3) <ol><li> 리프트 오프 (lift-off) 리소그래피를 통해 열을 증발 금 소스와 드레인 접점을 정의 <ol><li> 30 초 동안 3,000 rpm에서 정상 깨끗한 유리 슬라이드에 코트의 포토 레지스트를 스핀. 유리의 크기는 인치 x 1에서 3입니다 </li><li> 포토 리소그래피에 의해 패턴을 정의합니다. 치수는 그러나 여기에 나열된 크기가 최적의 감도로 이어질 것으로 나타났다, 변경 될 수있다. 그런 다음 개발자를 사용합니다. </li><li> 각각 5 nm의 크롬과 골드의 100 nm의 증발. </li><li> 리프트 오프 (lift-off) 포토 레지스트를 교류에소스와 드레인 만 금 접촉 면적 기판을 떠나 1 시간 동안 ETONE 목욕. </li></ol></li><li> PEDOT의 원하는 길이 : PSS 채널 1 mm이다. 이는 파릴 렌-C (PA-C) 박리 기술을 사용하여 패터닝함으로써 달성된다 : <ol><li> 코팅 설치, 펜실베이니아-C 3.5 g을로드합니다. 균일 오의 연락처와 기판 위에 파릴 렌-C의 2 μm의 증발. </li><li> 패턴의 포토 리소그래피에 의한 채널 : <ol><li> 30 초 동안 3,000 rpm으로 코트의 포토 레지스트를 스핀. </li><li> UV에 채널과 금색 접촉 20 초를 조명하기 위해 마스크를 사용하여 노출 된 포토 레지스트는 개발자에 용해 될 것이다. </li><li> 포토 레지스트의 채널 영역을 엽니 개발자를 사용합니다. </li></ol></li><li> 채널과 금색 접촉을 열기 위해 15 분 플라즈마 단계 (O 2 (50 SCCM) 및 CHF 4 160 W에서 (3 SCCM) 플라즈마)에 의해 채널 영역에서 아빠-C 에칭. </li></ol></li><li> 스핀 코팅에 의해 PSS 혼합 용액 : PEDOT을 증착45 초 동안 500 rpm으로. 110 ℃에서 30 초 동안 구워 </li><li> 필 오프는 PA-C는 PEDOT를 공개합니다 : 아래 기판의 PSS 채널을. 이 채널은 약간 프로토콜 1에서 만든 오 연락처와 중복한다. </li><li> 대기 상태에서 140 ° C에서 1 시간 동안 구워 샘플. </li></ol> 3. 장치 조립 <ol><li> 기본 솔루션 솔루션을 치료의 비율이 1:10에 (일반적으로 키트에 함께 제공) 두 용액을 혼합하여 PDMS를 확인합니다. 120 ℃에서 1 시간 동안 굽는다 </li><li> 구멍 펀치를 사용하여 잘 디자인하고 원하는 영역 주위에 사각형을 잘라. </li><li> 약 6mm 2의 채널 영역에서 발생하는, 채널의 상부에 잘 PDMS 접착제. 소스와 드레인 접점이 덮이지는 않았는지 확인하십시오. </li><li> 그것에 구멍 (세포 배양 삽입물을위한 홀더를 사용할 수있다)와 함께 플라스틱지지를 확인 후 PDMS 상단에 접착제. 건조 하룻밤 보자. </li><li> 와트와 prefilling에 의해 누출에 대해 잘 테스트어. </li><li> 주석과 함께 소스와 드레인 접점에 전선을 납땜. </li></ol> 4. 세포 배양 <ol><li> 다음과 같이 세포 배양 매체를 준비합니다 <ol><li> DMEM에서 1 % 글루타민, 10 % 소 태아 혈청, 0.5 % 페니실린 - 스트렙토 마이신, 겐타 마이신 0.1 %를 추가합니다. </li><li> 멸균 필터 장치를 이용하여 세포 배양 배지를 살균. </li></ol></li><li> 세포 배양 배지에서, 5 % CO 2의 습한 분위기에서 37 ° C에서 통로 (49)와 68 사이에 된 Caco-2 세포를 유지한다. </li><li> × 104 세포 / 삽입 1.5에서 트립신과 씨앗을 사용하여 일주일에 한 번 세포를 나눈다. </li><li> 3 주 이상 일주일에 두 번 세포 배양 매체를 변경합니다. </li></ol> 5. OECT와 측정 <ol><li> 게이트 전극으로 사용하기 위해 소스 미터에 자세 / AgCl에 와이어를 연결합니다. 도 1a에 도시 된 바와 같이, 전해질로 사용되는 세포 배양 배지에서 팁을 담근다. </li><li> t에 소스 및 드레인에서 전선을 연결합니다그는 (듀얼 채널 설정)을 소스 미터. </li><li> 사각 펄스 양의 전압 (: 대지 기준 전극으로 사용) 게이트와 소스 사이 (V GS)를 적용합니다. 드레인 및 소스 (V DS) 간의 네거티브 정전압이인가되고, 대응하는 전류 (I DS)가 측정된다. </li><li> PC의 실행중인 프로그램의 데이터 수집을 사용합니다. 다음과 같이 정의 취득 프로그램에 입력 OECT 매개 변수가 있어야한다 : V DS = -0.2 V, V GS = 0.3 V, V GS 시간에 = 2 초, 시간 꺼짐 = 28 초. </li><li> 소스 - 드레인 전류 (I DS) 및 게이트 전류 (I GS)을 판독. 안정된 기준 신호를 확인하는 데 몇 분 정도의 측정을 수행하십시오. </li></ol> 6. 측정을 위해 OECT와 세포 통합 참고 : 실험 전에, 세포층의 무결성 임피던스 분광 장치 TER을 측정함으로써 확인 될 수있다. 각 3 주령 된 Caco-2 세포 INSE의 TERRT는 400 Ω 이상이어야합니다. cm 2. <ol><li> OECT 둘레의 오프 시간 동안 : 전해액으로부터 게이트 전극을 분리 세포 배양 삽입물을 통합하고, 세포 배양 인서트 안에 게이트 전극을 대체. </li><li> 안정적인 신호를 확인하기 위해 몇 분 동안 세포와 기준 측정을 수행하십시오. 이 기준선은 그대로 단층 (0)에 대응하는 정규화 된 값의 계산으로 사용된다. </li></ol> 7. 준비 및 독성 화합물 소개 <ol><li> 제 트리스 염기 7.4에 용액의 pH를 조정, DI 물에 EGTA의 1 M 용액을 제조 하였다. </li><li> 계정에 볼륨을 복용 (예를 들면 5 ㎜, 100 ㎜ 사이) 원하는 농도를 얻기 위해 적절한 볼륨 EGTA 솔루션을 추가합니다. EGTA는 오프 시간 동안 기초 챔버에 추가해야합니다. </li><li> 프로토콜 5와 90 분 동안 연속적으로 측정한다. 측정은 베이 있으면NG는 실온에서, 셀의 안정성을 90 분 후에 일정하게 유지되지 수행. </li><li> 런의 ​​끝에서,이 시점은 제거 필터와 미디어 게이트 전극을 침지하여 수행 할 수있는 15 분 동안 장벽 층과 측정 값의 완전한 파괴를 초래하는 셀 층을 긁어. 이 기준선은 파괴 단층에 대응하는 정규화 된 값의 계산으로 사용된다. </li></ol>

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이 프로젝트는 FP7 - 사람-2009-RG, 마리 퀴리 프로젝트 번호 256367 (CELLTOX)과 유럽 연구위원회 ERC-2010-엑츄 제안 없음 258966 (IONOSENSE)뿐만 아니라, 헌법위원회 지역 드에서 공동 교부금에 의해 지원됩니다 ST에 대한 프로방스 알프 코트 다 쥐르와 CDL 제약. 우리는 OECT의 디자인과 기능에 관한 유용한 토론을위한 조지 Malliaras 감사합니다.

이 기법은 장벽 조직 무결성을 측정하는 생균과 유기 전기 화학 트랜지스터를 통합하는 새로운 방법을 제공한다. 이 기술의 주요 장점은 신속성과 감도, 또한 장벽 조직의 동적 모니터링 장치의 저비용이다. 이 방법은 살아있는 세포를 사용하기 때문에, 중요한 점은 그대로 장벽 층을 나타내는 단일 층을 사용해야하는 것입니다. 배리어의 파라미터는 세포주의 특성 중에 정의되어야한다. 이것은 게이트 전극이 전지 층의 상부에 전해액에 침지되었을 때 전지 층을 손상하지 않기 때문에 중요하다. 또 다른 중요한 점은 디바이스의 제조이다 리크 액량 변화를 방지하기 위해 PDMS의 가장자리와 플라스틱 홀더 사이에 발생하지 않는 것이다. 재현 가능한 결과를 달성하기 위해, 주목도로서, 와이어의 납땜에 부여해야금 전극 불타는 전도성 고분자 채널과 가난한 / 신호가 없으면 불량 /의 접촉에서 발생합니다. ...

위장관 상피는 신체의 다른 구획 간의 분자의 통과를 제어하는​​ 배리어 조직의 일례이다. 물과 몸을 유지하기 위해 필요한 영양소의 통과를 허용하면서 상피 세포는 병원체와 독소에 대한 물리적 장벽 1을 제공하는 단백질의 복합체에 의해 조인 긴 원주 세포로 구성되어 있습니다. 루멘과 하부 조직 2,3 정박 세포의 기저 측에 노출 된 세포의 정점 측이 선택은 두 개의 다른 멤브레인 도메인을 생성 상피 세포의 분극에 기인한다. 단단한 접합 (TJ)는 상피 세포의 꼭대기 부분에 존재하는 단백질의 복합체이며, 혀끝의 접합 4로 알려진 큰 단지의 일부입니다. 장벽 조직에서 이온의 흐름 (셀을 통해) 세포 횡단을 통해 또는 (두 개의 인접한 세포 사이) 세포층의 경로를 통해 갈 수도 있고. 화의두 경로를 통해 전송은 transepithelial 저항으로 알려져있다. 혀끝의 접합은 이온과 특정 열고 닫는 기능을 통해 장벽 5,6에 걸쳐 통과 분자의 규제에 대한 책임이 있습니다. 이 단백질 복합체의 기능 장애 또는 중단은 종종 질병 7-11에 관련되어 있습니다. 또한, 많은 장내 병원균 / 독소는 장벽 12-14에서 이온 / 물 흐름의 대규모 조절 장애의 결과로 대부분함으로써 몸을 입력하고 설사로 이어지는, 특히이 단지를 대상으로 알려져있다. 차단 티슈는 또한 세포 외 미세 환경을 변화시킴으로써 수정 될 수있다. 헤린은 세포 - 세포 접착에 중요한 단백질이며, 정점 접합의 형성에 관여한다. 칼슘 헤린의 정확한 구조적 형태를 위해 필요하며, 세포 외 칼슘의 감소는 세포 - 세포 접합의 파괴와의 후속 개구 초래할 것으로 나타났다셀 (15) 사이의 세포층의 통로. 그것이 갖는 한 본 연구에서는 EGTA (에틸렌 글리콜 - 비스 (베타 - 아미노 에틸 에테르)-N, N, N &#39;, N&#39;-테트라 아세트산), 특정 칼슘 킬 레이터는, 장벽 조직 위반을 유도하는 데 사용 된 이온은 16, 17 흐름 세포층에 신속하고 과감한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이 칼슘 킬레이트 화제가 된 Caco-2 세포 라인의 합류와 차별화 된 단층에 사용되었다. 세포 배양에서 배양 삽입물이 세포주는 위장관의 특성을 개발하는 것으로 알려져 있고 널리 18,19 약물의 흡수를 테스트하는 제약 산업에서 사용된다. 장벽 조직의 무결성을 모니터링하는 방법은 많다. 이러한 방법은 혀끝의 접합 (20)에있는 것으로 알려진 특정 단백질의 면역 형광 염색에 의존, 또는 장벽 조직에 일반적으로 불 투과성 형광 추적 분자의 정량화에 의존, 자주 광학 있습니다(21, 22). 라벨의 사용이 유물이 발생, 종종 비용과 분석 시간이 증가 할 수 있습니다 그러나, (즉, 형광 / 발색단없이) 라벨이없는 방법이 바람직하다. 장벽 조직의 전기, 레이블이없는 모니터링는 최근 동적 모니터링 방법 23로 떠오르고있다. 예를 들어 전기 임피던스 분광법 최근의 기술 진보는 transepithelial 저항 (TER), 전지 층에 걸쳐 이온 전도도의 측정을 측정 할 수있는 상업적으로 이용 가능한 주사 장치 (24, 25)의 개발을 허용했다. 유기 전자는 전자와 이온 캐리어를 모두 수행 할 수 전도성 고분자를 사용하여 전자 공학 및 생물학 (26, 27) (28, 29)의 세계를 인터페이스 할 수있는 독특한 기회를 만들었습니다. OECT 30 ~ 32을 사용하여 장벽 조직에서 위반을 탐지하는 새로운 기술은 최근에 도입되었다. 이 장치는 기존의 기술을 우리에 대해 유효성이 확인되었다Cellzscope를 사용하여 루시퍼 노란색 사용하여 면역, 침투성 분석 등의 장벽 조직 무결성 및 임피던스 분광을 평가하는 ED. 시험 된 모든 독성 화합물의 경우, OECT는 동일하거나 더 나은 감도로 작동하는 것으로 확인하고, 상기 기술에 비해 증가 된 시간 해상도와 하였다. 이 장치에서, PEDOT는 : PSS, 안정하고 생체 적합성 33,34 것으로 도시되어 전도성 중합체는 트랜지스터 채널의 활성 물질로서 사용된다. OECT은 전도성 고분자 채널의 양측에 소스 및 드레인 전극으로 구성된다. 이는이어서 장치의 필수적인 부분을 형성하고, 전해질과 접촉된다. 게이트 전극은 전해질 (도 1)에 침지하고, 양의 게이트 전압이 게이트에인가 될 때, 전해질에서 양이온 따라서 전도성 중합체를 탈 도핑와 소스 - 드레인의 변화의 결과로, 채널로 강제 현재. Device 따라서 인해 트랜지스터에 의해 증폭 이온 플럭스에 분 변화에 매우 민감합니다. 세포 배양 인서트상에서 성장한 세포 층은 게이트 전극과 전도성 고분자 채널 사이에 배치 하였다. 그대로 전지 층의 존재는, 드레인 전류 감소는 (: 영역에서 B로 전환 그림 2) 양이온 그대로 단층의 존재, 따라서 전도성 중합체로 입력하기위한 장벽으로서 작용한다. 독성 화합물의 존재하에, 장벽 조직 점진적 양이온 고분자 필름에 입력시키는와 (: 영역 (C)도 2)의 드레인 전류가 증가하고, 그 완전성을 잃을 것이다. 이 방법으로, 장벽 조직 위반은 단층 걸쳐 광속의 변조에 대응하는 드레인 전류의 변조에 의해 알 수있다. 이 장치는 실시간으로 전례가없는 시간 분해능과 감도와 이온 플럭스에 분 변화를 측정 할 수있다. 이 기술 줘야난 약물 검사, 질병의 진단 또는 장벽 모델을 쉽게 적용 할 수있는 기초 연구에 대한 독성의 도메인에 관심을. 이 방법은 또한 체외 모델의 유효성 검사가 생체 내 시험에서 대체 할 수 있습니다로, 동물 실험을 줄이기 위해 도움이 될 것입니다.

<table><tbody><tr><td>Clevios pH 1000</td><td>Heraus Clevios</td><td></td><td></td></tr><tr><td>AZ9260 수지</td><td>Cipec Specialties</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dodecylbenzenesulfonic acid (DBSA)</td><td>Acros Organic</td><td></td><td></td></tr><tr><td>3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane (GOPS)</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>24-well Suspended cell Culture insert Millicell&nbsp; 애완 동물 0.4 &mu; m Millipore</td><td>Dominique Dutscher</td><td>51705</td><td></td></tr><tr><td>24-웰 세포 배양 플레이트 BD Falcon</td><td>Dominique Dutscher</td><td>51705</td><td></td></tr><tr><td>Stericup-GPT PES 0.22 &mu; M</td><td>Dominique Dutscher</td><td>51246</td><td></td></tr><tr><td>고급 DMEM Marque GIBCO</td><td>Fisher Scientific</td><td>E3434T</td><td></td></tr><tr><td>FBS Heat Inact.</td><td>Fisher Scientific</td><td>E3387M</td><td></td></tr><tr><td>페니실린 스트렙토마이신</td><td>Fisher Scientific</td><td>E3470C</td><td></td></tr><tr><td>GlutaMAX</td><td>Fisher Scientific</td><td>E3524T</td><td></td></tr><tr><td>트립신 0.05% EDTA</td><td>Fisher Scientific</td><td>E3513N</td><td></td></tr><tr><td>EGTA(에틸렌 글리콜-비스(2-아미노에틸에테르)-N,N,N&prime;,N&prime;-tetraacetic acid)</td><td>시그마 알드리치</td><td>E4378</td><td></td></tr><tr><td>에틸렌 글리콜, 무수, 99.8%,</td> <td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Caco-2 셀</td><td>ATCC</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PDMS</td><td>Dow Corning</td><td>SYLGARD 184 실리콘 엘라스토머</td><td></td></tr><tr><td>Au(99.99%)</td><td>NEYCO</td><td>AU3X6</td><td></td></tr><tr><td>크롬(99.95%)</td><td>NEYCO</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Parylene C</td><td>특수 코팅 시스템</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ag/AgCl 철사</td><td>하버드 기구</td><td></td><td></td></tr><tr><td>감광액</td><td>Cipec 특기</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

유기 전기 트랜지스터와 장벽 조직 혼란의 감지

Sensing of Barrier Tissue Disruption with an Organic Electrochemical Transistor

위장관 필요한 이온 및 분자의 통과를 허용하면서, 병원체 및 독소의 엔트리에 대해 물리적 장벽을 제공 장벽 조직의 일례이다. 이 장벽에 위반 세포 외 칼슘 농도의 감소가 발생할 수 있습니다. 칼슘 농도의 감소는 세포층의 플럭스의 증가로 이어지는, 장벽의 밀봉에 관련된 단백질의 구조적 변화가 발생합니다. 이 효과를 모방하는 칼슘 킬레이트 에틸렌 글리콜 - 비스 (베타 - 아미노 에틸 에테르)-N, N, N은 &#39;, N&#39;-테트라 아세트산 (EGTA)은 위장관의 대표적인 것으로 알려진 세포의 단층에 사용 하였다. 장벽 조직의 파괴를 검출하는 다른 방법은 이미 면역 분석법 및 투과성으로 존재한다. 그러나 이러한 방법은 시간과 비용이 많이 들고 동적 또는 높은 처리량 측정에 적합하지 않습니다. 장벽 조직을 측정하기위한 방법으로 전자무결성은 또한 transepithelial 저항 (TER)의 측정을 위해 존재한다, 그러나 이들은 종종 비용이 많이 들고 복잡하다. 장벽 조직의 무결성이 약물 발견 및 병원체 / 독소의 진단에 중요한 매개 변수로, 신속 저렴하고 민감한 방법의 개발이 절실히 필요합니다. 장벽 조직 형성 세포와 통합 유기 전기 트랜지스터 (OECT)는 동적으로 차단 티슈 무결성을 모니터링 할 수있는 새로운 장치로서 도시되었다. 장치는 장벽 조직 무결성 지표로, 실시간으로, 지금까지없는 시간 분해능과 감도와 이온 플럭스의 미세한 변화를 측정 할 수있다. 이 새로운 방법은 높은 처리량 검사 응용 프로그램과 호환 및 저렴한 비용으로 제조 할 수있는 간단한 장치를 기반으로합니다.

측정의 제 1 단계 동안, 드레인 전류는 약간 다를 수 있지만, 대부분의 경우에 (도 2 부) 안정적으로 유지한다. 신호가 안정되지 않으면, 트랜지스터는 폐기되고 교체되어야한다. 이 안정성 검사는 또한 장치의 도전율 어떤 초기 손실은 후속 측정에 영향을주지 않는 것을 보장한다. 측정의 몇 분 후, 세포 장벽 조직을 형성하는 인서트는 채널의 상단에 배치됩니다. 드레인 전류는 즉시 (그림 2, 섹션 B를.) 감소한다. 드레인 전류가 감소되지 않으면, 이것은 세포가 제대로 장벽을 형성하지 않았거나 조작 중에 손상되었고, 필터는 폐기되고 교체되어야한다는 것을 의미 있었다. 장벽 조직에 독성 화합물을 첨가함으로써, 드레인 전류의 변조는, 사용되는 화합물 및 농도 (도 2에 따라, 점진적 또는 즉시 증가해야C 항.). 데이터 소스 미터 및 커스터마이즈 획득 프로그램을 사용하여 수집되었다. 이 프로...

유기 전기 트랜지스터는 생균과 통합 위장관 상피 장벽을 가로 질러 이온 플럭스를 모니터링하는 데 사용된다. 본 연구에서, 칼슘 킬레이트 EGTA (에틸렌 글리콜 - 비스 (베타 - 아미노 에틸 에테르)-N, N, N &#39;, N&#39;-테트라 아세트산의 존재에 의해 유도 타이트 접합 중단, 관련된 이온 플럭스의 증가, 산)가 측정된다.

The gastrointestinal tract is an example of barrier tissue that provides a physical barrier against entry of pathogens and toxins, while allowing the ...

다음 실험의 전반적인 목표는 장벽 조직의 건강 상태를 모니터링하기 위한 저비용의 민감하고 신속한 진단법을 개발하는 것입니다. 이는 유기 전기화학 트랜지스터(OECT)를 제작함으로써 달성되며, 이 소자는 트랜지스터의 소스-드레인 전류 변화를 측정하여 전해질 내 이온 흐름의 변화를 신속하고 민감하게 모니터링할 수 있습니다. 두 번째 단계로, 필터 위에서 배양된 건강한 장벽 조직 층을 OECT 소자에 통합하여 장벽 조직 층을 가로지르는 이온 흐름을 모니터링하며, 세포 층이 건강할 경우 이 흐름은 부분적으로 차단됩니다.장벽 조직층을 파괴하거나 손상시키는 독성 화합물이 첨가되면, 세포층을 가로지르는 이온 흐름이 더 이상 차단되지 않습니다. OECT가 모델 화합물의 독성 효과를 성공적으로 감지할 수 있다는 결과가 도출되었으며, 이는 트랜지스터의 측정값을 장벽 조직의 건강 상태를 모니터링하는 진단 도구로 사용할 수 있음을 입증합니다. 임피던스 분광법과 같은 기존 방법과 비교했을 때 이 기술의 주요 장점은 유기 전자 소자가 저비용으로 생산될 가능성이 있어 고속 대량 스크리닝에 적합하다는 점입니다.본 절차의 시연은 저의 연구실 소속 대학원생인 SHA FIA와 박사후 연구원 Mark Hamir이 진행하겠습니다. 이 방법은 위장관 상피 세포에 대한 통찰을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 피부, 신장 상피 및 혈뇌장벽(blood-brain barrier)과 같은 다른 시스템에도 적용 가능합니다. 이 방법의 시각적 시연은 세포층을 장치와 통합하는 데 필요한 핵심 단계입니다.리프트오프 리소그래피(liftoff lithography)를 통해 열 증착된 금 소스 및 드레인 전극을 정의하려면 세심한 조작이 필요합니다. 먼저, 일반적인 세척 과정을 거친 3인치 x 1인치 유리 슬라이드 위에 포토레지스트를 스핀 코팅합니다. 3000 RPM에서 30초 동안 회전시킨 후, 샘플을 110 °C에서 30초 동안 베이킹합니다.다음으로, 증착 챔버 내에서 금 접점 전용 마스크를 사용하여 포토리소그래피로 패턴을 정의합니다. 크롬 5 nm와 금 100 nm를 각각 증착합니다. 그 후, 리프트오프 공정을 통해 포토레지스트를 제거합니다.아세톤 배스(bath)에서 1시간 동안 레지스트를 제거하여, 기판에 소스와 드레인 금 전극 영역만 남깁니다. pdot PSS 채널의 원하는 길이는 1 mm이며, 이는 Lene C 필오프(peel off) 기법을 이용한 패턴 형성으로 구현합니다. 이제 코팅 장비에 3.5 g의 Lene C를 로드합니다. 금 전극이 있는 기판 위에 2 µm 두께의 paraline C를 균일하게 증착합니다. 포토리소그래피를 통해 채널 패턴을 형성하기 위해, 포토레지스트를 3000 RPM에서 30초 동안 스핀 코팅하고 기판을 110 °C에서 2분 동안 베이크합니다.다음으로, 채널 영역 전용 마스크를 사용하여 패턴을 정의합니다. UV 노광된 포토레지스트 부분은 이후 현상액에 용해됩니다. 채널과 금 접점 부위를 개방하기 위해, 챔버 내에서 15분 동안 산소 플라즈마에 노출시켜 채널 영역의 Lene C를 식각합니다.그 다음, Pdot PSS 혼합 용액을 500 RPM에서 45초 동안 스핀 코팅하여 증착하고, 110 °C에서 30초 동안 베이킹합니다. 이어서, Paraline C를 벗겨내어 하단 기판의 Pdot PSS 채널을 드러나게 합니다. 이 채널은 금 접점과 약간 겹쳐져야 합니다.대기 조건 하에서 140 °C로 샘플을 1시간 동안 굽습니다. 이 과정에서는 경화제 용액과 베이스 용액을 1:10 비율로 혼합하여 PDMS를 제작하고, 120 °C에서 1시간 동안 굽습니다. 그다음, 홀 펀치를 사용하여 웰을 설계하고 원하는 영역 주변을 정사각형으로 절단합니다.그 다음, 채널 상단에 A-P-D-M-S 웰을 접착하여 6 mm²의 채널 면적을 형성합니다. 구멍이 있는 플라스틱 지지대를 제작하여 PDMS 상단에 접착한 후 하룻밤 동안 건조시킵니다. 이어서, 물을 미리 채워 웰의 누수 여부를 테스트합니다.먼저 세포 배양 배지를 준비하여 이 절차를 시작합니다. 다음으로, 멸균 필터 장치를 사용하여 세포 배양 배지를 멸균합니다. 그 후, 계대 배양 49회에서 68회 사이의 Caco-2 세포를 5% CO2 가습 분위기의 37 °C 조건에서 세포 배양 배지로 유지합니다.트립신을 사용하여 일주일에 한 번 세포를 분할하고, 인서트당 1.5 × 10⁴ cells의 밀도로 파종합니다. 이와 동시에, 3주 동안 일주일에 두 번 세포 배양 배지를 교체합니다. 이제 게이트 전극으로 사용하기 위해 은/염화은(silver, silver chloride) 와이어를 소스 미터에 연결합니다.다음으로, 소스와 드레인을 소스 미터에 연결합니다. 그런 다음 전해질로 사용되는 세포 배양 배지에 팁을 담급니다. 게이트와 소스 사이에 사각 펄스 양전압을 인가합니다.그다음 드레인과 소스 사이에 음의 일정 전압을 인가하고 그에 따른 전류를 측정합니다. 맞춤형 데이터 수집 프로그램에 OECT 파라미터를 입력합니다. 소스-드레인 전류와 게이트 전류를 판독하며, OECT 측정의 오프 타임(off time) 동안 세포 통합을 위한 안정적인 베이스라인 신호를 확보할 수 있도록 몇 분간 측정을 수행합니다.게이트 전극을 전해질에서 꺼낸 후, 세포 배양 인서트를 장착하고 게이트 전극을 세포 배양 인서트 내부로 다시 넣습니다. 다음으로, 신호가 안정적인지 확인하기 위해 세포와 함께 몇 분 동안 기선 측정을 수행합니다. 이 기선은 온전한 단일층에 해당하는 정규화 값의 계산을 위해 사용됩니다.본 절차에서는, 휴지기(off time) 동안 기저 챔버(basal chamber) 내에서 원하는 농도가 되도록 적절한 부피의 EGTA 용액을 첨가하고, 앞서 설명한 대로 90분 동안 연속적으로 측정을 수행합니다. 실온에서 측정이 이루어지는 경우, 측정 종료 시점인 90분 이후에는 세포의 안정성이 일정하게 유지되지 않으므로, 세포층을 긁어 배리어 층(barrier layer)을 완전히 파괴한 후 15분 동안 측정합니다. 이 기준선은 파괴된 단일 세포층(monolayer)에 해당하는 정규화된 값(normalized value)을 계산하는 데 사용됩니다.다음은 시간에 따른 사각 게이트 펄스에 대한 드레인 전류 응답의 INCI 2회 측정 개요입니다. 이 섹션은 장치의 안정성을 확보하며 통합 전 단계에서 작동된 OECT에 해당합니다. 또한, 이 섹션은 장벽 조직 형성 세포의 통합에 해당하며, 독성 화합물 테스트를 시작하기 전 다시 한번 안정적인 신호를 확보하는 과정을 다룹니다.이 섹션은 배리어 조직 세포에 EGTA를 첨가하는 과정에 해당하며, 이는 시간에 따른 신호의 변화를 나타냅니다. 여기에는 단일 사각파 펄스에 대한 OECT 드레인 전류 응답이 표시되어 있습니다. 이 그림은 필터 상에서 배양된 배리어 조직 형성 세포를 첨가하기 전과 후의 OECT 과도 응답을 보여주며, 다음 그림은 배리어 조직이 있는 경우와 없는 경우에 독성 화합물을 첨가한 후의 OECT 과도 응답을 보여줍니다.이 그래프는 OECT의 전형적인 정규화된 결과를 보여줍니다. 빈 원으로 표시된 소자 도입, 검은색 십자 표식으로 표시된 세포층, 진한 파란색 원으로 표시된 5 millimolar EGTA, 그리고 하늘색 원으로 표시된 10 millimolar EGTA에 대한 OECT의 정규화된 응답을 50분 동안 측정하였습니다. 이 절차를 수행할 때, 게이트 전극으로 세포층을 이미지화하지 않도록 주의하고 솔루션을 세포 배양 인서트 내부로 너무 강하게 피펫팅하지 않는 것이 중요합니다.살아있는 세포를 다룰 때는 적절한 보호 장구를 착용해야 하며, 세포 물질과 접촉한 물품은 생물학적 폐기물로 처리해야 함을 잊지 마십시오. 이 영상을 시청하고 나면, 독성 모니터링을 위해 OECT에 장벽 조직층을 통합하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다.

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연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

이 문서에서는 세부 멀티 플렉스 microneedle 기반 센서의 건설. 장치는 신속하고 선택적으로 여러 analytes의 현장 샘플링과 전기 화학 분석을 위해 개발되고있다. 우리는 임상 의학을 구상하고 생명 의학 연구는 이러한 microneedle 기반의 센서를 위해 사용합니다.

다중 Transdermal 전기 감지를위한 빈 Microneedle 기반 센서

우리는 제조 장치 및 탄소 나노 튜브 기반의 고주파 바이오 센서를위한 측정 프로토콜을 설명합니다. 높은 주파수 감지 기술은 근본적인 이온 (의 Debye) 선별 효과를 완화하고 기존의 전자 바이오 센서가 실패 높은 이온 강도 솔루션을 운영 할 나노 튜브 바이오 센서 수 있습니다. 우리의 기술은 점의 배려 (POC) 생리학 관련 조건에서 작동하는 전자 바이오 센서의 고유 한 플랫폼을 제공합니다.

높은 이온 강도 솔루션에 감지하기위한 탄소 나노 튜브 고주파 나노 바이오 센서의 제작

본 논문에서는 선택적으로 웨어러블 유기 전자 장치의 직접 통합 할 수 섬유에 유기 물질을 증착하는 프로토콜을 제시한다. 제작 된 소자는 완전히 기계적 모양을 존중하고 감지 기능을 가능하게 직물에 통합 될 수있다.

섬유에 유기 전자 장치를위한 간편하고 확장 가능한 제조 방법

이 간행물 transendothelial 전기 저항 (TEER)의 직접 정량화에 대 한 통합 된 전극 가진 기관-온-칩 소자의 제작을 설명합니다. 유효성 검사, 혈액-뇌 장벽 안쪽이 미세 장치 유사 했다 및 장벽 기능 모니터링 했습니다. 전극 통합 및 직접 TEER 정량화에 대 한 제시 방법 일반적으로 적용 됩니다.

제조 및 통합된 전극 Transendothelial 전기 저항을 직접 측정 하는 기관-온-칩 시스템의 유효성 검사

여기서, 우리는 경피 / 내피 전기 저항 측정을위한 상업적으로 이용 가능한 젓가락 전극과 함께 사용할 수있는 프로그래밍 가능한 출력 주파수와 저렴한 볼트 암페어 미터를 설정하는 방법을 보여줍니다.

프로그래밍 가능한 출력 주파수를 사용하여 자체 제작 된 볼트 암페어미터를 사용하여 TEER 측정을 수행하는 간단한 접근 방식

여기서, 당사는 체외 세포 인터페이싱을 위한 유기 전하 변조된 필드 효과 트랜지스터(OCMFET) 기반 장치의 제조 프로토콜을 제시합니다. 마이크로 OCMFET 어레이라고 하는 이 장치는 유연하고 저렴한 비용 및 기준이 없는 장치로 전기 활성 세포 배양의 전기 및 대사 활동을 모니터링할 수 있습니다.

시험관 내 마이크로 유기 전하 변조 필드 효과 트랜지스터 어레이에 의한 다단계 세포 분석

다음 연구는 실시간 고처리량 스크리닝 기술인 전기 전지-기질 임피던스 감지(ECIS)를 활용하여 선택된 금속-유기 프레임워크의 독성학적 프로파일을 평가합니다.

금속-유기 프레임워크 독성 프로파일의 실시간 평가를 위한 전기 전지-기질 감지

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경내피 전기 저항 검출을 통한 bEnd.3 혈관 내피 세포의 장벽 기능 무결성 기록

여기에서는 유기 전기화학 트랜지스터(OECT)를 사용하여 Shewanella oneidensis 의 세포외 전자 전달(EET) 활성을 전기 신호로 변환하는 프로토콜을 제시합니다. 하이브리드 OECT 시스템은 향상된 견고성, 감도 및 신속한 고처리량 테스트 가능성을 제공하여 EET 측정을 위한 효과적인 도구입니다.

유기 전기화학 트랜지스터를 이용한 세포외 전자 전달 활동의 번역

이 프로토콜은 짧고 간단한 프로세스(약 반나절)를 사용하여 용액 게이트 FET 센서(예: pH 센서)로 구성할 수 있는 일체형 인듐-주석-산화물(ITO) 기반 이온 민감성 전계 효과 트랜지스터(ISFET)의 제조를 설명합니다. 이 일체형 ITO-ISFET은 바이오센싱에도 적용할 수 있습니다.

민감한 바이오센싱을 가능하게 하는 용액 개폐 인듐-주석-산화물 기반 일체형 트랜지스터 제작

배우세요 유기 전기화학 트랜지스터(OECT)를 활용한 생체 장벽 조직 건강 모니터링 방법을. 이 기술은 저비용 고감도 진단 도구로 이온 흐름 변화를 실시간 감지하여 독성 물질의 영향을 신속히 평가합니다.

유기 전기 트랜지스터와 장벽 조직 혼란의 감지

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