증발 속도 검출을위한 고성능 임피던스 기반 플랫폼

본 실험의 전반적인 목적은 임피던스 기반 시스템을 사용하여 용액의 증발 속도를 측정하는 것입니다. 이 방법은 화장품의 보습 경쟁력과 같은 분석 화학 분야의 핵심 질문에 대한 답을 찾는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 빠른 검출 응답 속도, 적은 샘플 크기, 높은 민감도, 다중 샘플 관리, 그리고 세척 및 재사용을 위한 쉬운 분해입니다.

이 방법은 증발 과정에 대한 통찰을 제공할 수 있습니다. 또한 생체 분자 분해 및 세포 거동과 같은 다른 분야에도 적용 가능합니다. 저희는 표준 측정 방식의 시간이 많이 소요되는 특성이 번거롭다는 점을 발견했을 때 처음으로 이 방법의 아이디어를 얻었습니다.

실험용 칩 모듈 제작을 시작하려면, 유리 절단기를 사용하여 인듐 주석 산화물(ITO)이 코팅된 유리 기판을 적절한 크기로 절단하십시오. ITO 유리를 아세톤으로 초음파 세척한 후, 탈이온수로 각각 15분 동안 초음파 세척하십시오.

그 다음 건조 공기를 이용하여 ITO 유리를 건조합니다. ITO 유리에 5 mL의 양성 포토레지스트 액을 도포하고 30초 동안 스핀 코팅합니다. 유리를 90 °C에서 5분 동안 유지합니다.

그 다음 유리를 필름 포토마스크로 덮고 436-nanometer 자외선 14 milliwatts로 3.1초 동안 노광합니다. 유리가 상온으로 식을 때까지 기다립니다. 그런 다음 현상액에서 30초 동안 유리를 현상합니다.

현상된 유리를 핫플레이트에서 120 °C로 10분 동안 가열하십시오. 유리를 80 °C까지 식힙니다. 유리를 80 °C의 식각액에 3분 동안 담그십시오.

그 후, 잔류 포토레지스트 물질을 제거하기 위해 유리를 아세톤에 1분 동안 담가둡니다. 유리 절단기를 사용하여 칩에서 불필요한 ITO 유리를 잘라냅니다. 다음으로, 8-well 실리콘 어레이와 ITO 칩을 세제, 탈이온수, 95% ethanol, 그리고 다시 탈이온수 순으로 각각 15분씩 초음파 세척합니다.

건조 공기를 이용하여 어레이와 칩을 건조합니다. 깨끗하고 건조된 실리콘 어레이를 ITO 칩 표면에 조심스럽게 배치하여, 칩의 전극 핑거들이 모두 실리콘 어레이의 웰 내부에 위치하도록 합니다. 마지막으로, 실리콘 어레이를 ITO 칩 위에 눌러 실험용 칩 모듈을 형성합니다.

실험 준비를 시작하려면, 락인 증폭기(lock-in amplifier)를 컴퓨터에 연결하십시오. 그다음 스위치 릴레이 회로를 락인 증폭기에 연결하십시오. 실험용 칩 모듈을 스위치 릴레이 회로 소켓에 삽입하십시오.

소프트웨어에서 신호 주파수, 샘플 웰 번호, 실행 사이클 및 파일 이름을 설정하십시오. 그런 다음 수돗물에 다양한 농도의 히알루론산을 사용하여 4mL 용액들을 준비하십시오. 각 용액 2.5mL를 작은 바이알로 옮기십시오.

실험을 시작하려면, 각 시료 0.5 milliliters를 실험 칩 모듈의 웰로 옮깁니다. 그 다음, 정밀 저울로 각 시료 바이알의 무게를 측정하고 기록합니다. 소프트웨어에서 저항 및 신호 위상 데이터 수집을 시작합니다.

증발 실험 전 과정 동안 일정한 시간 간격으로 바이알의 무게를 기록하십시오. 샘플 바이알의 무게 변화를 통해 증발 속도를 정확하게 결정할 수 있을 때까지 데이터 수집을 계속하십시오. 물 대비 히알루론산 용액의 증발 속도는 1시간 동안 데이터를 수집한 후 임피던스 데이터를 통해 계산할 수 있습니다.

증발 속도를 결정하기 위해 무게 측정법으로는 반나절의 데이터 수집 시간이 필요했다. 임피던스 데이터를 정규화하여 무게 손실 속도로 변환했을 때, 0.05 w/v% 히알루론산 용액의 증발 속도는 물에 비해 12% 더 낮은 것으로 나타났다. 전통적인 무게 측정법에서도 상대적 증발 속도가 감소하는 동일한 경향이 확인되었다.

하지만 정밀 저울의 민감도는 임피던스 검출기의 민감도보다 낮았습니다. 일단 숙련되면, 적절하게 수행했을 때 이 기술은 1시간 이내에 완료될 수 있습니다. 이 기술의 개발 이후, 생의학 분야의 연구자들이 일정한 마이크로칩을 사용하여 생체 약물 검출과 세포 행동 분석을 개선할 수 있는 길이 열렸습니다.