향상된 신경 화학적 검출을 위한 금 나노입자 수정 탄소 섬유 마이크로 전극

이 방법은 잠재적으로 신경 화학 적 검출의 생체 개질 방법을 향상시킬 수있는 높은 공간 및 측두해상도로 신경 화학 적 검출을 가능하게하기 때문에 중요합니다. 이 기술의 주요 장점은 신경 전달 물질 검출의 감도와 시간적 해결을 향상시키는 빠르고 쉽고 재현 가능한 방법입니다. 절차를 시연하는 것은 사누자 모하나라지와 폴린 원넨베르크, 내 실험실에서 대학원생이 될 것입니다.

먼저 탄소 섬유 물질을 개별 가닥으로 분리하고 7마이크로미터 직경의 탄소 섬유를 가닥에서 끌어냅니다. 진공 선을 보로실리케이트 유리 모세관에 연결하고 탄소 섬유를 모세관에 흡인시합니다. 그런 다음 전극 홀더 역할을하기 위해 판지 의 25 센티미터 조각으로 10 센티미터를 잘라.

골판지 주위에 종이 타월을 지지로 테이프로 넣은 다음 모세관을 전극 홀더에 삽입하고 수직 모세관 풀러에 조심스럽게 고정하십시오. 모세관 풀러를 구성하여 유리 모세관을 전극 재료에 대한 미세 테이퍼로 당겨 서 시작합니다. 완성도를 당기고 가열 코일이 냉각되면 튜브로 당겨진 전극을 연결하는 탄소 섬유를 잘라냅니다.

모세관 풀러에서 미세 전극을 조심스럽게 제거합니다. 스테레오스코프 또는 현미경에 의해 유도, 날카로운 블레이드 또는 수술 가위를 사용하여 길이에 대한 각 전극에 돌출 탄소 섬유를 손질 100 받는 약 150 마이크로 미터. 다음으로, 25 밀리리터 바이알에서 면 봉면을 사용하여 10 그램의 에폭시를 경화기 0.2 밀리리터와 혼합합니다.

아세톤으로 다른 유리병을 채웁니다. 각 전극에 대해 탄소 섬유 팁을 에폭시로 15초 간 담근 다음 아세톤에 3초 간 담그고 과도한 에폭시를 제거합니다. 에폭시싱 후, 에포크화 전극은 섭씨 125도에서 3시간 동안 오븐에서 경화됩니다.

다음으로, 마이크로조작기를 사용하여 0.1 대구물칼륨에 염화물산의 0.5 밀리머용액에 은은염화물 기준 전극에 탄소 섬유 미세전극을 배치한다. 작동 전극으로 탄소 섬유 마이크로 전극과 전극을 강력한 iostat에 연결합니다. 전극을 0.2볼트에서 10사이클동안 초당 50밀리볼트에서 마이너스 1볼트로 스캔하여 전극 증착을 수행합니다.

금 코팅을 증착하기 위한 매개 변수를 최적화하는 것이 중요합니다. 코팅이 너무 많으면 소음과 신호 과부하가 발생하지만 코팅이 너무 적어 신경 화학 적 검출을 향상시키지 않습니다. 테스트 전에, 과염소산에서 도파민의 10 밀리마일 주식 용액을 준비하고 탈이온 물에 pH 7.4 PBS 기반 버퍼의 리터에 대해.

파이펫 도파민 스톡 솔루션의 마이크로 리터 10 버퍼의 밀리리터에 약 하나의 마이크로 몰러 도파민 솔루션을 만들기 위해. 그런 다음 탄소 섬유 미세 전극과 은은 염화물 기준 전극을 강력한 iostat에 연결합니다. 유동 전지 장치의 헤드 스테이지에서 탄소 섬유 전극 및 기준 전극을 고정하고 마이크로 조작기를 사용하여 유동 셀로 하강합니다.

PBS 버퍼60밀리리터를 주사기에 넣습니다. 플로우 셀을 버퍼로 채우고 주사기 펌프에 주사기를 장착합니다. 분당 1밀리리터의 속도로 유동 셀을 통해 버퍼를 흐르기 시작합니다.

그런 다음 10 헤르츠에서 1.3 볼트와 초당 400 볼트로 마이너스 0.4 볼트를 스캔할 수 있는 강력한 iostat를 구성합니다. 파형을 미세 전극에 간략하게 적용하고, 오실로스코프를 관찰하고, 과부하를 방지하기 위해 게인을 조정한다. 마이크로 전전기가 완충제에서 10분 동안 평형화하게 합니다.

그런 다음 희석 된 도파민 용액을 주사기로 끌어서 유동 셀의 사출 포트에 연결합니다. potentiostat의 총 런타임을 30초로 설정합니다. 측정 기록을 시작하고 10초 간 기다린 다음 0.2 밀리리터의 도파민 용액을 유량 셀에 주입합니다.

실행이 완료되면 고화질 순환 voltammetry 분석 소프트웨어로 데이터를 처리합니다. 다른 테스트를 수행하기 전에 미세 전자전도가 10 분 동안 다시 평형화하십시오. 테스트가 완료되면 3밀리리터의 물과 3밀리리터의 공기를 완충및 사출 포트에 세 번 주입하여 유동 셀을 청소하십시오.

코팅 된 탄소 섬유는 전자 현미경 스캔으로 이미지되었다. 금 나노입자 코팅의 두께 및 입자 크기는 전극 증착 시간에 의해 조절될 수 있다. 전극 증착 20분은 선명한 능선이 달린 두꺼운 금 코팅을 산출했고, 5분동안 얇은 균일한 금 코팅을 만들어내었습니다.

금 나노 입자 코팅 탄소 섬유 마이크로 전극은 수정되지 않은 전극보다 피크 산화 전류와 빠른 전자 전달 운동학을 가졌다. 금 나노 입자 코팅도파민의 용액에서 여기에서 입증된 바와 같이 전극 반응의 안정성에 큰 영향을 미치지 않았다. 맨손으로 금 나노 입자 코팅 전극 모두 금 코팅 전극의 훨씬 더 큰 크기 변화와 함께 스캔 속도 변화에 선형으로 반응했습니다.

이 도파민 흡수 스캔 속도 통해 제어 될 수 있습니다 표시. 맨손으로 금 나노 입자 코팅 전극 모두 100 나노 몰러의 도파민 농도 사이에 선형적으로 반응10 마이크로 몰라. 대용량 곡선은 더 높은 농도에서 관찰되었으며, 이는 도파민이 전극 표면에서 과포화되었음을 나타냅니다.

더 빠른 시간 규모와 더 높은 민감도에서 신경 화학적 변화를 감지하는 능력은 신경 과학의 복잡한 질문에 대답하는 데 도움이됩니다. 이 방법은 또한 분석 화학, 메타볼로믹스 및 환경 과학에 사용됩니다. 배우기 쉽지만, 시각적 데모는 마이크로 전극을 만들고 수정하고 테스트하는 법을 배우는 데 중요합니다.

이 방법에 대한 향후 방향은 특정 신경 전달 물질의 검출을 최적화하기 위해 두께, 크기, 모양 및 형태학을 고려하여 금 및 기타 코팅의 증착을 조정하는 것을 포함한다. 연구원은이 기술을 시도 하기 전에 현미경으로 작은 섬유를 취급 연습 해야 합니다. 또한, 신경 전달 물질 재고 솔루션 은 1 어과염소산을 사용하기 때문에 연기 후드에 준비해야합니다.