Name: Droge Film elektrochemische Microfluidic Biosensor fotoresist gebaseerde Platform: Apparaat Fabrication, On-chip Assay voorbereiding en werking van het systeem (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-09-19T12:30:00.000+00:00
Duration: 13 min 42 s
Description: Leer een elektrochemische microfluidische biosensor te fabriceren met droge film fotoresist voor point-of-care diagnostiek. Dit platform kwantificeert analyten via enzymgekoppelde assays met stop-flow techniek.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

De auteurs bedank het Duitse Research Foundation (DFG) voor gedeeltelijk financiering dit werk onder Grant nummers UR 70/10-01 en UR 70/12-01.

1. fabricage van de Microfluidic Biosensor met behulp van DFR technologie <ol><li>voorbereiding van de PI wafeltjes.
	<ol><li>Gesneden een PI substraat in 6 - in ronde plaatjes. De PI-wafer zet in een oven bij 120 ° C gedurende ongeveer 1 uur voor het bakken van een uitdroging.</li>
	</ol></li> <li>Eerste fotolithografie stap voor het proces van de astronauten.
	<ol><li>Program van de spin-coater naar een tijd van 30-s spinnen op 3000 toeren per minuut, met een versnelling van 2.000 rpm/s. plaats het zegel van de PI op de spin-coater en repareren, toepassing van een vacuüm. Afzien van 2 mL van een weerstaan, waardoor het proces van de astronauten, en start het programma van de spin-coater. Het zegel van de spin-coater verwijderen en soft-bak het zegel van de PI op een hete plaat gedurende 2 minuten bij 100 ° C.</li>
		<li>Aanpassen de gewenste masker voor de patronen van de elektroden op de PI wafer met het blote oog en worden blootgesteld aan 400 mJ/cm 2 UV-licht (365 nm). Plaats de wafer in een kom met een ontwikkelaar resist-matching op een roteerschudapparaat gevuld en laat het schudden iets voor 1 min.</li>
		<li>Nadat het overtollige weerstaan is verwijderd, gebruikt u een douche te spoelen van de PI wafer met gedeïoniseerd water (DI-water) op een natte bank en droog het daarna met behulp van perslucht.</li>
	</ol></li> <li>Afzetting van platina voor de vorming van de elektroden.
	<ol><li>Gebruik van een standaard fysieke damp afzetting aan borg 200 nm platina op de wafer 19.</li>
		<li>Plaats de wafer in een kom. De overeenkomende remover toevoegen aan de kom en verwijder de lift-off weerstaan terwijl het lichtjes schudden het zegel op een roteerschudapparaat totdat alle overtollige platina is verwijderd. Spoel en droog de PI wafer zoals beschreven in stap 1.2.3.</li>
	</ol></li> <li>Tweede fotolithografie stap: vorming van de isolatielaag.
	<ol><li>Zet het zegel van de PI in een oven tot 120 ° C gedurende 5 minuten aan het uitdrogen it. voorverwarmd</li>
		<li>De eerste stap van een spin-coater tot en met 5 programma s van spinnen tijd bij 500 omwentelingen per minuut. De tweede stap voor 30 Program s bij 4000 rpm, met een versnelling van de 700 rpm/s.</li>
		<li>Plaats van het zegel van de PI op de spin-coater en repareren, toepassing van een vacuüm. Afzien van 4 mL van een geschikte epoxy gebaseerde fotoresist voordat het programma van de spin-coater.</li>
		<li>Soft-bak de gecoate wafer voor 3 min bij 95 ° C op een warmhoudplaat.</li>
		<li>Aanpassen het masker voor de isolatielaag op de wafer met behulp van de merken van de respectieve uitlijning en een oogbeschadigingen en/of lens. Bloot de wafer aan 100 mJ/cm 2 UV-licht (365 nm).</li>
		<li>Voor een post-exposure bak, plaatst u het zegel op een voorverwarmde warmhoudplaat voor 2 min op 95 ° C.</li>
		<li>Plaats van de wafer in een kom en ontwikkelen de weerstaan met een geschikt ontwikkelaar (bijvoorbeeld 1-methoxy-2-propyl-acetat gedurende 2 minuten, in het geval van SU-8) op een roteerschudapparaat.</li>
		<li>De PI wafer eerst spoelen met isopropanol en dan afspoelen en droog het zoals beschreven in stap 1.2.3.</li>
		<li>Vaste-bak de fotoresist in een oven gedurende 3 uur bij 150 ° C.</li>
	</ol></li> <li>Plasma-bijgewoonde reiniging van de elektroden.
	<ol><li>Te verwijderen van de fotoresist residuen, gebruik van zuurstof plasma met een standaard plasma-eenheid. Het schoonmaak programma start, met behulp van 200-W lagefrequentie-kracht met 100% O 2 stroom, een tarief van 250 sccm en een tijd van 3 min.</li>
		<li>Plaats van de PI-wafer in de bedwelmingsruimte plasma, fix het zegel op de geaarde plaat met glazen deksels en het plasma-proces starten.</li>
	</ol></li> <li>Zilver en de afzetting van zilverchloride: maken van de op de chip referentie-elektrode.
	<ol><li>Passivate de platina contactpersoon pads van de wafer met een UV-gevoelige plakband. 5 mm brede en 11 cm lange strepen de folie gesneden en deze koppelen aan de wafer, bescherming van de delen niet te worden nedergelegd bij zilver.</li>
		<li>Voor de zilveren afzetting, een sonische bad (35 kHz) gestoken in een zuurkast en invoegen van een container van zilveren elektrolyt oplossing (100 g/L Ag, pH 12,5) in het bad. Het sonic Bad ingesteld op kamertemperatuur en de macht tot 10%. 
		Let op: Zilveren elektrolyt oplossingen zijn zeer giftig en moeten met uiterste zorg worden behandeld. De rook moeten nooit worden ingeademd.</li>
		<li>Sluit het contact van de bulk van de referentie-elektroden aan een constante stroombron. De teller-elektrode, een zilveren draad die wordt ondergedompeld in de zilveren elektrolyt oplossing, de huidige bron met behulp van standaard aansluitende kabels verbinden.</li>
		<li>De huidige bron instellen DC en een stroomdichtheid van-4.5 mA/cm 2, resulterend in een zilver depositie tarief van ongeveer 0,3 µm/min. Start het sonic bad en laat de huidige bron uitvoeren gedurende 10 minuten spoelen de wafer met DI-water</li>
		<li>Voor de chlorering van de referentie-elektrode, een schip van 0,1 M kaliumchloride (KCl) oplossing in de sonic Bad invoegen. Verbinding maken met de contactpersoon van de bulk van de wafel en een platina-elektrode dat is ondergedompeld in de KCl oplossing met de constante stroombron.</li>
		<li>De huidige bron instellen DC en een stroomdichtheid van +0.6 mA/cm 2, resulterend in een depositie tarief van ongeveer 0.075 µm/min. Start het sonic bad en laat de huidige bron voor 7,5 min. lopen</li>
		<li>Rinse en droog de PI schijven (wafers), zoals beschreven in stap 1.2.3.</li>
		<li>Verwijderen van de tape UV-gevoelige na een UV (365 nm) blootstelling van 300 mJ/cm 2 en spoel en droog de PI wafer, opnieuw als beschreven in stap 1.2.3.</li>
	</ol></li> <li>Derde fotolithografie stap: gebruik maken van de microfluidic kanalen DFRs.
	<ol><li>Snijden de benodigde DFR lagen tot een grootte vergelijkbaar met die van de wafer (20 x 20 cm 2). Los van het gewenste masker op de eenheid van de blootstelling en uitlijnen van de DFR-laag op het masker met het blote oog. Verlichten van de weerstaan met 250 mJ/cm 2 UV-licht (365 nm).</li>
		<li>Verwijderen van de beschermfolie van de fotoresist en ontwikkelen de weerstaan voor ongeveer 2 minuten (afhankelijk van de structuren) in een 1%-oplossing van natriumcarbonaat (nb 2 CO 3) met behulp van een standaard sonic bad (35 kHz) voorverwarmd tot 42 ° C en een sonische macht van 100%. Om te stoppen met de reactie onmiddellijk, schud de weerstaan voor 1 min in een 1% HCl bad op een roteerschudapparaat. Spoel en droog van elke DFR-laag, zoals beschreven in stap 1.2.3. 
		Opmerking: In totaal vier DFR lagen moeten worden verwerkt zoals vermeld in stap 1.7: één kanaal laag, een afdekhoes laag, en twee lagen van de achterkant (het voorkomen van de biosensor van het buigen aan het einde).</li>
	</ol></li> <li>Lamineren van de DFR lagen op het PI-substraat.
	<ol><li>Plaats van het zegel van de PI op een transparantie overhead folie en repareren met behulp van standaard plakband. Aanpassen van het kanaal DFR laag op de PI wafer onder een Microscoop, met behulp van de structuren van de respectieve uitlijning.</li>
		<li>Voor het lamineren, gebruik een standaard hete roll laminator en verwarm de bovenste roll tot 100 ° C en het onderste broodje tot 60 ° C. de druk ingesteld op 3 bar, met een voorwaartse snelheid van 0,3 m/min. plaats het zegel met de vaste DFR-laag in het midden van de laminator en Start het DFR wordt geduwd door de laminator. Herhaal de stap na het draaien van de wafer door 180°.</li>
		<li>Om te voorkomen dat het buigen van de biosensor, laminaat de twee lagen van het ontwikkelde achterzijde naar de wafer na stappen 1.8.1-1.8.2.</li>
	</ol></li> <li>Met een hydrofobe stoppen barrière en afdichten van de chip.
	<ol><li>Verwijderen de beschermende laag van de voorzijde van het kanaal DFR leggenTranslator door te plaatsen standaard plakband aan het ene uiteinde van de DFR en omhoog te trekken. Gebruik een hand dispenser met buizen-0.004-in kleine druppeltjes van opgeloste polytetrafluorethyleen afzien in de putten van de isolatielaag. Om de microfluidic-chip, laminaat de cover DFR laag op de laag van het kanaal, zoals beschreven in stap 1.8.</li>
	</ol></li> <li>Vaste-bakken de microfluidic biosensor.
	<ol><li>Verwijderen alle beschermende folies op de cover en de achterkant DFR lagen. Snijd de biosensoren in reepjes met behulp van een gewone paar van schaar. Genezen van de chips in een oven op 160 ° C gedurende 3 h.</li>
	</ol></li></ol> 2. Op de chip Assay immobilisatie Procedure <ol><li>adsorptie van avidin op het gebied van de immobilisatie van het kanaal.
	<ol><li>Bereid een oplossing van de avidin, 100 µg/mL in een 10 mM met fosfaat gebufferde zoutoplossing (PBS) op een pH van 7,4.</li>
		<li>2 afzien µL van de oplossing van de avidin op de inlaat van de biosensor. 
		Opmerking: Het kanaal wordt opgevuld door capillaire krachten totdat de vloeistof de hydrofobe stoppen barrière bereikt.</li>
		<li>Om ervoor te zorgen dat de fluidic op de barrière tijdens de hele incubatietijd afgebroken steeds, afzien 2 ÂµL van DI-water op de uitlaat van de chip. Incubeer de chip bij 25 ° C gedurende 1 uur in een gesloten container.</li>
		<li>Verwijder overtollige reagentia via de inlaat van de chip door toepassing van een vacuüm. Wassen van het kanaal met 50 µL van was buffer (PBS met 0,05% Tween-20), verdeelde op het stopcontact terwijl het vacuüm wordt toegepast. Droog het kanaal voor 30 s terwijl het vacuüm wordt toegepast.</li>
	</ol></li> <li>Blokkeren van het oppervlak van het kanaal om te remmen aspecifieke bindende.
	<ol><li>Bereid een 1% bovien serumalbumine (BSA) oplossing in 10 mM PBS op een pH van 7,4.</li>
		<li>Pipetteer 2 µL van de 1% BSA oplossing op de inlaat- en 2 ÂµL van DI-water op de uitlaat van het kanaal. Incubeer de chip bij 25 ° C gedurende 1 uur in een gesloten container. Verwijderen van de overtollige reagentia en droog het kanaal zoals beschreven in stap 2.1.4.</li>
	</ol></li> <li>Incubatie van DNA oligos aangeduid met biotine en 6-FAM.
	<ol><li>Bereiden van verschillende concentraties (0,001-5 µM) van de DNA-oplossing in 10 mM PBS op een pH van 7,4.</li>
		<li>2 afzien µL van een concentratie van de oplossing van de DNA op de inlaat- en 2 ÂµL van DI-water op het stopcontact. Incubeer de chip bij 25 ° C gedurende 15 min. in een ongeopende verpakking.</li>
		<li>Herhaal stap 2.3.2 voor de andere concentraties DNA met behulp van extra biosensor chips.</li>
		<li>Verwijderen van de overtollige reagentia en droog het kanaal zoals beschreven in stap 2.1.4.</li>
	</ol></li> <li>6-FAM antilichamen immobilisatie van GOx-geëtiketteerden.
	<ol><li>Formuleren van een concentratie van 5 µg/mL van 6-FAM antilichamen in 10 mM PBS op een pH van 7,4.</li>
		<li>Voeren 2 µL van de antilichaam-oplossing voor de inlaat- en 2 ÂµL van DI-water aan de uitlaat van het kanaal. Incubeer de gelabelde antilichamen bij 25 ° C gedurende 15 min. in een gesloten container. Verwijder de overtollige reagentia, zoals beschreven in stap 2.1.4.</li>
	</ol></li></ol> 3. Amperometrische signaal detectie met behulp van de techniek van de Stop-flow <ol><li>bereiding van het substraat oplossing elektrochemische detectie.
	<ol><li>Formuleren van een 40-mM glucose oplossing 0,1 M PBS op een pH van 7,4 in ultra pure water.</li>
		<li>Voor de voorbehandeling, bereid een 0,1 M PBS-oplossing bij een pH van 7,4 in ultra pure water.</li>
	</ol></li> <li>Voorbehandeling van de werken-elektroden.
	<ol><li>Gebruik van de op maat gemaakte chip houder te maken voor de eenvoudige plaatsing van de chip en een fluidic en elektrische verbinding.</li>
		<li>Elektrisch de biosensor verbinding te maken met de potentiostaat. Controleer het fluidic contact van het microfluidic-kanaal aan een spuitpomp en het reagens reservoir met behulp van de op maat gemaakte adapter en buizen. De laptop die is aangesloten op de potentiostaat en de spuit pomp controller, beheersen de fluidic stroom door de chip begindatum.</li>
		<li>Start de spuitpomp handmatig, met 0,1 M PBS op een debiet van 20 µL/min. Toepassing op de werkende elektrode ten opzichte van de op de chip referentie-elektrode, een afwisselend spanning van 0,8 en-0.05 V voor 5 s elk voor 30 cycli. Na dit, oxideren de elektrode werken door het toepassen van een spanning van 0,8 V voor 60 s.</li>
	</ol></li> <li>Assay uitlezing met behulp van de stop-flow techniek.
	<ol><li>Om te beginnen de assay signaal uitlezing, wachten tot het gemeten stroomsignaal stabiliseert. De spuitpomp stoppen en schakelen het reagens van 0,1 M PBS aan de 40-mM glucose-oplossing en start de software op de injectiespuit pomp controller; het stopt automatisch de stroom voor 1, 2 of 5 minuten en zal vervolgens opnieuw de stroom. Observeren van de resulterende huidige piek. 
		Opmerking: Voor de analyse van de gegevens, de huidige piek of de lading van de piek worden beschouwd, zoals wordt beschreven in het model van een elektrochemische signaal uitlezing ( Figuur 2).</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Spindel, S., Sapsford, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+optical+detection+platforms+for+multiplexed+detection+of+proteins+and+the+need+for+point-of-care+biosensors+for+clinical+use%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Evaluation of optical detection platforms for multiplexed detection of proteins and the need for point-of-care biosensors for clinical use.</a> Sensors (Basel). 14 (12), 22313-22341 (2014).</li>
<li>Luppa, P. B., Bietenbeck, A., Beaudoin, C., Giannetti, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinically+relevant+analytical+techniques%2C+organizational+concepts+for+application+and+future+perspectives+of+point-of-care+testing%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol+Adv%22%5BJournal%5D)">Clinically relevant analytical techniques, organizational concepts for application and future perspectives of point-of-care testing.</a> Biotechnol Adv. 34 (3), 139-160 (2016).</li>
<li>Gauglitz, G. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25014344">Point-of-Care Platforms.</a> Annu Rev Anal Chem. 7 (1), 297-315 (2014).</li>
<li>Jung, W., Han, J., Choi, J. W., Ahn, C. H. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167931714004316">Point-of-care testing (POCT) diagnostic systems using microfluidic lab-on-a-chip technologies.</a> Microelectron Eng. 132, 46-57 (2014).</li>
<li>Yager, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+diagnostic+technologies+for+global+public+health%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Microfluidic diagnostic technologies for global public health.</a> Nature. 442 (7101), 412-418 (2006).</li>
<li>Fu, E., Yager, P., Floriano, P. N., Christodoulides, N., McDevitt, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Perspective+on+diagnostics+for+global+health%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Pulse%22%5BJournal%5D)">Perspective on diagnostics for global health.</a> IEEE Pulse. 2 (6), 40-50 (2011).</li>
<li>Yager, P., Domingo, G. J., Gerdes, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Point-of-care+diagnostics+for+global+health%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Rev+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Point-of-care diagnostics for global health.</a> Ann Rev Biomed Eng. 10, 107-144 (2008).</li>
<li>Dincer, C., Bruch, R., Kling, A., Dittrich, P. S., Urban, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiplexed+point-of-care+testing+-+xPOCT%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Multiplexed point-of-care testing - xPOCT.</a> Trends Biotechnol. 35, (2017).</li>
<li>Horak, J., Dincer, C., Bakirci, H., Urban, G. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400513012057">A disposable dry film photoresist-based microcapillary immunosensor chip for rapid detection of Epstein-Barr virus infection.</a> Sens Actuators B Chem. 191, 813-820 (2014).</li>
<li>Method for the fabrication of a &#34;lab on chip&#34; from photoresist material for medical diagnostic applications. US patent. , 7,691,623 (2010).</li>
<li>Kling, A., Dincer, C., Armbrecht, L., Horak, J., Kieninger, J., Urban, G. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877705815024571">Electrochemical microfluidic platform for simultaneous multi-analyte detection.</a> Procedia Eng. 120, 916-919 (2015).</li>
<li>Armbrecht, L., Dincer, C., Kling, A., Horak, J., Kieninger, J., Urban, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembled+magnetic+bead+chains+for+sensitivity+enhancement+of+microfluidic+electrochemical+biosensor+platforms%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Self-assembled magnetic bead chains for sensitivity enhancement of microfluidic electrochemical biosensor platforms.</a> Lab Chip. 15, 4314-4321 (2015).</li>
<li>Dincer, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Designed+miniaturization+of+microfluidic+biosensor+platforms+using+the+stop-flow+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Designed miniaturization of microfluidic biosensor platforms using the stop-flow technique.</a> Analyst. 141, 6073-6079 (2016).</li>
<li>Weltin, A., Kieninger, J., Enderle, B., Gellner, A. K., Fritsch, B., Urban, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer-based%2C+flexible+glutamate+and+lactate+microsensors+for+in+vivo+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Polymer-based, flexible glutamate and lactate microsensors for in vivo applications.</a> Biosens Bioelectron. 61, 192-199 (2014).</li>
<li>Kling, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multianalyte+Antibiotic+Detection+on+an+Electrochemical+Microfluidic+Platform%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Multianalyte Antibiotic Detection on an Electrochemical Microfluidic Platform.</a> Anal Chem. 88 (20), 10036-10043 (2016).</li>
<li>Bruch, R., et al. Clinical on-site monitoring of ß-lactam antibiotics for a personalized antibiotherapy. Sci Rep. , (2017).</li>
<li>Horak, J., Dincer, C., Qelibari, E., Bakirci, H., Urban, G. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400514015482">Polymer-modified microfluidic immunochip for enhanced electrochemical detection of troponin i.</a> Sens Actuators B Chem. 209, 478-485 (2015).</li>
<li>Horak, J., Dincer, C., Bakirci, H., Urban, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensitive%2C+rapid+and+quantitative+detection+of+substance+P+in+serum+samples+using+an+integrated+microfluidic+immunochip%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Sensitive, rapid and quantitative detection of substance P in serum samples using an integrated microfluidic immunochip.</a> Biosens Bioelectron. 58, 186-192 (2014).</li>
<li>Mattox, D. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMattox%2C+DM+%22Handbook+of+Physical+Vapor+Deposition+%28PVD%29+Processing%22">Handbook of Physical Vapor Deposition (PVD) Processing</a>. , Elsevier Inc. (2010).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

De ontwikkeling van een goedkope, compact en eenvoudig te gebruiken platform voor de detectie van biomoleculen kunnen via het protocol hier gepresenteerd voor de fabrikatie van een elektrochemische biosensor van microfluidic. Afhankelijk van de bepaling op de biosensor daarna gebruikt, kunnen verscheidene verschillende biomerkers worden gedetecteerd. Dit maakt het platform zeer veelzijdig en biedt brede toegang tot verschillende toepassingsgebieden, van standaard diagnostische tests (bijvoorbeeld bepalen van de ...

In de afgelopen twee decennia geworden diagnostische toepassingen voor elementaire voor diepgaande studies over de ontwikkeling van de wereldwijde volksgezondheid. Traditioneel worden laboratorium diagnostische hulpprogramma's gebruikt voor het opsporen van ziekten. Hoewel ze nog steeds een belangrijke rol bij het diagnosticeren van ziekten spelen, point-of-care testen (POCT) uitgevoerd in de buurt van de patiënt of door de patiënt zelf is in de afgelopen jaren meer en meer gemeengoed geworden. Met name in dergelijke gevallen die onmiddellijke behandeling, zoals acuut myocardinfarct of diabetes controle, vereisen is de snelle bevestiging van een klinische bevinding essentieel. Vandaar, is er een groeiende behoefte aan POCT apparaten dat kan worden bediend door niet-deskundigen en die kunnen in het gelijktijdig uitvoeren van nauwkeurige in vitro diagnostische tests in een korte tijd1,2,3,4 .
Opmerkelijke verbeteringen hebben reeds bereikt op het gebied van POCT. Er zijn echter nog veel uitdagingen te overwinnen van5,6,7,8. Voor een POCT platform te worden met veel succes gelanceerd op de markt en te kunnen concurreren met laboratorium diagnostiek, het apparaat moet strikt voldoen aan de volgende eisen voldoen: (i) bieden nauwkeurige en kwantitatieve testresultaten die consistent met laboratorium zijn bevindingen; (ii) hebben korte monster-naar-result tijden, waardoor de onmiddellijke behandeling van de patiënt; (iii) functie ongecompliceerd en gemakkelijk behandeling, zelfs wanneer die worden geëxploiteerd door ongeoefende personen, en vereist de tussenkomst van de geminimaliseerde gebruiker; en (iv) bestaan uit een low cost sensor-eenheid ontworpen voor eenmalig gebruik toepassingen. Bovendien zijn diagnose apparatuur-vrij gunstig, voornamelijk in resource-poor omgevingen3,4,6.
Als gevolg van deze strenge eisen, hebt slechts twee POCT systemen op basis van elektrochemische detectie (bijvoorbeeld bloed glucose test strips) en laterale-flow-immunoassay (bijvoorbeeld thuis zwangerschapstesten) is gestart op de markt dus veel. Maar beide systemen lijdt aan nadelen zoals slechte prestaties (dat wil zeggen bloed glucose monitoring heeft onjuiste testresultaten en laterale stroom testen alleen kwalitatieve (positief of negatief) meetresultaten)4, 6. Deze nadelen van conventionele POCT systemen hebben geleid tot een toenemende vraag over het verkennen van nieuwe technologieën die snelle, goedkope en kwantitatieve detectie op het punt van zorg4,5 bieden.
Om te voldoen aan deze uitdagingen POCT apparaten, heeft DFR technologie onlangs gewerkt voor de fabricage van biosensoren besteedbaar en goedkope9,10,11,12, 13 , 14. in vergelijking met zachte en vloeibare lithografische materialen, zoals PDMS of SU-8, DFRs presenteren veel voordelen: ze (i) zijn verkrijgbaar in een verscheidenheid aan composities en diktes (van een paar microns tot enkele millimeters); (ii) hebben een zeer ruwe oppervlakte, dat vergemakkelijkt de hechting aan diverse materialen; (iii) functie uitstekende dikte uniformiteit; (iv) bieden goedkope facile en high-throughput fabricage voor massaproductie; (v) zijn gemakkelijk te snijden met verschillende laaggeprijsde hulpmiddelen, zoals een eenvoudige paar van schaar; en (vi) toestaan voor het creëren van driedimensionale structuren, zoals microfluidic kanalen, door het stapelen van meerdere DFR lagen op elkaar.
Aan de andere kant, hebben DFRs in het algemeen een relatief lage resolutie ten opzichte van vloeibare photoresists, die voornamelijk veroorzaakt wordt door de laagdikte en door de grotere afstand tussen het masker en de DFR als gevolg van de beschermende folie, waarmee bovendien licht verstrooiing. Toch, voor de vervaardiging van geïntegreerde microfluidic biosensoren, DFRs zijn zeer geschikt voor goedkope massaproductie.
Daarom werken we aanwezig in dit de fabricage en de toepassing van een elektrochemische microfluidic DFR gebaseerde biosensor. Het gedetailleerd protocol beschrijft elke stap van de productie van de biosensor platform, de immobilisatie op de chip van een model op basis van DNA-test en de elektrochemische uitlezing met behulp van de stop-flow-techniek. Deze universele platform laat de opsporing van talrijke soorten biomoleculen, met behulp van verschillende assay technologieën (b.v., genomics, cellomics en proteomics) of assay formaten (bijvoorbeeld, concurrerende, sandwich, of direct). Gebaseerd op een dergelijke DFR platform, onze fractie eerder succesvol gebleken de snelle en gevoelige kwantificering van verschillende analyten, met inbegrip van antibiotica13,15,16 (tetracycline, pristinamycin, en ß-lactam antibiotica), troponine ik17, en stof P18.

<table><tbody><tr><td>Materiaal</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pyralux</td><td>DuPont</td><td>AP8525R</td><td>Gebruikt als polyimide substraat</td></tr><tr><td>MA-N 1420</td><td>Micro Resist Technology</td><td>MA-N1420</td><td>Lift-off resit om de platina depostie te definiëren</td></tr><tr><td>Ma-D 533s</td><td>Micro Resist Technology</td><td>MaD533S</td><td>Ontwikkelaar voor MA-N1420</td></tr><tr><td>Platinum</td><td>-</td><td>-</td><td>Elektrode en contactpad materiaal</td></tr><tr><td>Ma-R 404s</td><td>Micro Resist Technology</td><td>MaR404S</td><td>Verwijderaar voor MA-N1420</td></tr><tr><td>SU-8 3005</td><td>MicroChem Corp.</td><td>SU-8-3005</td><td>Fotoresist om het elektrodengebied te definiëren en als isolatie</td></tr><tr><td>1-methoxy-2-propanol acetaat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>108-65-6</td><td>Ontwikkelaar voor SU-8 3005</td></tr><tr><td>2-Propanol</td><td>VWR</td><td>8.18766.2500</td><td>Verwijdering van de SU-8 ontwikkelaar</td></tr><tr><td>1020R</td><td>Ultron Systems Inc.</td><td>1020R</td><td>UV gevoelige kleefband voor bescherming van contactpads</td></tr><tr><td>Arguna S</td><td>Degussa</td><td>1935</td><td>Voor zilverdepostie op referentie-elektrode</td></tr><tr><td>KCl</td><td>Methrom</td><td>62308.020</td><td>Voor chloridatie van de zilverreferentie-elektrode</td></tr><tr><td>Pyralux</td><td>DuPont</td><td>PC1025</td><td>Dry film fotoresist</td></tr><tr><td>Natriumcarbonaat</td><td>Fluka</td><td>71352</td><td>Ontwikkelaar voor Pyralux PC1025</td></tr><tr><td>Waterstofchloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>30720</td><td>Om de ontwikkeling van de DFR te stoppen</td></tr><tr><td>Teflon AF 1600</td><td>DuPont</td><td>AF1600</td><td>Voor het gebruik van de stopbarrière</td></tr><tr><td>Naam</td><td>Bedrijf</td><td>Catalogusnummer</td><td>Opmerkingen</td></tr><tr><td>Apparatuur</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>PA104</td><td>Mega Electronics</td><td>-</td><td>Bubble etch tank</td></tr><tr><td>FED 53</td><td>Binder</td><td>9010-0018</td><td>Oven</td></tr><tr><td>SPIN150</td><td>APT</td><td>-</td><td>Spin coater</td></tr><tr><td>Präzitherm</td><td>Harry Gestigkeit GmbH</td><td>PZ 28-2</td><td>Hot plate</td></tr><tr><td>Hellas</td><td>Bungard Elektronik</td><td>40000</td><td>Exposure unit</td></tr><tr><td>Tetra30-LF-PC</td><td>Diener</td><td>-</td><td>Plasma unit</td></tr><tr><td>Univex 500</td><td>Leybold</td><td>-</td><td>Physical vapor deposition unit</td></tr><tr><td>Shaker S4</td><td>ELMI</td><td>-</td><td>Orbital shaker</td></tr><tr><td>Sonorex Super 10 P</td><td>Bandelin</td><td>783</td><td>Sonic bath</td></tr><tr><td>6221 DC en AC</td><td>Keithley</td><td>-</td><td>Stroombron</td></tr><tr><td>HRL 350</td><td>Ozatec</td><td>-</td><td>Laminator unit</td></tr><tr><td>Vaccum pen</td><td>EFD</td><td>-</td><td>Vacuum pen</td></tr></tbody></table>

droge film elektrochemische microfluidic biosensor fotoresist gebaseerde platform: apparaat fabrication, on-chip assay voorbereiding en werking van het systeem

Dry Film Photoresist-based Electrochemical Microfluidic Biosensor Platform: Device Fabrication, On-chip Assay Preparation, and System Operation

In de afgelopen jaren werd biomerker diagnostiek een onmisbaar instrument voor de diagnose van ziekten bij de mens, met name voor de point-of-care-diagnostiek. Een eenvoudig te gebruiken en low cost sensor-platform is zeer gewenst voor het meten van verschillende soorten analyten (bijvoorbeeld biomarkers, hormonen en drugs) kwantitatief en specifiek. Om deze reden, werd droge film fotoresist technologie - waardoor goedkoop, facile en high-throughput fabricage - gebruikt voor de vervaardiging van de microfluidic biosensor hier gepresenteerd. Afhankelijk van de bioassay gebruikt daarna, is het veelzijdige platform voor het opsporen van verschillende soorten biomoleculen van. Voor de fabrikatie van het apparaat, zijn platina-elektroden gestructureerd op een flexibele polyimide (PI) folie in de processtap die alleen schoon-kamer. De PI-folie dient als een substraat voor de elektroden, die zijn geïsoleerd met een epoxy gebaseerde fotoresist. Het microfluidic-kanaal wordt vervolgens gegenereerd door de ontwikkeling en lamineren van droge film fotoresist (DFR) folie op de PI wafer. Met behulp van een hydrofobe stoppen belemmering in het kanaal, het kanaal is onderverdeeld in twee specifieke gebieden: een immobilisatie sectie voor de enzym-verbonden bepaling en een meting van de elektrochemische cel voor de amperometrische signaal uitlezing.
De op de chip bioassay immobilisatie wordt uitgevoerd door de adsorptie van de biomoleculen aan de oppervlakte van het kanaal. Het enzym glucose oxidase wordt gebruikt als een transducer voor elektrochemische signaal generatie. In aanwezigheid van het substraat, glucose, wordt waterstofperoxide geproduceerd, die wordt gedetecteerd bij het platina werken-elektrode. De stop-flow-techniek is toegepast om te verkrijgen signaal versterking samen met snelle detectie. Verschillende biomoleculen kunnen kwantitatief worden gemeten door middel van het geïntroduceerde microfluidic systeem, geven een indicatie van verschillende soorten ziekten, of, met betrekking tot de therapeutische drug monitoring, een gepersonaliseerde therapie te vergemakkelijken.

Ontwerp en fabricage van de Microfluidic Biosensor Platform:
De fabricage van de microfluidic biosensor chips wordt gerealiseerd op de wafer-niveau door photolithographic standaardtechnieken dienst meerdere DFR lagen. Deze productie-strategie, is afhankelijk van het lamineren van ontwikkelde lagen van DFRs op een platina-patroon PI substraat, vorming van de microfluidic kanalen. Een korte samenvatting beeltenis van de verschillende...

Een microfluidic biosensor platform is ontworpen en vervaardigd met behulp van goedkope droge film fotoresist technologie voor snelle en gevoelige kwantificering van verschillende analyten. Deze eenmalig gebruik-systeem zorgt voor de elektrochemische uitlezing van enzyme-linked tests aan-chip-geïmmobiliseerd door middel van de techniek van de stop-flow.

Droge Film elektrochemische Microfluidic Biosensor fotoresist gebaseerde Platform: Apparaat Fabrication, On-chip Assay voorbereiding en werking van het systeem

In recent years, biomarker diagnostics became an indispensable tool for the diagnosis of human disease, especially for the point-of-care diagnostics. An ...

Het algemene doel van deze procedure is het introduceren van een veelzijdig elektrochemisch microfluïdisch biosensorplatform op basis van goedkope dry film photoresist-technologie, dat in staat is om verschillende soorten analyten te meten, afhankelijk van de vervolgens gebruikte geïmmobiliseerde enzym-gekoppelde assay. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen op het gebied van point-of-care-testen, zoals de kwantificering van verschillende geneesmiddelen, zoals antibiotica, of het diagnosticeren van diverse ziekten zoals kanker. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat de hier gepresenteerde biosensor hoofdzakelijk is gebaseerd op goedkope materialen, eenvoudig in gebruik is en zeer veelzijdig is wat betreft de toepassing.Een visuele demonstratie van deze methode is essentieel, aangezien de stappen met betrekking tot droge fotolakken moeilijk te beheersen zijn omdat de hantering veel training en oefening vereist. De on-chip assay immobilisatie en meting zullen worden gedemonstreerd door Eva Grether, een student-assistent uit mijn groep. Begin met het snijden van een polyimide, of PI substraat, in ronde wafers van zes inch.Plaats de PI-wafer ve

dry-film-photoresist-based-electrochemical-microfluidic-biosensor

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Digitale Microfluidics is een techniek die gekenmerkt wordt door de manipulatie van discrete druppels (~ nL - ml) op een reeks van elektroden door de toepassing van elektrische velden. Het is goed geschikt voor het uitvoeren van een snelle, sequentiële, geminiaturiseerde geautomatiseerde biochemische assays. Hier melden wij een platform in staat is het automatiseren van een aantal proteoomanalyse processtappen.

Digitale Microfluidics voor Geautomatiseerde Proteoom verwerking

Druppel op basis van microfluïdische platforms zijn veelbelovende kandidaten voor high throughput experimenten, omdat zij in staat zijn om goedkoop te genereren picoliter, self-gecompartimenteerde schepen op kHz tarieven. Door integratie met snelle, gevoelige en een hoge resolutie fluorescentie spectroscopische methoden, kunnen de grote hoeveelheden informatie uit die in deze systemen efficiënt kunnen worden geëxtraheerd, aangewend en gebruikt.

Fluorescentie detectiemethoden voor microfluïdische druppel platforms

In dit artikel presenteren we een microfluïdische chip voor single cell analyse. Het maakt de kwantificering van intracellulaire eiwitten, enzymen, cofactoren, en tweede boodschappers via fluorescentie assays of immunoassays.

Een Microfluïdische Chip voor de Versatile chemische analyse van enkele cellen

We presenteren een microfluidic gebaseerde elektrochemische biochip voor DNA hybridisatie detectie. Na ssDNA probe functionalisering, de specificiteit, gevoeligheid en detectielimiet bestudeerd met complementaire en niet complementaire ssDNA targets. De resultaten tonen de invloed van de DNA hybridisatie aan het elektrochemische systeem, met een detectielimiet van 3,8 nM.

A-Microfluidic gebaseerd Elektrochemische Biochip voor-Label vrij DNA hybridisatie-analyse

Dit protocol beschrijft een systeemarchitectuur voor het uitvoeren van geautomatiseerde scheidingen van kleine volumes (0,15–1,5 ml) deeltjes met behulp van een microfluïdisch apparaat, en bespreekt methoden om de prestaties en werking van acoustofluïdische apparaten te optimaliseren.

Een microfluïdische platform voor Precision Small-volume monster verwerking en het gebruik ervan te Grootte Aparte Biologische Deeltjes met een akoestische microdevice

Dit document presenteert een impedantie gebaseerde apparaat voor verdamping detectie van oplossingen. Het biedt duidelijke voordelen ten opzichte van een conventionele gewichtsverlies aanpak: een snelle reactie, zeer gevoelige detectie, een kleine steekproef vereiste, meerdere sample metingen, en gemakkelijk te demonteren voor het reinigen en hergebruiken doeleinden.

Een High Performance impedantie-gebaseerd platform voor het Verdampingssnelheid Detection

We detail een werkwijze driedimensionale papieren microfluïdische inrichtingen te vervaardigen voor gebruik bij de ontwikkeling van immunoassays. Onze benadering inrichtingsamenstel is een type van gelaagde, additive manufacturing. We tonen een sandwich immunoassay representatieve resultaten voor deze soorten papier gebaseerde apparaten verschaffen.

Fabricage van Driedimensionale Paper-based microfluïdische apparaten voor een immunoassay

We tonen een microfluïdische platform met een geïntegreerde oppervlakte-elektrode netwerk resistieve pulse sensing (RPS) met code division multiple access (CDMA) combineert, om detectie en afmeting van deeltjes in meerdere microkanalen multiplexen.

Microfluïdische Platform met multiplexverzending elektronische detectie voor ruimtelijke Tracking van Deeltjes

Deze publicatie beschrijft de fabricage van een apparaat van de orgel-on-chip met geïntegreerde elektroden voor directe kwantificering van signaalcomplexen elektrische weerstand (TEER). Voor een validatie, de bloed - hersen barrière werd geïmiteerd binnen dit microfluidic apparaat en zijn functie als barrière werd gecontroleerd. De gepresenteerde methoden voor de integratie van de elektrode en directe kwantificering van de TEER zijn algemeen toepasbaar.

Fabricage en validatie van een orgel-on-chip systeem met geïntegreerde elektroden te kwantificeren direct signaalcomplexen elektrische weerstand

Elektrowetting-gebaseerde digitale microfluidic is een techniek die gebruik maakt van een spanning-gedreven verandering in de schijnbare contacthoek van een microliter-volume druppel om de manipulatie te vergemakkelijken. Door dit te combineren met gefunctionaliseerde magnetische kralen, kunnen meerdere laboratoriumeenheden worden ingebracht voor monstervoorbereiding en identificatie van ziekteverwekkers met behulp van immunosorbent Assay (ELISA) met enzymgebonden immunosorbent assay.

Elektrowetting-based Digital Microfluidics Platform for Automated Enzyme-linked Immunosorbent Assay

Dit protocol beschrijft de microfabricagetechnieken die nodig zijn om een lab-on-a-chip, microfluïdisch elektroporatieapparaat te bouwen. De experimentele opstelling voert gecontroleerde transfecties op één celniveau uit in een continue stroom en kan worden uitgebreid naar hogere doorvoersnelheden met populatiegebaseerde controle. Er wordt een analyse verstrekt die de mogelijkheid toont om de mate van celmembraanpermeabilisatie in realtime elektrisch te bewaken.

De fabricage en werking van een continu flow, micro-elektroporatiesysteem met permeabilisatiedetectie

Leer een elektrochemische microfluidische biosensor te fabriceren met droge film fotoresist voor point-of-care diagnostiek. Dit platform kwantificeert analyten via enzymgekoppelde assays met stop-flow techniek.

Droge Film elektrochemische Microfluidic Biosensor fotoresist gebaseerde Platform: Apparaat Fabrication, On-chip Assay voorbereiding en werking van het systeem (Video) | JoVE Journal

Droge Film elektrochemische Microfluidic Biosensor fotoresist gebaseerde Platform: Apparaat Fabrication, On-chip Assay voorbereiding en werking van het systeem

Meer video's verkennen