Pusty czujnik mikroigłowy do multipleksowanego transdermalnego wykrywania elektrochemicznego

Ogólnym celem tej procedury jest wyprodukowanie multipleksowanego czujnika mikroigłowego do transdermalnego wykrywania elektrochemicznego różnych docelowych litów, które mogą być mierzone jednocześnie. Pierwszym krokiem jest wytworzenie pustych matryc mikroigłowych za pomocą tajemniczej litografii i utworzenie wnęk w matrycy elektrod za pomocą laserowej obróbki mikromowej. Następnie przygotuj poszczególne pasty węglowe i wypełnij wnęki w matrycy elektrod.

Następnie skalibruj każdą z past węglowych w zakresie fizjologicznie istotnych stężeń. Ostatecznie powstaje transdermalne urządzenie elektrochemiczne in vivo, które jest w stanie jednocześnie mierzyć wiele analitów w złożonych mikrośrodowiskach fizjologicznych do szeregu zastosowań biomedycznych. Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami jest możliwość wykonywania detekcji multipleksowej w sposób minimalnie inwazyjny.

To urządzenie może być wykorzystywane jako narzędzie badawcze do pomiaru ostrych reakcji medycznych, zrozumienia adaptacji podczas ćwiczeń fizycznych i monitorowania chorób wpływających na skórę. Implikacje tego czujnika mikroigłowego InVivo rozciągają się na diagnostykę nowotworów skóry, ponieważ mikrośrodowiska guza mogą służyć jako wskaźniki proliferacji guza i przerzutów. Naszym celem w przypadku tego urządzenia jest wykorzystanie matryc mikroigłowych jako minimalnie inwazyjnego mechanizmu dostępu do analizy elektrochemicznej dna płynu śródmiąższowego skóry.

Zacznij od oprogramowania do modelowania trójwymiarowego, SolidWorks i zaprojektuj parametaliczny układ pustych mikroigieł. Następnie, korzystając z projektu oprogramowania Magic RP 13, konstrukcji wsporczej, która stanowi podstawę, na której zbudowane są mikroigły. Następnie kontroluj proces produkcyjny za pomocą oprogramowania refactory RP.

Prześlij zarówno połączoną podporę, jak i pliki macierzy mikroigłowej. Następnie wybierz liczbę matryc mikroigłowych do wytworzenia i określ rozmieszczenie urządzeń na płycie produkcyjnej w systemie szybkiego prototypowania. Wybierz tryb ultrafioletowy o mocy 100 miliwatów i wykonaj procedurę kalibracji.

Sprawdź, czy odchylenie energii mieści się w granicach plus minus dwóch miliwatów. Po zakończeniu wytwarzania układu mikroigłowego wyjmij układ mikroigieł z płyty podstawy. Rozwijaj izopropanol przez 15 minut.

Następnie wysusz matryce sprężonym powietrzem, aby zapewnić całkowitą polimeryzację. Utwardź mikroigły w temperaturze pokojowej przez 50 sekund. Zbadaj mikroigły za pomocą mikroskopii świetlnej.

Sprawdź, czy każdy w pełni wykonany otwór mikroigłowy jest pusty i drożny. Odsłoń leżące pod spodem, indywidualnie adresowalne łączące przewody miedziane w płaskim, elastycznym. Twórz wzory do ablacji laserowej i wysyłaj je do systemu laserowego.

Teraz ułóż w przyrządzie, aby prawidłowo wyrównać je na płytce ablacji laserowej za pomocą podejścia rasingowego, utwórz wnęki o średnicy 500 mikrometrów w izolacyjnej części elastycznego. Oczyść zmodyfikowane płaskie elastyczne za pomocą aerografu, który rozpyla aceton. Przy 40 PSI spłucz izopropanolem i wodą dejonizowaną za pomocą mikroskopu świetlnego.

Sprawdź, czy na odsłoniętych paskach miedzianych nie pozostała żadna folia izolacyjna. Kolejnym krokiem jest stworzenie wnęki mocującej dla past węglowych taśmy melanox ABL zawierającej jednostronny samoprzylepny klej akrylowy we wzorze używanym wcześniej do pasków elektrod. Teraz ustaw taśmę na ablowanych paskach elektrod.

Ściśnij taśmę, aby zapewnić prawidłowe połączenie. Następnie należy wykonać ablację dwustronnej taśmy melin X i wyrównać taśmę, aby umożliwić połączenie między układami elektrod mikroigłowych a układami elektrod z pasty węglowej. Wymieszaj 10 miligramów oksydazy glukozowej i 2,2 miligrama aminy polietylenowej w jednorodną pastę węglową wrażliwą na glukozę.

Następnie dodaj 60 miligramów rodu na proszek węglowy i wymieszaj z 40 miligramami oleju mineralnego. Przechowuj pastę w temperaturze czterech stopni Celsjusza, aby uzyskać wrażliwą na pH pastę węglową Wymieszaj 30% oleju mineralnego i 70% proszku grafitowego. Używając cienkiego kawałka plastiku jako kielni, zapakuj pastę do wnęki elektrody, aż uzyskasz gładką powierzchnię.

Powtórzyć z drugą czystą łodzią wagową, aż nadmiar pasty zostanie usunięty. Następnie umyj wodą dejonizowaną. Następnie umieść 20 mikrolitrową kroplę świeżo przygotowanego szybkiego niebieskiego roztworu na wypełnionej elektrodzie pasty.

Po 30-minutowym okresie inkubacji spłukać wodą dejonizowaną, aby uzyskać wrażliwą na mleczan pastę węglową. Połączone 2,5 miligrama rodu na węglu w proszku z 2,5 miligrama oksydazy mleczanowej. Na przemian pięć minut sonikacji i pięć minut wirowania przez pięć obrotów.

Przystąp do pakowania pasty do wnęki elektrody. Na koniec spłucz wodą dejonizowaną, aby wykryć mleczan. Zmierz odpowiedź chronologiczną i parametryczną czujnika i zarejestruj prąd po 15 sekundach, aby wykryć poziom glukozy.

Zmierz chronoandryczną odpowiedź czujnika, aby kolejno utworzyć krzywe kalibracyjne dla czujników mleczanu i glukozy. Dodaj odpowiedni analit przed pomiarami chronograficznymi i parametrycznymi. Alternatywnie, wykonuj pomiary chronologiczne i parametryczne o stałym potencjale podczas mieszania.

Pomiędzy każdym dodaniem analitu należy odczekać wystarczająco dużo czasu w celu ustabilizowania prądu. Aby monitorować pH, wykonuj cykliczne skany metryczne objętości i rejestruj pozycje wartości szczytowego potencjału oksydacyjnego, twórz krzywe kalibracyjne pH, mierząc położenie pikowego potencjału oksydacyjnego w zarejestrowanych cyklicznych woltogramach w serii znanych wartości pH. Proces konstruowania multipleksowanego czujnika opartego na mikroigłach rozpoczyna się od zaprojektowania układu mikroigłowego w SolidWorks, a następnie zaprojektowania struktur podporowych w magicznym RP 13.

Te skaningowe mikrofotografie elektronowe pokazują układ mikroigieł i pojedynczą mikroigłę w tej tablicy. Platforma detekcyjna czujnika opartego na mikroigłach jest tworzona za pomocą ablacji laserowej w celu stworzenia układów elektrod w płaskim, elastycznym, a następnie wypełnienia tych matryc pastą węglową. Przedstawiono reakcje elektrokatalityczne dla glukozy i mleczanu wraz z parametrami pracy do detekcji.

Ta typowa kalibracja pasty wrażliwej na mleczan z 15-sekundowymi skanami chronometrycznymi pokazuje każdy wzrost prądu odpowiadający dwumilimolowemu dodatkowi mleczanu. Podczas monitorowania stężenia glukozy stosuje się pojedynczy ciągły skan chronometryczny, kalibracja czujnika odbywa się poprzez zwiększenie stężenia glukozy, a następnie umożliwienie ustabilizowania się prądu. Ten schemat przedstawia reakcje elektrokatalityczne w celu wykrycia kwasowości tutaj, cykliczne gramy na wrażliwej na pH mikroigle w 0,1-molowym buforze fosforanowym są pokazane na czterech różnych roztworach o wartościach pH w zakresie od pięciu do ośmiu w przyrostach jednostkowych.

Ponieważ szczytowy potencjał oksydacyjny zmienia się wraz ze wzrostem wartości pH, zjawisko to jest wykorzystywane jako wskaźnik wartości pH. Po opanowaniu to urządzenie można prawidłowo wyprodukować w ciągu dwóch dni. Próbując tej procedury, należy pamiętać, że różne tempo węgla nie zachowa swojej selektywności, jeśli zostanie zmieszane ze sobą.

Po tej procedurze do układu elektrod można dodać dodatkowe selektywne tempo węgla w celu monitorowania innych analitów w skórze. Opracowanie tego urządzenia może utorować drogę naukowcom zajmującym się czujnikami ubieralnymi do przeprowadzania diagnozy medycznej i badania podstawowych pytań z zakresu nauk biomedycznych.