Name: Biochip z wieloma analitami (MAB) oparty na elektrodach jonoselektywnych w stanie stałym (ASSISE) do badań fizjologicznych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-04-18T08:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 3 s
Description: Poznaj metodę wytwarzania i kalibracji elektrod jonoselektywnych w stanie stałym (ASSISE) z polimerowym transduktorem przewodzącym. Technika ta umożliwia nieinwazyjne, wielokrotne pomiary aktywności jonów w czasie rzeczywistym w układach biologicznych.

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

Chcielibyśmy podziękować Programowi NASA Astrobiology Science and Technology Instrument Development (ASTID) za wsparcie finansowe (granty numery 103498 i 103692), Gale'owi Lockwoodowi z Birck Nantechnology Center na Uniwersytecie Purdue za wireconnection urządzeń MAB oraz Joon Hyeong Park za rysunek CAD komory przepływowej.

1. Przygotowanie roztworu do elektropolimeryzacji poli(3,4-etylenodioksytiofen):P oly(4-styrenosulfonianu sodu) (PEDOT:PSS) dla jonów H+ i CO32-
<ol>
	<li>Dodać 70 mg poli(4-styrenosulfonianu sodu) (Na+PSS-) do 10 ml wody dejonizowanej (DI) i mieszać aż do całkowitego rozproszenia (ok. 10 sekund).</li>
	<li>Dodać 10,7 μl 3,4-etylenodioksytiofenu (EDOT) do roztworu w 1.1 i wirować aż do całkowitego wymieszania roztworu.</li>
</ol>
2. Przygotowanie roztworu do elektropolimeryzacji poli(3,4-etylenodioksytiofen):Siarczan wapnia (PEDOT:CaSO4) dla jonów Ca2+
<ol>
	<li>Dodać 136 mg siarczanu wapnia (CaSO4) do 10 ml wody demineralizowanej i odwirować; roztwór nie rozproszy się całkowicie i będzie miał mleczną konsystencję.</li>
	<li>Dodać 10,7 μl EDOT do roztworu w 2.1 i wirować aż do całkowitego wymieszania.</li>
</ol>
3. Elektropolimeryzacja polimeru przewodzącego na bazie PEDOT
<ol>
	<li>Podstawa ogniwa C3 firmy Bioanalytical Systems Inc. (BASI) (rysunek 3) oraz potencjostat/galwanostat EC epsilon są używane do formowania ogniwa elektrochemicznego do elektropolimeryzacji. Umieść roztwór do elektropolimeryzacji EDOT:PSS w ogniwie elektrochemicznym i pęcherzyku azotu na 20 minut, aby usunąć rozpuszczony tlen.</li>
	<li>Teraz przypnij gazę platynową w pozycji przeciwelektrody ogniwa elektrochemicznego. Następnie przypnij MAB w pozycji elektrody roboczej ogniwa elektrochemicznego z elektrodami roboczymi skierowanymi w stronę gazy platynowej. Dostosuj głębokość MAB tak, aby tylko okrągłe elektrody były zanurzone w roztworze elektropolimeryzacyjnym PEDOT:PSS. Unikać kontaktu roztworu z kwadratowymi elektroklockami.</li>
	<li>Umieść elektrodę BASI nasyconą srebrem/chlorkiem srebra (Ag/AgCl) w pozycji elektrody odniesienia ogniwa elektrochemicznego. Upewnij się, że elektroda referencyjna nie znajduje się pomiędzy elektrodą roboczą a przeciwelektrodą.</li>
	<li>Do osadzania PEDOT: PSS: Pęcherzyk ogniwa elektrochemicznego przez 20 minut i użyj potencjostatu EC epsilon/galwanostatu, aby uruchomić pojedynczy cykliczny woltogram od 0 V do 1,1 V z szybkością skanowania 20 mV/s w skali ±100 μA.</li>
	<li>Do osadzania PEDOT:CaSO4: Pęcherzykować ogniwo elektrochemiczne przez 20 minut i użyć potencjostatu EC epsilon/galwanostatu do przeprowadzenia chronopotencjometrii przy 814 nA przez 30 minut.</li>
</ol>
4. Woltamperometria cykliczna koniugatów polimerowych na bazie PEDOT w K3Fe(CN)6
<ol>
	<li>Wykonaj kroki 3.1-3.3 powyżej.</li>
	<li>Potencjostat/galwanostat EC epsilon służy do wykonywania pojedynczych cyklicznych woltammogram od -653 mV do 853 mV z różnymi szybkościami skanowania (25, 50, 75, 100, l25, 150, 175, 200) mV/s w skali ±10 μA.</li>
</ol>
5. Protokół funkcjonalności powierzchni
<ol>
	<li>Osadzanie koniugatu polimeru przewodzącego specyficznego dla jonów będących przedmiotem zainteresowania, jak w kroku 3.</li>
	<li>Zastosuj membranę jonoselektywną, jak w kroku 6.</li>
</ol>
6. Zastosowanie membrany jonoselektywnej
<ol>
	<li>Wyśrodkuj MAB na uchwycie wirnika próżniowego.</li>
	<li>Umieść 100 μl membrany na środku MAB i uruchom.</li>
	<li>Membrana jonoselektywna typu spin-coat z powlekarką wirową przy 1 500 obr./min przez 30 sekund z 5-sekundowym stopniem narastania w górę iw dół.</li>
	<li>Odkurz wirujący MAB przez 30 minut i piecz frytki w piekarniku w temperaturze 70 °C przez 20 minut.</li>
</ol>
7. Kalibracja koniugatu polimeru przewodzącego PEDOT-PSS z membraną jonoselektywną pH i węglanową (CO32-)
<ol>
	<li>Kondycjonować MAB przez noc w 10 μM wodorowęglanu sodu (NaHCO3) i 5 mM chlorku potasu (KCl) w pożywce z algami.</li>
	<li>Włóż MAB do uchwytu na chipy mikroprzepływowej komórki przepływowej.</li>
	<li>Wstrzyknąć 5 ml roztworu testowego o początkowej wartości pH lub stężeniu (np. pH 4 lub 10 μM dla CO32-). Usuń bąbelki z uchwytu na wióry w komórce przepływowej.</li>
	<li>Umieść uchwyt na wióry komory przepływowej na uchwycie elektrycznym komory przepływowej.</li>
	<li>Otwórz oprogramowanie EC epsilon i wejdź w tryb potencjału obwodu otwartego (OP). Ustaw czas na 300 min, skalę napięcia na ± 1 V, a częstotliwość odcięcia na 10 kHz i zapisuj wartość co 2 sekundy.</li>
	<li>Poczekaj, aż MAB ustabilizuje się (poszukaj płaskiej linii) przed kontynuowaniem procesu kalibracji.</li>
	<li>Po ustabilizowaniu MAB przepłukać celę przepływową roztworem testowym i wstrzyknąć następne stężenie do kalibracji (pH 5 lub 25 μM CO32-). Upewnij się, że żadne pęcherzyki nie mogą dostać się do komory przepływowej. Powtórz kroki 7.5 i 7.6 dla stężeń pH 6, 7, 8 i 9 lub CO32- 50, 75, 100, 250, 500, 750 i 1 000 μM.</li>
	<li>Po upływie ostatniego stężenia usunąć MAB i wysuszyć powietrzem azotowym.</li>
	<li>Umieść MAB z powrotem w świeżym roztworze kondycjonującym do następnego użycia.</li>
</ol>
8. Kalibracja koniugatu polimeru przewodzącego PEDOT:CaSO4 w CaCl2
<ol>
	<li>Kondycjonować MAB przez noc w 7 ml 0,1 M CaCl2 i 10 μM NaNO3.</li>
	<li>Wykonaj czynności podobne do 7.2 - 7.10. W kroku 8.3 zastąpić roztwór testowy węglanowy początkowym stężeniem 0,01 mM CaCl2. Powtórzyć dla roztworu testowego o stężeniach 0,05, 0,1, 0,5, 1 i 10 mM.</li>
</ol>

<ol><li>Migdalski, J., Bas, B., Blaz, T., Golimowski, J., Lewenstam, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Miniaturized+and+Integrated+Galvanic+Cell+for+the+Potentiometric+Measurement+of+Ions+in+Biological+Liquids%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Solid+State+Electrochem%22%5BJournal%5D)">A Miniaturized and Integrated Galvanic Cell for the Potentiometric Measurement of Ions in Biological Liquids.</a> J. Solid State Electrochem. 13, 149-155 (2009).</li>
<li>Designing a Water-quality Monitor with Ion-selective-electrodes. Buehler, M. G., Kounaves, S. P., Martin, D. P. Proceedings of the IEEE Aerospace Conference, 1, 331-338 (2001).</li>
<li>Adamchuk, V. I., Lund, E. D., Sethuramasamyraja, B., Morgan, M. T., Doberman, A., Marx, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+Measurement+of+Soil+Chemical+Properties+on-the-go+using+Ion-selective-electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+Computers+and+Electronics+in+Agriculture%22%5BJournal%5D)">Direct Measurement of Soil Chemical Properties on-the-go using Ion-selective-electrodes.</a> Journal Computers and Electronics in Agriculture. 48 (3), 272-294 (2005).</li>
<li>Oelβner, W., Hermann, S., Kaden, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+Sensors+and+Sensor+Module+for+Studying+Biological+Systems+in+Space+Vehicles%5BTitle%5D)+AND+%22Aerospace+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Electrochemical Sensors and Sensor Module for Studying Biological Systems in Space Vehicles.</a> Aerospace Science and Technology. 1, 291-296 (1997).</li>
<li>Bobacka, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conducting+Polymer-based+Solid-state+Ion-selective+Electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Electroanalysis%22%5BJournal%5D)">Conducting Polymer-based Solid-state Ion-selective Electrodes.</a> Electroanalysis. 18 (1), 7-18 (2006).</li>
<li>Buck, R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBuck%2C+R+%22Ion+Selective+Electrodes+in+Analytical+Chemistry%22">Ion Selective Electrodes in Analytical Chemistry</a>. , Plenum Press. New York. (1980).</li>
<li>Nam, H., Cha, G. S. Chapter 18. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNam%2C+H+%22Biosensors+and+their+Applications%22">Biosensors and their Applications</a>. Yang, V. C., Ngo, T. T. , Kluwer Academic/Plenum Publishers. N.Y. (2000).</li>
<li>Anatova-Ivanova, S., Mattinen, U., Radu, A., Bobacka, J., Lewenstem, A., Migdalski, J., Danielewski, M., Diamond, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+Miniature+All-solid-state+Potentiometric+Sensing+System%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+B%22%5BJournal%5D)">Development of Miniature All-solid-state Potentiometric Sensing System.</a> Sensors and Actuators B. 146, 199-205 (2010).</li>
<li>Michalska, A., Galuszkiewicz, A., Ogonowska, M., Ocypa, M., Maksymiuk, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PEDOT+Films%3A+Multifunctional+Membranes+for+Electrochemical+Ion+sensing%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Solid+State+Electrochem%22%5BJournal%5D)">PEDOT Films: Multifunctional Membranes for Electrochemical Ion sensing.</a> J. Solid State Electrochem. 8, 381-389 (2004).</li>
<li>Bard, A. J., Faulkner, L. R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBard%2C+AJ+%22Electrochemical+Methods%3A+Fundamentals+and+Applications%22">Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications</a>. ed, 2nd , 2nd ed, Wiley. New York. (2000).</li>
<li>Claussen, J. C., Artiles, M. S., McLamore, E. S., Mohanty, S., Shi, J., Rickus, J., Fisher, T. S., Porterfield, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+Glutamate+Biosensing+with+Naanocube+and+Nanosphere+Augmented+Single-walled+Carbon+Nanotube+Networks%3A+A+Comparative+Study%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Chem%22%5BJournal%5D)">Electrochemical Glutamate Biosensing with Naanocube and Nanosphere Augmented Single-walled Carbon Nanotube Networks: A Comparative Study.</a> J. Mater. Chem. 21, 11224-11231 (2011).</li>
<li>Bobacka, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Potential+Stability+of+All-solid-state+Ion-selective+Electrodes+using+Conducting+Polymers+as+Ion-to-electron+Transducers%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Potential Stability of All-solid-state Ion-selective Electrodes using Conducting Polymers as Ion-to-electron Transducers.</a> Anal. Chem. 71, 4932-4937 (1999).</li>
<li>Lee, J. H., Yoon, I. J., Yoo, C. L., Pyun, H. J., Cha, G. S., Nam, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Potentiometric+Evaluation+of+Solvent+Polymeric+Carbonate-selective+Membranes+based+on+Molecular+Tweezer-type+Neutral+Carriers%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Potentiometric Evaluation of Solvent Polymeric Carbonate-selective Membranes based on Molecular Tweezer-type Neutral Carriers.</a> Anal. Chem. 72, 4694-4699 (2000).</li>
<li>Song, F., Ha, J., Park, B., Kwak, T. H., Kim, I. T., Nam, H., Cha, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((All-solid-state+Carbonate+Selective+Electrode+based+on+a+Molecular+Tweezer-type+Neutral+Carrier+with+Solvent-soluble+Conducting+Polymer+Solid+Contact%5BTitle%5D)+AND+%22Talanta%22%5BJournal%5D)">All-solid-state Carbonate Selective Electrode based on a Molecular Tweezer-type Neutral Carrier with Solvent-soluble Conducting Polymer Solid Contact.</a> Talanta. 57, 263-270 (2002).</li>
</ol>

Nie mamy nic do ujawnienia.

Biochip MAB składa się z ASSISE, które są zbudowane z ISM na szczycie sprzężonej warstwy transdukcji CP opartej na PEDOT na elektrodzie Pt, której połączenie przekształca interesujące stężenie jonów na mierzalny sygnał elektryczny. Stabilny potencjał elektrody jest definiowany zarówno przez warstwę CP, jak i warstwę ISM. Obie warstwy określają również żywotność MAB oraz jakość (szum, dryft) mierzonego sygnału elektrycznego.
PEDOT jest szczególnie atrakcyjny jako warstwa transdukcyjna zarówno z...

<table><tbody><tr><td>3,4-Etylenodioksytiofen</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>483028</td><td></td></tr><tr><td>Poli(4-styrenosulfonian sodu)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>243051</td><td></td></tr><tr><td>EC epsilon galwanostat/potencjostat</td><td>Bioanalytical Systems Inc.</td><td>e2P</td><td></td></tr><tr><td>Nasycona elektroda referencyjna Ag/AgCl</td><td>Bioanalytical Systems Inc.</td><td>MF-2052</td><td></td></tr><tr><td>Gaza Pt</td><td>Alfa Aesar</td><td>10283</td><td></td></tr><tr><td>Żelazocyjanek potasu</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P-8131</td><td></td></tr><tr><td>Azotan potasu</td><td>J.T. Baker</td><td>3190-01</td><td></td></tr><tr><td>Wodorowęglan sodu</td><td>Mallinckrodt/ Macron</td><td>7412-12</td><td></td></tr><tr><td>Węglan sodu</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S-7127</td><td></td></tr><tr><td>Chlorek wapnia</td><td>J.T. Baker</td><td>1311-01</td><td></td></tr><tr><td>Chlorek potasu</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P9541</td><td></td></tr><tr><td>Siarczan wapnia</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>237132</td><td></td></tr><tr><td>C3 stojak na ogniwa</td><td>Bioanalytical Systems Inc.</td><td>EF-1085</td><td></td></tr><tr>Uchwyt <td></td><td></td><td>na chip do ogniw przepływowych</td><td>Niestandardowy, dzięki uprzejmości NASA Ames</td></tr><tr>Oprawa <td></td><td></td><td>elektryczna ogniwa przepływowego</td><td>Niestandardowa, dzięki uprzejmości NASA Ames </td></tr><tr><td colspan="4">Tabela 2. Specjalne odczynniki i sprzęt.</td></tr></tbody></table>

biochip z wieloma analitami (mab) oparty na elektrodach jonoselektywnych w stanie stałym (assise) do badań fizjologicznych

Multi-analyte Biochip (MAB) Based on All-solid-state Ion-selective Electrodes (ASSISE) for Physiological Research

Zastosowania lab-on-a-chip (LOC) w badaniach środowiskowych, biomedycznych, rolniczych, biologicznych i kosmicznych wymagają elektrody jonoselektywnej (ISE), która wytrzyma długotrwałe przechowywanie w złożonych podłożach biologicznych 1-4. Elektroda jonoselektywna w stanie stałym (ASSISE) jest szczególnie atrakcyjna dla wyżej wymienionych zastosowań. Elektroda powinna charakteryzować się następującymi korzystnymi cechami: łatwą konstrukcją, niskimi kosztami utrzymania i (potencjałem) miniaturyzacji, co pozwoli na przetwarzanie wsadowe. Skonstruowano mikrofabrykowany ASSISE przeznaczony do ilościowego oznaczania jonów H+, Ca2+ i CO32-. Składa się z warstwy elektrody z metalu szlachetnego (tj. Pt), warstwy transdukcyjnej i warstwy membrany jonoselektywnej (ISM). Warstwa transdukcyjna służy do przekształcania zależnego od stężenia potencjału chemicznego membrany jonoselektywnej w mierzalny sygnał elektryczny.
Stwierdzono, że żywotność ASSISE zależy od utrzymania potencjału na granicy faz warstwy przewodzącej/membrany 5-7. Aby przedłużyć żywotność ASSISE, a tym samym utrzymać stabilne potencjały w warstwach międzyfazowych, zastosowaliśmy polimer przewodzący (CP) poli(3,4-etylenodioksytiofen) (PEDOT) 7-9 zamiast srebra/chlorku srebra (Ag/AgCl) jako warstwę przetwornika. Zbudowaliśmy ASSISE w formacie lab-on-a-chip, który nazwaliśmy biochipem z wieloma analitami (MAB) (rysunek 1).
Kalibracje w roztworach testowych wykazały, że MAB może monitorować pH (zakres operacyjny pH 4-9), CO32- (zakres pomiarowy 0,01 mM - 1 mM) i Ca2+ (zakres logarytmiczno-liniowy 0,01 mM do 1 mM). MAB dla pH zapewnia reakcję nachylenia zbliżoną do nernstiańskiej po prawie miesięcznym przechowywaniu w pożywce z glonów. Biochipy węglanowe wykazują profil potencjometryczny podobny do konwencjonalnej elektrody jonoselektywnej. Pomiary fizjologiczne wykorzystano do monitorowania aktywności biologicznej systemu modelowego, mikroalgi Chlorella vulgaris.
MAB daje przewagę pod względem rozmiaru, wszechstronności i możliwości multipleksowanego wykrywania analitów, dzięki czemu ma zastosowanie w wielu ograniczonych sytuacjach monitorowania, na Ziemi lub w kosmosie.
Projektowanie biochipów i metody eksperymentalne
Biochip ma wymiary 10 x 11 mm i 9 ASSISE oznaczonych jako elektrody robocze (WEs) i 5 Ag/AgCl elektrod referencyjnych (REs). Każda elektroda robocza (WE) ma średnicę 240 μm i jest równomiernie oddalona o 1,4 mm od RE o średnicy 480 μm. Elektrody te są połączone z elektrostykami o wymiarach 0,5 mm x 0,5 mm. Schemat pokazano na rysunku 2.
Metody cyklicznego woltamperometrii (CV) i osadzania galwanostatycznego są używane do elektropolimeryzacji folii PEDOT przy użyciu podstawki ogniwa C3 firmy Bioanalytical Systems Inc. (BASI) (Rysunek 3). Przeciwjon dla folii PEDOT jest dostosowany do interesującego nas jonu analitowego. PEDOT z przeciwjonem poli(styrenosulfonianu) (PEDOT / PSS) jest stosowany do H+ i CO32-, podczas gdy jeden z siarczanem (dodawany do roztworu jako CaSO4) jest używany do Ca2+. Właściwości elektrochemiczne WE pokrytego PEDOT są analizowane przy użyciu CV w roztworze redoks (tj. 2 mM żelazocyjanku potasu (K3Fe(CN)6)). Na podstawie profilu CV wykorzystano analizę Randlesa-Sevcika do określenia powierzchni efektywnej 10. Powlekanie wirowe przy 1,500 obr./min służy do odlewania membran jonoselektywnych (ISM) o grubości ~2 μm na elektrody robocze MAB (WE).
MAB znajduje się w mikroprzepływowej komorze przepływowej wypełnionej 150 μl objętości medium z glonów; podkładki kontaktowe są elektrycznie podłączone do systemu BASI (Rysunek 4). Aktywność fotosyntetyczna Chlorella vulgaris jest monitorowana w warunkach oświetlenia i ciemności otoczenia.

Przykład wyniku cyklicznej woltamperometrii (CV) dla PEDOT:PSS oraz odpowiadający mu katodowy prąd szczytowy (ip) w funkcji pierwiastka z prędkości skanowania (v1/2) przedstawiono odpowiednio na Ryc. 5a oraz 5b. Wyniki dla PEDOT:CaSO4 przy różnych prędkościach skanowania oraz odpowiadający im katodowy prąd szczytowy nie zostały przedstawione. Na podstawie analizy równania Randlesa-Sevcika 10 ustalono, że efektywne powierzchnie...

Elektrody jonoselektywne (ASSISE) w całości w stanie stałym, zbudowane z przetwornika z polimeru przewodzącego (CP), zapewniają kilka miesięcy funkcjonalnego życia w płynnych mediach. W tym miejscu opisujemy proces produkcji i kalibracji ASSISE w formacie lab-on-a-chip. Wykazano, że ASSISE zachował profil nachylenia zbliżony do nernstiańskiego po długotrwałym przechowywaniu w złożonych pożywkach biologicznych.

Biochip z wieloma analitami (MAB) oparty na elektrodach jonoselektywnych w stanie stałym (ASSISE) do badań fizjologicznych

Lab-on-a-chip (LOC) applications in environmental, biomedical, agricultural, biological, and spaceflight research require an ion-selective electrode (ISE) ...

Ogólnym celem tej procedury jest funkcjonalizacja elektrody jonoselektywnej w stanie stałym zarówno do kationu, jak i detekcji jonów Pierwsza elektropolimeryzacja. Przewodząca warstwa przetwornika polimerowego na elektrodach roboczych powłoki spinowej MAB, jonoselektywna warstwa membrany i kondycjonuje biochipy przez noc, aby aktywować membranę jonoselektywną. Teraz w komorze celi przepływowej podłącz podkładki kontaktowe do roztworu do pomiaru potencjału trójelektrodowego BASSI do pomiaru statycznego wtłaczania do komory.Usuwając niechciane pęcherzyki, ostatecznie można przeprowadzić kalibrację chipa MAB do interesujących jonów, a sygnał wyjściowy z MAB być rejestrowany w czasie rzeczywistym. W przeciwieństwie do tradycyjnych technologii mikroelektrod i sond do znakowania radiowego, wszystkie elektrody jonoselektywne w stanie stałym są nieinwazyjne i mogą być multipleksowane w celu pomiarów aktywności jonów w czasie rzeczywistym oraz modelowania systemów biologicznych i fizjologicznych. Po raz pierwszy wpadliśmy na pomysł wykonania tej metody podczas udziału w badaniach astrobiologicznych, które wymagają ograniczonej przestrzeni do wykonania pomiarów fizjologicznych.June Hume Park, studentka w ośrodku wykrywającym fizjologiczne liście bourbona, pomoże mi w demonstracji tworzenia ogniwa elektrochemicznego do elektropolimeryzacji. Użyj podstawki pod ogniwo Bassi C3 i statystyki potencjałów EC epsilon galvan stat. Umieść roztwór do elektropolimeryzacji w ogniwie elektrochemicznym, a następnie bąbelkuj azot przez 20 minut, aby usunąć rozpuszczony tlen.Teraz przypnij przeciwelektrodę z gazy platynowej do ogniwa elektrochemicznego w pozycji przeciwelektrody. Następnie przypnij MAB w pozycji elektrody roboczej lub pozycji środkowej ogniwa elektrochemicznego z elektrodami roboczymi skierowanymi w stronę gazy platynowej, wyreguluj głębokość MAB tak, aby tylko elektrody okrągłe były zanurzone w roztworze do elektropolimeryzacji. Unikanie kontaktu roztworu z kwadratowymi elektroklockami stykowymi.Następnie umieść elektrodę nasyconą bassi w pozycji elektrody odniesienia ogniwa elektrochemicznego. Upewnij się, że elektroda referencyjna nie dotyka elektrody roboczej i przeciwelektrody. Następnie, korzystając z potencjałów EC epsilon, Stat gal Vanos stat, uruchom pojedynczy gram cykliczny od zera do 1,1 V z szybkością skanowania 20 miliwoltów na sekundę w skali plus minus 100 mikroampu.W celu wykrycia wapnia należy przeprowadzić osadzanie siarczanu wapnia PDO na pęcherzyku MAB, roztworze e. plus siarczan wapnia przez 20 minut. Aby scharakteryzować powierzchnie pdot, należy użyć cyklicznej telemetrii koniugatów polimerowych opartych na pdot.W dwumilimolowym cyjanku potasu uruchom pojedyncze cykliczne gramy od minus 653 miliwoltów do 853 miliwoltów z różnymi szybkościami skanowania na środku skali plus minus 10 mikrona multianalit bio chipp na uchwycie wirnika próżniowego, umieść membranę o pojemności 100 mikrolitrów na środku MAB i uruchom pomiar. Następnie powij membranę jonoselektywną przy 1 500 obr./min przez 30 sekund Z pięciosekundowym wzrostem w górę iw dół, odkurz MAB pokryty spinem przez 30 minut. Następnie piecz frytki w piekarniku o temperaturze 70 stopni Celsjusza przez 20 minut.Kondycjonuj MAB przez noc w 10 mikromolowym wodorowęglanie sodu i pięciomilimolowym chlorku potasu w pożywce z algami. Teraz włóż MAB do uchwytu chipa mikroprzepływowej komórki przepływowej. Wstrzyknąć pięć mililitrów roztworu testowego o odpowiedniej początkowej wartości pH lub stężeniu.Usuń wszelkie pęcherzyki z uchwytu na wióry komory przepływowej i umieść uchwyt na wióry w komórce przepływowej na uchwycie elektrycznym komory przepływowej. Następnie otwórz oprogramowanie EC epsilon i wejdź w tryb potencjału obwodu otwartego. Ustaw czas na 300 minut, skalę napięcia na plus minus jeden wolt, częstotliwość odcięcia na 10 kiloherców, a także rejestruj wartość co dwie sekundy.Poczekaj, aż MAB ustabilizuje się przed kontynuowaniem procesu kalibracji. Następnie przepłukać celę przepływową roztworem testowym i wstrzyknąć następne stężenie do kalibracji. Upewnij się, że żadne pęcherzyki nie mogą dostać się do komory przepływowej.Powtórzyć pomiary dla pozostałych próbek krzywej kalibracyjnej po ostatnim przebiegu. Usuń MAB i wysusz go powietrzem azotowym. Umieść MAB z powrotem w świeżym roztworze kondycjonującym do następnego dnia.Do kalibracji MAB i chlorku wapnia należy skonfigurować MAB za pomocą koniugatu polimeru przewodzącego siarczanu wapnia pdot i selektywnej membrany wapniowej w 0,1 molowym chlorku wapnia i 10 mikromolowym azotanie sodu. Następnie zastąp roztwory testowe pH lub węglanowe początkowym stężeniem 0,01 milimolowego chlorku wapnia. Powtórzyć dla pozostałych stężeń roztworu badanego.Dane te pokazują cykliczną woltę pdot PSS i odpowiadający mu katharsis prąd szczytowy w funkcji szybkości skanowania. Analiza subiczna Randalla określa efektywną powierzchnię 4,4 razy 10 do minus 11 centymetra kwadratowego dla kontaktu ciała stałego bez membrany jonoselektywnej. Jako test zdolności wszystkich półprzewodnikowych ISE do uzyskiwania pomiarów w rzeczywistym środowisku hodowli komórkowych.ISE kalibrowano w pożywce Lgal o pH od czterech do dziewięciu po 20 dniach przechowywania w pożywce lgal. Tutaj PDO PSS kalibrowano w roztworze węglanowym o zakresie stężeń od 0,01 milimola do jednego milimola zarówno w pożywce biologicznej lgal, jak i pożywce biologicznej lgal buforowanej przy pH 8,5. Zwrócić uwagę na zmianę stężenia wraz ze zmniejszeniem nachylenia za pomocą roztworu buforowego.Elektroda węglanowa selektywna jest zależna od pH, a wzrost napięcia koreluje ze wzrostem ilości węglanów. Ponieważ pomiary są wykonywane przy pH 7,8, większość gatunków jest w postaci wodorowęglanów, pomiary stężenia węglanów za pomocą modelu biologicznego chlorella vulgaris w świetle otoczenia i ciemności wykazują zmianę o 30 miliwoltów, a kontrola z samymi pożywkami z glonów nie wykazuje odpowiedzi wskazującej na funkcjonalny biochipp. Te MAB ISE są oparte na PPSS w roztworze chlorku wapnia o rosnącym stężeniu, profilu nachylenia zbliżonym do nian dla kationu dwuwartościowego przy 30 miliwoltach na dekadę.Zmiana stężenia wapnia zostanie wykorzystana do pomiaru poziomu prądu wapnia w kiełkującej paproci. Podejście to ma zastosowanie w biologii, rolnictwie i medycynie do badania mechanizmów biomolekularnych obejmujących transport jonów i elektrofizjologię i sygnalizację komórkową oraz systemy roślinne i zwierzęce.

multi-analyte-biochip-mab-based-on-all-solid-state-ion-selective

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Wieloanalitowy Biochip (MAB) Oparty na Elektrodach Jonoselektywnych typu All-solid-state (ASSISE) do Badań Fizjologicznych

System biosensingu z modulacją magnetyczną jest wykorzystywany do szybkiego, czułego i prostego wykrywania analiz biologicznych, takich jak cząsteczki DNA i białka.

Szybka homogeniczna detekcja w testach biologicznych z wykorzystaniem systemu biosensingu z modulacją magnetyczną

Tutaj prezentujemy metodę elektrofizjologiczną opartą na solidnych membranach z naciskiem na jej zastosowania do charakterystyki elektrogenicznych transporterów membranowych.

Wprowadzenie do elektrofizjologii opartej na membranach podpartych ciałem stałym

W tym artykule prezentujemy mikroprzepływowy chip do analizy pojedynczych komórek. Umożliwia ilościowe oznaczanie wewnątrzkomórkowych białek, enzymów, kofaktorów i drugich przekaźników za pomocą testów fluorescencyjnych lub testów immunologicznych.

Mikroprzepływowy chip do wszechstronnej analizy chemicznej pojedynczych komórek

Prezentujemy mikroprzepływowy biochip elektrochemiczny do wykrywania hybrydyzacji DNA. Po funkcjonalizacji sondy ssDNA bada się swoistość, czułość i granicę wykrywalności za pomocą komplementarnych i niekomplementarnych celów ssDNA. Wyniki ilustrują wpływ zdarzeń hybrydyzacji DNA na układ elektrochemiczny, przy granicy wykrywalności wynoszącej 3,8 nM.

Mikroprzepływowy biochip elektrochemiczny do bezznacznikowej analizy hybrydyzacji DNA

Przedstawiono dynamiczny pomiar jonów chlorkowych. Czas przejścia elektrody Ag/AgCl, podczas techniki chronopotencjometrycznej, może dać stężenie jonów chlorkowych w elektrolicie. Ta metoda nie wymaga stabilnej konwencjonalnej elektrody referencyjnej.

Dynamiczny pomiar elektrochemiczny jonów chlorkowych

Wiele urządzeń mikroprzepływowych zostało opracowanych do użytku w badaniach nad elektrotaksją. Jednak żaden z tych chipów nie pozwala na efektywne badanie jednoczesnego wpływu substancji chemicznych i pola elektrycznego (EF) na komórki. Opracowaliśmy urządzenie na bazie polimetakrylanu metylu, które zapewnia lepiej kontrolowany współistniejący ślad węglowy i stymulację chemiczną do wykorzystania w badaniach nad elektrotaksją.

Badania elektrotaktyczne komórek raka płuc przy użyciu wielokanałowego układu mikroprzepływowego o podwójnym polu elektrycznym

Ten manuskrypt opisuje, jak przygotować płynowe biochipy z komórkami nabłonkowymi skrzeli pstrąga tęczowego do użycia w przenośnym czujniku impedancji podłoża elektrycznego ogniwa.  Opisano również protokół przeprowadzania szybkiego testu toksyczności wody pitnej za pomocą czujnika.

Przygotowanie i testowanie opartych na impedancji biochipów fluidycznych z ogniwami RTgill-W1 do szybkiej oceny próbek wody pitnej pod kątem toksyczności

Opisujemy tutaj protokoły pomiaru powinowactwa i kinetyki wiązania przeciwciało-antygen przy użyciu czterech powszechnie używanych platform biosensorów.

Oznaczanie kinetyki wiązania przeciwciało-antygen o wysokim powinowactwie przy użyciu czterech platform biosensorowych

Platforma mikroprzepływowego biosensoru została zaprojektowana i wykonana przy użyciu taniej technologii fotorezystu z suchą folią do szybkiej i czułej kwantyfikacji różnych analitów. Ten jednorazowy system pozwala na elektrochemiczny odczyt testów enzymatycznych immobilizowanych na chipie za pomocą techniki stop-flow.

Elektrochemiczna platforma biosensorów mikroprzepływowych oparta na suchym filmie fotorezystu: produkcja urządzenia, przygotowanie testu na chipie i obsługa systemu

Demonstrujemy technologię chipową do wykonywania testów immunologicznych typu sandwich bez reaktywności krzyżowej, po prostu pstrykając dwa slajdy. Aparat zatrzaskowy służy do niezawodnego przenoszenia odczynników z mikromacierzy do mikromacierzy. Chip zatrzaskowy może być stosowany do wszelkich reakcji biochemicznych wymagających kolokalizacji różnych odczynników bez zanieczyszczenia krzyżowego.

Snap Chip do multipleksowanych testów immunologicznych typu sandwich wolnych od reaktywności krzyżowej i Spotterów

Ten artykuł proponuje nową generację wieloparametrycznych platform analitycznych o zwiększonej przepustowości do charakterystyki podzbiorów pęcherzyków zewnątrzkomórkowych. Metoda opiera się na połączeniu multipleksowanych metod biodetekcji z analizami metrologicznymi i morfomechanicznymi za pomocą mikroskopii sił atomowych, w połączeniu ze spektroskopią Ramana, w celu kwalifikacji celów pęcherzykowych uwięzionych na biochipie mikromacierzy.

Multimodalna platforma analityczna na multipleksowanym chipie do obrazowania powierzchniowego rezonansu plazmonowego do analizy podzbiorów pęcherzyków zewnątrzkomórkowych

Poznaj metodę wytwarzania i kalibracji elektrod jonoselektywnych w stanie stałym (ASSISE) z polimerowym transduktorem przewodzącym. Technika ta umożliwia nieinwazyjne, wielokrotne pomiary aktywności jonów w czasie rzeczywistym w układach biologicznych.

Biochip z wieloma analitami (MAB) oparty na elektrodach jonoselektywnych w stanie stałym (ASSISE) do badań fizjologicznych

Przeglądaj więcej filmów