Name: Wysokowydajna platforma oparta na impedancji do wykrywania szybkości parowania (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-17T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 39 s
Description: Poznaj impedancyjną metodę pomiaru szybkości parowania roztworów w chemii analitycznej. Technika oferuje szybszą detekcję, wysoką czułość przy małych próbkach i możliwość równoległych pomiarów.

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

Ta praca była sponsorowana przez Ministerstwo Nauki i Technologii Tajwanu, w ramach grantów o numerach MOST 104-2221-E-241-001-MY3 i MOST 105-2627-B-005-002.

1. Eksperymentalny moduł chipa
<ol>
	<li>Wytworzenie chipu z elektrodą z tlenku indu i cyny (ITO) za pomocą fotolitografii i procesów chemicznego trawienia na mokro
	<ol>
		<li>Nabyć komercyjnie podłoże ITO (370 mm x 480 mm x 0,5 mm (D x S x W)) z warstwą ITO o grubości 2 600 Å (patrz Lista Materiałów). Przyciąć podłoże ITO do wymiarów 90 mm x 90 mm x 0,5 mm za pomocą przecinaka do szkła w celu przygotowania procesu wzorowania elektrod ITO w 4-calowym naświetlaczu.</li>
		<li>Użyć myjki ultradźwiękowej do oczyszczenia szkła ITO najpierw w acetonie, a następnie w wodzie dejonizowanej, przez 15 min w każdym z roztworów. Osuszyć szkło ITO czystym suchym powietrzem.</li>
		<li>Nanieść 5 ml pozytywnego fotorezystu na powierzchnię szkła ITO.</li>
		<li>Użyć wirówki do powlekania z prędkością 500 x g przez 30 sec, aby uzyskać jednolitą warstwę fotorezystu. Następnie wypiekać na płycie grzejnej w temperaturze 90 °C przez 5 min, aby odparować nadmiar rozpuszczalnika z fotorezystu.</li>
		<li>Naświetlać szkło ITO światłem ultrafioletowym o mocy 14 mW i długości fali 436 nm przez 3,1 sec przez foliową maskę z zaprojektowanym wzorem (patrz Lista Materiałów).</li>
		<li>Zanurzyć próbkę w 60 ml roztworu wywołującego w temperaturze 23 °C przez 30 sec w celu wywołania wzorowanych ścieżek. Następnie wypiekać na płycie grzejnej w temperaturze 120 °C przez 10 min, aby utwardzić fotorezyst i poprawić jego adhezję.</li>
		<li>Zanurzyć próbkę na 3 min w 60 ml roztworu trawiącego w temperaturze 80 °C, aby wytrawić niechronioną warstwę ITO.</li>
		<li>Zanurzyć próbkę na 1 min w 60 ml acetonu, aby usunąć fotorezyst z powierzchni szkła ITO.</li>
		<li>Przyciąć szkło ITO do wymiarów 62 mm x 35 mm za pomocą przecinaka do szkła, aby uzyskać eksperymentalny chip z elektrodą ITO (Rysunek 1).</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Schemat chipa mikroprzepływowego z elektrodami, 62x35 mm, do zastosowań lab-on-a-chip." src="/files/ftp_upload/54575/54575fig1.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rycina 1"> 
Rycina 1: Chip z elektrodami ITO. Przedstawiono wykonany chip ITO z 8 parami ścieżek z naniesionym wzorem elektrod. Na krawędzi bocznej znajduje się 15 elektrod o wymiarach 2 mm x 8 mm, a dwie centralne ścieżki dzielą tę samą elektrodę. Odległość między każdą parą palców elektrod w studni testowej wynosi 7 mm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54575/54575fig1large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<ol start="2">
	<li>Konstrukcja eksperymentalnego modułu chipa
	<ol>
		<li>Oczyść komercyjną silikonową matrycę 8-dołkową w myjce ultradźwiękowej, jak pokazano na Rysunku 2, najpierw detergentem, następnie wodą dejonizowaną, potem 95% etanolem i ponownie wodą dejonizowaną, przez 15 min w każdym etapie.</li>
		<li>Osusz silikonową matrycę 8-dołkową, przedmuchując ją czystym, suchym powietrzem.</li>
		<li>Dociśnij silikonową matrycę 8-dołkową do chipa ITO, aby utworzyć eksperymentalny moduł chipa (Rysunek 3). Mocno połącz matrycę silikonową z chipem ITO.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Struktura siatki mikropłytki, wymiary formy silikonowej, sprzęt laboratoryjny, analiza pomiarowa." src="/files/ftp_upload/54575/54575fig2.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rycina 2"> 
Rycina 2: Silikonowa matryca otworów. Komercyjna silikonowa matryca 8-dołkowa pozwala na jednoczesne umieszczenie 8 badanych próbek. Rozmiar każdego otworu wynosi 11 mm x 8 mm x 8,5 mm (D x S x W). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54575/54575fig2large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Silikonowa studnia na chipie ITO do analizy elektrochemicznej; schemat przedstawiający układ eksperymentalny." src="/files/ftp_upload/54575/54575fig3.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rycina 3"> 
Rycina 3: Eksperymentalny moduł chipa. Chip z elektrodą ITO jest połączony z 8-dołkową matrycą silikonową, tworząc eksperymentalny moduł chipa. Adhezja między matrycą silikonową a chipem ITO jest silna. W związku z tym matryca silikonowa i chip ITO mogą być ze sobą trwale połączone do użytku bez zastosowania żadnej substancji klejącej. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54575/54575fig3large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
2. Pomiar impedancji
<ol>
	<li>Podłączyć komputer osobisty, wzmacniacz lock-in oraz przekaźnik przełączający, aby utworzyć moduł odczytu impedancji, zgodnie z Rysunkiem 4.</li>
</ol>
<img alt="Układ przekaźnika przełączającego i wzmacniacza lock-in; schemat przetwarzania sygnałów z wykorzystaniem chipa i komputera PC." src="/files/ftp_upload/54575/54575fig4.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rycina 4"> 
Rycina 4: Schemat aparatury opartej na pomiarze impedancji. Moduł odczytu impedancji składa się ze wzmacniacza lock-in, przekaźnika przełączającego oraz komputera osobistego. Komercyjny fazoczuły wzmacniacz lock-in służy do wysyłania i odbierania sygnałów elektrycznych. Własnoręcznie wykonany układ przekaźnika przełączającego, łączący różne chipy ITO, służy do określenia, która studnia i który chip ITO mają zostać przebadane. Do przekaźnika można podłączyć łącznie 6 chipów, co pozwala na badanie 48 próbek w trybie współdzielenia czasu. Opór w fazie rzeczywistej oraz przesunięcie fazowe sygnału badanego roztworu są rejestrowane w czasie rzeczywistym na komputerze osobistym przez cały proces odparowywania. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54575/54575fig4large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<ol start="2">
	<li>Umieść moduł układu eksperymentalnego w gnieździe przekaźnika przełączającego.</li>
	<li>Wprowadź parametry w programie komputerowym. Wpisz częstotliwość sygnału (1 kHz), określony numer studni (0-7), cykl wykonania (100) oraz nazwę pliku (HA).</li>
</ol>
3. Eksperymenty z odparowaniem
<ol>
	<li>Przygotować cztery roztwory kwasu hialuronowego o objętości 2,5 ml o stężeniach 0, 0,05, 0,5 oraz 1 w/v% w wodzie. Umieścić każdą 2,5 ml próbkę roztworu w fiolce o wymiarach 14,75 mm x 45 mm x 8 mm (średnica zewnętrzna x wysokość x średnica wewnętrzna).</li>
	<li>Dla każdego roztworu dodać 0,5 ml próbki do pojedynczej studni modułu chipa ITO.</li>
	<li>Zważyć i zapisać masę początkową każdej fiolki za pomocą wagi elektronicznej.</li>
	<li>Uruchomić program komputerowy, aby automatycznie mierzyć i rejestrować w czasie rzeczywistym rezystancję w fazie oraz przesunięcie fazowe sygnału we wskazanych studniach chipa ITO.</li>
	<li>Rozpocząć eksperymenty z odparowywaniem jednocześnie w tym samym miejscu, stosując zarówno metodę ważenia, jak i metodę impedancyjną.</li>
	<li>W wyznaczonych odstępach czasu zważyć i zapisać masę każdej fiolki za pomocą wagi elektronicznej.</li>
	<li>Przeanalizować dane zebrane metodą ważenia oraz metodą impedancyjną.19</li>
</ol>

<ol><li>Francis, G. W., Bui, Y. T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Changes+in+the+composition+of+aromatherapeutic+Citrus+oils+during+evaporation%5BTitle%5D)+AND+%22Evid.-based+Complement+Altern.+Med%22%5BJournal%5D)">Changes in the composition of aromatherapeutic Citrus oils during evaporation.</a> Evid.-based Complement Altern. Med. 2015 (421695), 1-6 (2015).</li>
<li>Ochiai, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extension+of+a+dynamic+headspace+multi-volatile+method+to+milliliter+injection+volumes+with+full+sample+evaporation%3A+application+to+green+tea%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chromatogr.+A%22%5BJournal%5D)">Extension of a dynamic headspace multi-volatile method to milliliter injection volumes with full sample evaporation: application to green tea.</a> J. Chromatogr. A. 1421, 103-113 (2015).</li>
<li>Zribi, W., Aragues, R., Medina, E., Faci, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficiency+of+inorganic+and+organic+mulching+materials+for+soil+evaporation+control%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Tillage+Res%22%5BJournal%5D)">Efficiency of inorganic and organic mulching materials for soil evaporation control.</a> Soil Tillage Res. 148, 40-45 (2015).</li>
<li>Chang, B. Y., Park, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+impedance+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Electrochemical impedance spectroscopy.</a> Annu. Rev. Anal. Chem. 3, 207-229 (2010).</li>
<li>Brooks, E. K., Tobias, M. E., Yang, S., Bone, L. B., Ehrensberger, M. T. Influence of MC3T3-E1 preosteoblast culture on the corrosion of a T6-treated AZ91 alloy. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBrooks%2C+EK+%22J.+Biomed.+Mater.+Res.+Part+B%22">J. Biomed. Mater. Res. Part B</a>. 104 (2), 253-262 (2016).</li>
<li>Tabrizi, M. A., Shamsipur, S., Farzin, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+high+sensitive+electrochemical+aptasensor+for+the+determination+of+VEGF165+in+serum+of+lung+cancer+patient%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens.+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">A high sensitive electrochemical aptasensor for the determination of VEGF165 in serum of lung cancer patient.</a> Biosens. Bioelectron. 74, 764-769 (2015).</li>
<li>Tran, T. B., Nguyen, P. D., Baek, C., Min, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+dual-sensing+method+for+real-time+quantitative+monitoring+of+cell-secreted+MMP-9+and+cellular+morphology+during+migration+process%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens.+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Electrical dual-sensing method for real-time quantitative monitoring of cell-secreted MMP-9 and cellular morphology during migration process.</a> Biosens. Bioelectron. 77, 631-637 (2016).</li>
<li>Kruger, A. J., Krieg, H. M., van der Merwe, J., Bessarabov, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+MEA+manufacturing+parameters+using+EIS+for+SO2+electrolysis%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Hydrog.+Energy%22%5BJournal%5D)">Evaluation of MEA manufacturing parameters using EIS for SO2 electrolysis.</a> Int. J. Hydrog. Energy. 39 (32), 18173-18181 (2014).</li>
<li>Guler, Z., Sarac, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+impedance+and+spectroscopy+study+of+the+EDC%2FNHS+activation+of+the+carboxyl+groups+on+poly%28%CE%B5-caprolactone%29%2Fpoly%28m-anthranilic+acid%29+nanofibers%5BTitle%5D)+AND+%22Express+Polym.+Lett%22%5BJournal%5D)">Electrochemical impedance and spectroscopy study of the EDC/NHS activation of the carboxyl groups on poly(ε-caprolactone)/poly(m-anthranilic acid) nanofibers.</a> Express Polym. Lett. 10 (2), 96-110 (2016).</li>
<li>Xi, X., Si, G., Nie, Z., Ma, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+behavior+of+tungsten+ions+from+WC+scrap+dissolution+in+a+chloride+melt%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochim.+Acta%22%5BJournal%5D)">Electrochemical behavior of tungsten ions from WC scrap dissolution in a chloride melt.</a> Electrochim. Acta. 184, 233-238 (2015).</li>
<li>Olejnik, A., Goscianska, J., Zielinska, A., Nowak, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stability+determination+of+the+formulations+containing+hyaluronic+acid%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Cosmetic+Sci%22%5BJournal%5D)">Stability determination of the formulations containing hyaluronic acid.</a> Int. J. Cosmetic Sci. 37, 401-407 (2015).</li>
<li>Marcellin, E., Steen, J. A., Nielsen, L. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Insight+into+hyaluronic+acid+molecular+weight+control%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Microbiol.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Insight into hyaluronic acid molecular weight control.</a> Appl. Microbiol. Biotechnol. 98, 6947-6956 (2014).</li>
<li>Laurent, T. C., Laurent, U. B. G., Fraser, J. R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+structure+and+function+of+hyaluronan%3A+An+overview%5BTitle%5D)+AND+%22Immunol.+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">The structure and function of hyaluronan: An overview.</a> Immunol. Cell Biol. 74 (2), A1-A7 (1996).</li>
<li>Papakonstantinou, E., Roth, M., Karakiulakis, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyaluronic+acid%3A+A+key+molecule+in+skin+aging%5BTitle%5D)+AND+%22Derm.-Endocrinol%22%5BJournal%5D)">Hyaluronic acid: A key molecule in skin aging.</a> Derm.-Endocrinol. 4 (3), 253-258 (2012).</li>
<li>Sze, J. H., Brownlie, J. C., Love, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biotechnological+production+of+hyaluronic+acid%3A+A+mini+review%5BTitle%5D)+AND+%223+Biotech%22%5BJournal%5D)">Biotechnological production of hyaluronic acid: A mini review.</a> 3 Biotech. 6, 67(2016).</li>
<li>Lin, C. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+detection+of+%CE%B21+integrin+expression+on+MG-63+cells+using+electrochemical+impedance+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens.+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Real-time detection of β1 integrin expression on MG-63 cells using electrochemical impedance spectroscopy.</a> Biosens. Bioelectron. 28 (1), 221-226 (2011).</li>
<li>Hsiao, S. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical-free+and+reusable+cellular+analysis%3A+Electrochemical+impedance+spectroscopy+with+a+transparent+ITO+culture+chip%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Technol.+Hum.+Interact%22%5BJournal%5D)">Chemical-free and reusable cellular analysis: Electrochemical impedance spectroscopy with a transparent ITO culture chip.</a> Int. J. Technol. Hum. Interact. 8 (3), 1-9 (2012).</li>
<li>Lin, Y. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+real-time+impedance-sensing+chip+for+the+detection+of+emulsion+phase+separation%5BTitle%5D)+AND+%22Electrophoresis%22%5BJournal%5D)">A real-time impedance-sensing chip for the detection of emulsion phase separation.</a> Electrophoresis. 34 (12), 1743-1748 (2013).</li>
<li>Lin, Y. S., Chen, C. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+evaporation+detection+system+using+an+impedance+sensing+chip%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">A novel evaporation detection system using an impedance sensing chip.</a> Analyst. 139 (22), 5781-5784 (2014).</li>
<li>Tseng, S. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene-based+chips+fabricated+by+ultraviolet+laser+patterning+for+anelectrochemical+impedance+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Sens.+Actuator+B-Chem%22%5BJournal%5D)">Graphene-based chips fabricated by ultraviolet laser patterning for anelectrochemical impedance spectroscopy.</a> Sens. Actuator B-Chem. 226, 342-348 (2016).</li>
<li>Pavicic, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficacy+of+cream-based+novel+formulations+of+hyaluronic+acid+of+different+molecular+weights+in+anti-wrinkle+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Drugs+Dermatol%22%5BJournal%5D)">Efficacy of cream-based novel formulations of hyaluronic acid of different molecular weights in anti-wrinkle treatment.</a> J. Drugs Dermatol. 10 (9), 990-1000 (2011).</li>
<li>Gotoh, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+the+molecular+weight+of+hyaluronic+acid+and+its+action+mechanisms+on+experimental+joint+pain+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Rheum.+Dis%22%5BJournal%5D)">Effects of the molecular weight of hyaluronic acid and its action mechanisms on experimental joint pain in rats.</a> Ann. Rheum. Dis. 52 (11), 817-822 (1993).</li>
<li>Saettone, M. F., Nannipieri, E., Cervetto, L., Eschini, N., Carelli, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+impedance+changes+and+water+content+in+O%2FW+emulsions+during+evaporation%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Cosmetic+Sci%22%5BJournal%5D)">Electrical impedance changes and water content in O/W emulsions during evaporation.</a> Int. J. Cosmetic Sci. 2 (2), 63-75 (1980).</li>
<li>Fernandez-Sanchez, C., McNeil, C. J., Rawson, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+impedance+spectroscopy+studies+of+polymer+degradation%3A+application+to+biosensor+development%5BTitle%5D)+AND+%22Trac-Trends+Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Electrochemical impedance spectroscopy studies of polymer degradation: application to biosensor development.</a> Trac-Trends Anal. Chem. 24 (1), 37-48 (2005).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Krytycznym etapem pomiaru parowania w tej detekcji opartej na impedancji jest przygotowanie testowanych roztworów. Woda dejonizowana nie może być używana ze względu na jej ogromną impedancję. Zamiast tego woda z kranu zawierająca jony przewodzące została użyta do przygotowania roztworów kwasu hialuronowego do eksperymentów. Jednak właściwości elektryczne wody z kranu nie były stałe dla użytku. Dlatego normalizacja, taka jak względna szybkość parowania do wody w tym badaniu, została przyjęta j...

Parowanie jest rodzajem parowania cieczy i występuje wzdłuż granicy faz gaz-ciecz zbiorowego zbiornika wodnego. Cząsteczki wody w pobliżu powierzchni stają się zdolne do ucieczki z cieczy w wyniku zderzenia cząsteczek wody. Szybkość parowania jest ważnym kluczowym czynnikiem podczas procesu parowania. Ogólnie rzecz biorąc, rurka wagowa lub wolumetryczna1-3 jest szeroko stosowana do wykrywania parowania roztworów. Jednak pomiar szybkości parowania zajmuje dużo czasu ze względu na ograniczenie precyzji wagi lub rurki objętościowej. Z tego powodu należy opracować czuły i bardzo czuły przyrząd, który będzie badał szczegóły procesu parowania.
Elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna (EIS) jest szybko reagującym, czułym i skutecznym eksperymentalnym sposobem wykrywania impedancji in-situ do charakterystyki systemów elektrochemicznych4. Dlatego EIS może być stosowany w różnych dziedzinach, takich jak ostatnie badania nad zachowaniem komórek5, detekcja bioanalityczna6-7, elektroliza8, polimery przewodzące9 i ekstrakcja elektrochemiczna10. Mimo że systemy EIS są z powodzeniem stosowane w wielu różnych dyscyplinach, istnieje bardzo niewielka liczba publikacji na temat ich zastosowania w badaniach nad parowaniem.
Kwas hialuronowy, polisacharyd o wysokiej masie cząsteczkowej o silnym potencjale wiązania wody, jest dobrze znanym humektantem do zastosowań kosmetycznych. Jedna cząsteczka kwasu hialuronowego może związać do 500 cząsteczek wody11 i osiągnąć 1000 razy większą objętość niż pierwotna12. Bardzo mała ilość kwasu hialuronowego może pełnić funkcję nawilżającą13-14. Ze względu na wysoką retencję wilgoci kwas hialuronowy stał się ważnym składnikiem kosmetycznych produktów humektantowych o wysokiej wartości handlowej na całym świecie15.
To badanie przedstawia metodę nowatorskiego urządzenia opartego na impedancji, charakteryzującego się szybką detekcją, wymaganiem małej objętości próbki i wielokrotnymi pomiarami próbek16-19. Przedstawiono go z naciskiem na porównanie względnej szybkości parowania między roztworami w celu potwierdzenia wyższości innowacyjnego mechanizmu wykrywania nad konwencjonalnym sposobem ważenia.

<table><tbody><tr><td>95% etanol</td><td>Echo Chemical Co., Ltd., Miaoli, Tajwan</td><td>484000001103C-00EC</td><td></td></tr><tr><td>Aceton</td><td>Avantor Performance Materials Inc., Center Valley, PA, USA</td><td>JTB-9005-68</td><td></td></tr><tr><td>Rozwiązanie rozwojowe</td><td>Kemitek Industrial Crop., Hsinchu, Tajwan</td><td>12F01031</td><td>KTD-1</td></tr><tr><td>Roztwór do trawienia</td><td>eSolv Technology Co., Tajpej, Tajwan</td><td></td><td>EG-462</td></tr><tr><td>Kwas hialuronowy</td><td>Shandong Freda Biopharm Co., Ltd., Jinan, Chiny</td><td>1010212</td><td>Masa cząsteczkowa 980k,</td></tr><tr><td>roztwór fotorezystu</td> klasy kosmetycznej <td>AZ Electronic Materials Taiwan Co., Ltd., Hsinchu, Tajwan</td><td>65101M19</td><td>AZ6112</td></tr><tr><td>8-dołkowa matryca silikonowa</td><td>Greiner bio-one Inc., Frickenhausen, Badenia-W&uuml; rttembergia, Niemcy</td><td>Szkło FlexiPERM</td><td></td></tr><tr><td>ITO</td><td>GemTech Optoelectronics Co., Taoyuan, Tajwan</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Vial</td><td>Sigma-Aldrich Co. LLC., St. Louis, MO, USA</td><td>854190</td><td></td></tr><tr><td>Filmowa maska fotograficzna</td><td>Taiwan Mesh Co., Ltd, Taoyuan, Tajwan</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Wzmacniacz blokujący</td><td>Stanford Research Systems, Inc., Palo Alto, CA, USA</td><td>SR830</td><td></td></tr><tr><td>Centrum</td><td>Badawcze Technologii Przyrządów, Narodowe Laboratoria Badań Stosowanych, Hsinchu, Tajwan</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Elektroniczna maszyna do balansowania</td><td>Radwag S.A., Radom, Polska</td><td>AS 60/220/C/2</td><td></td></tr></tbody></table>

wysokowydajna platforma oparta na impedancji do wykrywania szybkości parowania

A High Performance Impedance-based Platform for Evaporation Rate Detection

Ten artykuł opisuje metodę nowatorskiej platformy opartej na impedancji do wykrywania szybkości parowania. Do celów demonstracyjnych wykorzystano tu modelowy związek chemiczny – kwas hialuronowy. W celach porównawczych przeprowadzono wielokrotne testy parowania na związku modelowym jako humektencie o różnych stężeniach w roztworach. Konwencjonalne podejście do odchudzania jest znane jako najprostsza, ale czasochłonna technika pomiarowa do wykrywania szybkości parowania. Jednak wyraźną wadą jest to, że wymagana jest duża objętość próbki i nie można przeprowadzić wielu testów próbek w tym samym czasie. Po raz pierwszy w literaturze układ wykrywający impedancję elektryczną został z powodzeniem zastosowany do badania parowania w czasie rzeczywistym w sposób ciągły i automatyczny. Co więcej, w tym aparacie opartym na impedancji wymagane jest zaledwie 0,5 ml próbek testowych, a duża różnica impedancji jest wykazywana wśród różnych rozcieńczonych roztworów. Stwierdzono, że proponowany system wykrywania impedancji o wysokiej czułości i szybkiej reakcji przewyższa konwencjonalne podejście do utraty wagi pod względem wykrywania szybkości parowania.

W trakcie procesu odparowania jony przewodzące w badanym roztworze uległy zagęszczeniu wraz ze zmniejszaniem się objętości roztworu, co doprowadziło do spadku impedancji tego roztworu. Zmierzono tempo ubytku masy oraz tempo spadku impedancji w przebiegu odparowywania dla każdego badanego roztworu. W celu porównania dane dotyczące tempa ubytku masy i spadku impedancji zostały znormalizowane względem wody, a następnie przedstawione wspólnie na Rysunku 5. Jak pokazano na Rysunku 5, ubytek m...

Ten artykuł przedstawia oparte na impedancji urządzenie do wykrywania szybkości parowania roztworów. Oferuje wyraźne zalety w porównaniu z konwencjonalnym podejściem do odchudzania: szybka reakcja, wykrywanie o wysokiej czułości, wymóg małej próbki, wielokrotne pomiary próbek i łatwy demontaż w celu czyszczenia i ponownego użycia.

Wysokowydajna platforma oparta na impedancji do wykrywania szybkości parowania

This paper describes the method of a novel impedance-based platform for the detection of the evaporation rate. The model compound hyaluronic acid was ...

Ogólnym celem niniejszego eksperymentu jest pomiar szybkości parowania roztworów przy użyciu systemu opartego na impedancji. Metoda ta może pomóc w udzieleniu odpowiedzi na kluczowe pytania w dziedzinach chemii analitycznej, takich jak konkurencyjność nawilżająca kosmetyków. Głównymi zaletami tej techniki są szybszy czas odpowiedzi detekcji, mała objętość próbki, wysoka czułość, możliwość obsługi wielu próbek oraz łatwy demontaż w celu czyszczenia i ponownego użycia.Metoda ta może dostarczyć wglądu w proces parowania. Można ją również zastosować w innych obszarach, takich jak sekcja biomolekularna i zachowanie komórkowe. Pomysł na tę metodę pojawił się, gdy uznaliśmy, że czasochłonność standardowego sposobu przeprowadzania tych pomiarów jest problematyczna.Aby rozpocząć budowę modułu chipa eksperymentalnego, należy użyć przecinaka do szkła, aby dociąć podłoże szklane powlekane tlenkiem indu i cyny do odpowiednich wymiarów. Szkło ITO należy poddać sonikacji w acetonie, a następnie w wodzie dejonizowanej przez 15 minut w każdym z tych mediów.Następnie osusz szkło ITO suchym powietrzem. Nanieś pięć mililitrów pozytywnego fotorezystu na szkło ITO i poddaj szkło wirowaniu przez 30 sekund. Wygrzewaj szkło w temperaturze 90 stopni Celsjusza przez pięć minut.Następnie przykryj szkło maską fotograficzną i naświetl je światłem ultrafioletowym o długości fali 436 nanometrów z mocą 14 milliwattów przez 3,1 sekundy. Pozostaw szkło do ostygnięcia do temperatury pokojowej. Następnie wywołaj szkło w roztworze wywoływacza przez 30 sekund.Podgrzewaj wywołane szkło na płycie grzejnej w temperaturze 120 °C przez 10 minut. Pozostaw szkło do ostygnięcia do 80 °C. Umieść szkło w roztworze trawiącym w temperaturze 80 °C na trzy minuty.Następnie zanurz szkło w acetonie na jedną minutę, aby usunąć pozostałości fotorezystu. Za pomocą przecinaka do szkła odetnij nadmiar szkła z warstwą ITO z układu. Następnie poddaj 8-dołkową matrycę silikonową oraz układ ITO sonikacji w detergencie, wodzie dejonizowanej, 95% etanolu i ponownie w wodzie dejonizowanej przez 15 minut w każdym z tych etapów.Osusz matrycę i chip suchym powietrzem. Ostrożnie umieść czystą i suchą silikonową matrycę na powierzchni chipu ITO w taki sposób, aby wszystkie elektrody w kształcie palców na chipie znajdowały się wewnątrz otworów matrycy silikonowej. Na koniec dociśnij silikonową matrycę do chipu ITO, aby utworzyć moduł chipu eksperymentalnego.Aby rozpocząć przygotowania do eksperymentu, podłącz wzmacniacz lock-in do komputera. Następnie podłącz układ przekaźników przełączających do wzmacniacza lock-in. Włóż moduł układu eksperymentalnego do gniazda układu przekaźników przełączających.W oprogramowaniu ustaw częstotliwość sygnału, numery dołków z próbkami, cykl wykonania oraz nazwę pliku. Następnie przygotuj 4-mililitrowe roztwory kwasu hialuronowego o różnych stężeniach w wodzie z kranu. Przenieś 2,5 mililitra każdego roztworu do małej fiolki.Aby rozpocząć eksperyment, należy przenieść 0,5 milliliters każdej próbki do dołka modułu chipa eksperymentalnego. Następnie należy zważyć każdą fiolkę z próbką za pomocą wagi precyzyjnej i zapisać uzyskane masy. W oprogramowaniu należy rozpocząć zbieranie danych dotyczących rezystancji i fazy sygnału.Rejestruj masę fiolek w regularnych odstępach czasu przez cały czas trwania eksperymentu z odparowywaniem. Kontynuuj gromadzenie danych do momentu, gdy szybkość odparowywania będzie można dokładnie określić na podstawie zmiany masy fiolek z próbkami. Szybkość odparowywania roztworów kwasu hialuronowego w stosunku do wody można obliczyć z danych impedancyjnych po godzinie gromadzenia danych.Metoda wagowa wymagała połowy dnia zbierania danych w celu określenia szybkości parowania. Dane impedancyjne, po normalizacji i przeliczeniu na szybkość ubytku masy, wykazały, że szybkość parowania roztworu kwasu hialuronowego o stężeniu 0,05% w/v jest o 12% niższa w stosunku do wody. Konwencjonalna metoda wagowa wykazała ten sam trend obniżonej względnej szybkości parowania.Jednak czułość wagi precyzyjnej była mniejsza niż czułość detektora impedancji. Po opanowaniu tej techniki można ją przeprowadzić w ciągu godziny, jeśli jest wykonywana prawidłowo. Po jej opracowaniu metoda ta utorowała drogę badaczom w dziedzinie biomedycyny do usprawnienia detekcji leków biomedycznych oraz badania zachowań komórkowych przy użyciu stałego mikrochipu.

a-high-performance-impedance-based-platform-for-evaporation-rate

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Mikrofluidyczne platformy kropelkowe są obiecującymi narzędziami do eksperymentów wysokoprzepustowych, ponieważ umożliwiają one niskokosztowe generowanie piko-litrowych, samoczynnie odseparowanych komór z częstotliwością rzędu kHz. Dzięki integracji z szybkimi, czułymi i wysokorozdzielczymi metodami spektroskopii fluorescencyjnej, duże ilości informacji generowanych w tych systemach mogą być efektywnie wydobywane, przetwarzane i wykorzystywane.

Metody detekcji fluorescencyjnej dla mikroprzepływowych platform kroplkowych

Izotachforeza (ITP) jest wydajną elektrokinetyczną techniką rozdziału i prekonecentracji, znajdującą zastosowanie w wielu obszarach, od detekcji toksyn po przygotowanie próbek. W niniejszym opracowaniu omawiamy zasady fizyczne ITP oraz metodologię zastosowania tej techniki w dwóch konkretnych przykładach: rozdziału i detekcji małych cząsteczek oraz oczyszczaniu kwasów nukleowych z lizatu kultur komórkowych.

Izotachoforeza na chipie do rozdzielania jonów i oczyszczania kwasów nukleinowych

Pęcherzyki zewnątrzkomórkowe odgrywają ważną rolę w procesach fizjologicznych i patologicznych, w tym w krzepnięciu, reakcjach immunologicznych i raku, lub jako potencjalne środki terapeutyczne w dostarczaniu leków lub medycynie regeneracyjnej. Protokół ten przedstawia metody kwantyfikacji i charakterystyki wielkości izolowanych i nieizolowanych pęcherzyków zewnątrzkomórkowych w różnych płynach przy użyciu przestrajalnego rezystancyjnego wykrywania impulsów.

Kwantyfikacja i profilowanie wielkości pęcherzyków zewnątrzkomórkowych za pomocą przestrajalnego rezystancyjnego wykrywania impulsów

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

Opisano protokół produkcji i obsługi urządzeń do odwadniania pól (Field-DW), a także wstępne badania wpływu pól elektrycznych na zawartość kropel.

Wykorzystanie zmniejszonej interakcji kropelka-powierzchnia w celu optymalizacji transportu bioanalitów w cyfrowej mikrofluidyce

Ta praca przedstawia prostą i wizualną metodę wykrywania polimorfizmów wielonukleotydowych na pneumatycznej platformie do manipulacji kropelkami. Dzięki proponowanej metodzie cały eksperyment, w tym manipulacja kropelkami i wykrywanie polimorfizmów wielonukleotydowych, może być przeprowadzony w temperaturze około 23 °C bez pomocy zaawansowanych urządzeń.

Wizualna detekcja kolorymetryczna polimorfizmów wielonukleotydowych na pneumatycznej platformie do manipulacji kropelkami

Systemy reakcji typu lab-in-a-drop pozwalają na wszechstronne przeprowadzanie złożonych reakcji w skali mikroprzepływowej. Opracowano zautomatyzowaną platformę uruchamiającą składającą się z matrycy cewek elektromagnetycznych o wymiarach 3 x 3, która z powodzeniem została wykorzystana do połączenia dwóch mikroreaktorów o pojemności 10 μl, a tym samym zainicjowania reakcji enzymatycznej w powstałych płynnych kulkach.

Kropelki wodne stosowane jako mikroreaktory enzymatyczne i ich elektromagnetyczne uruchamianie

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

Cyfrowy mikrofluidyk oparty na elektrozwilżaniu to technika, która wykorzystuje sterowaną napięciem zmianę pozornego kąta zwilżania kropli o objętości mikrolitra, aby ułatwić jej manipulację. Połączenie tego z funkcjonalizowanymi kulkami magnetycznymi umożliwia integrację wielu operacji laboratoryjnych w celu przygotowania próbki i identyfikacji patogenów za pomocą testu immunoenzymatycznego (ELISA).

Cyfrowa platforma mikroprzepływowa oparta na elektrozwilżaniu do zautomatyzowanego testu immunoenzymatycznego

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

Obecny protokół zawiera szczegółowe opisy skutecznego izolowania pęcherzyków zewnątrzkomórkowych moczu za pomocą funkcjonalizowanych kulek magnetycznych. Ponadto obejmuje kolejne analizy, w tym western blotting, proteomikę i fosfoproteomikę.

Izolacja pęcherzyków zewnątrzkomórkowych z biofluidów na podstawie powinowactwa chemicznego do analizy proteomicznej i fosfoproteomicznej

Poznaj impedancyjną metodę pomiaru szybkości parowania roztworów w chemii analitycznej. Technika oferuje szybszą detekcję, wysoką czułość przy małych próbkach i możliwość równoległych pomiarów.

Wysokowydajna platforma oparta na impedancji do wykrywania szybkości parowania

Przeglądaj więcej filmów