Sensor de microagulhas baseado oco para Multiplexed Transdermal Eletroquímica Sensing

O objetivo geral deste procedimento é fabricar um sensor baseado em microagulha multiplexado para detecção eletroquímica transdérmica de vários lisitos alvo que podem ser medidos simultaneamente. O primeiro passo é fabricar matrizes de microagulhas ocas usando litografia misteriosa e criar cavidades de matriz de eletrodos usando usinagem microm a laser. Em seguida, prepare as pastas de carbono individuais e preencha as cavidades do feixe de eletrodos.

Em seguida, calibre cada uma das pastas de carbono em uma faixa de concentrações fisiologicamente relevantes. Em última análise, é criado um dispositivo eletroquímico transdérmico in vivo capaz de medir simultaneamente vários analitos em microambientes fisiológicos complexos para uma variedade de aplicações biomédicas. A principal vantagem desta técnica de seus métodos existentes é a capacidade de realizar detecção multiplex de maneira minimamente invasiva.

Este dispositivo pode ser utilizado como uma ferramenta de pesquisa para medir respostas médicas agudas, obter compreensão das adaptações durante o exercício físico e monitorar doenças que afetam a pele. As implicações deste sensor de microagulha InVivo se estendem ao diagnóstico de tumores de pele porque os microambientes tumorais podem servir como indicadores de proliferação e metástase tumoral. Nosso objetivo com este dispositivo é usar matrizes de microagulhas como um mecanismo minimamente invasivo para acessar a análise eletroquímica do assoalho do fluido intersticial dérmico.

Comece no software de modelagem tridimensional, SolidWorks e projete uma matriz de microagulhas ocas em forma de parametal. Em seguida, usando o design de software RP 13 da Magic, uma estrutura de suporte que fornece uma base sobre a qual as microagulhas são construídas. Em seguida, controle o processo de fabricação usando o software RP de refábrica.

Carregue o suporte vinculado e os arquivos de matriz de microagulhas. Em seguida, selecione o número de matrizes de microagulhas a serem fabricadas e determine a colocação dos dispositivos na placa de fabricação no sistema de fabricação de prototipagem rápida de periy. Selecione o modo ultravioleta a 100 miliwatts e execute o procedimento de calibração.

Verifique se o desvio na energia está dentro de mais ou menos dois miliwatts. Quando a fabricação da matriz de microagulhas estiver concluída, remova a matriz de microagulhas da placa de base. Desenvolva um isopropanol por 15 minutos.

Em seguida, seque as matrizes com ar comprimido para garantir a polimerização completa. Cure as microagulhas em temperatura ambiente por 50 segundos. Examinar as microagulhas através de microscopia de luz.

Verifique se cada furo de microagulha totalmente fabricado é oco e desobstruído. Exponha os fios de cobre de conexão endereçáveis individualmente subjacentes em um cabo plano e flexível. Crie padrões para a ablação a laser e envie esses padrões para o sistema a laser.

Agora, posicione os cabos em um gabarito para alinhá-los adequadamente na placa de ablação a laser com uma abordagem rasing, crie cavidades de 500 micrômetros de diâmetro na parte isolante do cabo flexível. Limpe os cabos flexíveis planos modificados com um aerógrafo que borrifa acetona. A 40 PSI, em seguida, enxágue com isopropanol e água deionizada usando um microscópio óptico.

Verifique se nenhuma película isolante permanece sobre as tiras de cobre expostas. O próximo passo é criar uma cavidade de retenção para as pastas de carbono ABL melanox tape contendo um adesivo acrílico sensível à pressão de um lado no padrão usado anteriormente para tiras de eletrodos. Agora oriente a fita sobre as tiras de eletrodos de ablação.

Comprima a fita para garantir uma conexão adequada. Em seguida, remova a fita melin X de dupla face e alinhe a fita para permitir a ligação entre as matrizes de microagulhas e as matrizes de eletrodos de pasta de carbono. Misture 10 miligramas de glicose oxidase e 2,2 miligramas de polietileno amina em uma pasta de carbono homogênea sensível à glicose.

Em seguida, adicione 60 miligramas de ródio no pó de carbono e misture 40 miligramas de óleo mineral. Armazene a pasta a quatro graus Celsius para a pasta de carbono sensível ao pH Misture 30% de óleo mineral e 70% de pó de grafite. Usando um pedaço fino de plástico como espátula, embale a pasta na cavidade do eletrodo até obter uma superfície lisa.

Repetir com um segundo recipiente de pesagem limpo até que o excesso de pasta seja removido. Em seguida, lave com água deionizada. Em seguida, coloque uma gota de 20 microlitros de solução azul rápida recém-preparada sobre o eletrodo de pasta embalado.

Após um período de incubação de 30 minutos, enxágue com água deionizada para a pasta de carbono sensível ao lactato. Combinou 2,5 miligramas de ródio em pó de carbono com 2,5 miligramas de lactato oxidase. Alterne entre cinco minutos de sonicação e cinco minutos de vórtice por cinco rotações.

Prossiga para embalar a pasta na cavidade do eletrodo. Por fim, enxágue com água deionizada para detectar lactato. Meça a resposta cronométrica e paramétrica do sensor e registre a corrente após 15 segundos para detectar glicose.

Meça a resposta cronoândrica do sensor para criar as curvas de calibração para os sensores de lactato e glicose sucessivamente. Adicionar a respectiva substância a analisar antes das medições cronológicas e paramétricas. Como alternativa, execute medições cronológicas e paramétricas de potencial fixo enquanto agita.

Deixe tempo suficiente entre cada adição de analito para estabilização de corrente. Para monitorar o pH, realizar varreduras métricas de volume cíclico e registrar as posições dos valores de potencial de pico oxidativo, crie curvas de calibração de pH medindo a posição do potencial de pico oxidativo em gramas de volt cíclico registrados em uma série de valores de pH conhecidos. O processo de construção de um sensor baseado em microagulhas multiplexado começa com o projeto da matriz de microagulhas no SolidWorks e, em seguida, o projeto das estruturas de suporte no RP 13 da magic.

Essas micrografias eletrônicas de varredura mostram uma matriz de microagulhas e uma única microagulha dentro dessa matriz. A plataforma de detecção do sensor baseado em microagulhas é criada usando ablação a laser para criar as matrizes de eletrodos no cabo plano e flexível e, posteriormente, preenchendo essas matrizes com pasta de carbono. As reações eletrocatalíticas para glicose e lactato são apresentadas juntamente com os parâmetros operacionais para detecção.

Esta calibração típica de pasta sensível ao lactato com varreduras cronométricas de 15 segundos mostra cada aumento na corrente correspondente a uma adição de lactato de dois milimolares. Uma única varredura cronométrica contínua é usada enquanto monitora a glicose, a calibração do sensor é feita aumentando as concentrações de glicose e, em seguida, permitindo que a corrente se estabilize. Este esquema mostra as reações eletrocatalíticas para detecção de acidez aqui, gramas cíclicos na microagulha sensível ao pH em tampão fosfato 0,1 molar são mostrados em quatro soluções diferentes com valores de pH variando de cinco a oito em incrementos de uma unidade.

Como o potencial de pico oxidativo muda com o aumento dos valores de pH, esse fenômeno é usado como um indicador do valor do pH. Uma vez dominado, este dispositivo pode ser fabricado corretamente em dois dias. Ao tentar este procedimento, é importante observar que os vários ritmos de carbono não manterão sua seletividade se misturados entre si.

Após este procedimento, um ritmo seletivo de carbono adicional pode ser adicionado ao feixe de eletrodos para monitorar outros analitos na pele. O desenvolvimento deste dispositivo pode abrir caminho para pesquisadores no campo de sensores vestíveis realizarem diagnósticos médicos e explorarem questões fundamentais da ciência biomédica.