Name: A plataforma baseada em alta impedância de desempenho para a detecção Taxa de evaporação (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-17T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 39 s
Description: Aprenda a medir taxas de evaporação de soluções usando um sistema baseado em impedância de alta sensibilidade. Este método oferece detecção mais rápida, amostras menores e aplicações em química analítica e estudos biomoleculares.

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Este trabalho foi patrocinado pelo Ministério da Ciência e Tecnologia, Taiwan, com os números de concessão bem 104-2221-E-241-001-MY3 ea maioria dos 105-2627-B-005-002.

1. Experimental Module Chip <ol><li> Fabricar o óxido de índio-estanho (ITO) chip de eletrodo por fotolitografia e processos de corrosão molhadas químicos <ol><li> Obter um substrato de ITO (370 mm x 480 mm x 0,5 mm (L x W x H)) com uma camada de 2.600 Å ITO comercialmente (Veja Lista de Materiais). Cortar o substrato de ITO com as dimensões de 90 mm x 90 milímetros x 0,5 mm, com um cortador de vidro para o processo de padronização do eléctrodo ITO em um alinhador de 4 polegadas. </li><li> Use um limpador ultra-sônico para limpar o vidro ITO com acetona e depois com água deionizada, por 15 minutos cada. Seque o vidro ITO com ar limpo e seco. </li><li> Pipetar 5 ml de solução de foto-resistente positiva sobre a superfície do vidro ITO. </li><li> Use revestidor de rotação a 500 xg durante 30 segundos para produzir uma camada foto-resistente uniforme. Então assar numa placa de aquecimento a 90 ° C durante 5 min para retirar o excesso de solvente no fotorresistente. </li><li> Expor o vidro ITO a 14 mW de luz ultravioleta em 436 nm por 3,1 seg through um photomask filme com o padrão projetado (Veja Lista de Materiais). </li><li> Imergir a amostra de solução de desenvolvimento de 60 ml a 23 ° C durante 30 seg para desenvolver as rotas modelado. Então assar numa placa de aquecimento a 120 ° C durante 10 minutos para endurecer o fotorresistente e melhorar a adesão fotorresistente. </li><li> Imergir a amostra durante 3 minutos em 60 ml de solução de gravação a 80 ° C para gravar a camada de ITO desprotegido. </li><li> Imergir a amostra durante 1 min em 60 ml de acetona para remover o material fotosensitivo sobre a superfície do vidro ITO. </li><li> Cortar o vidro ITO para as dimensões de 62 mm x 35 mm para o chip eletrodo ITO experimental (Figura 1) com um cortador de vidro. </li></ol></li></ol><img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/54575/54575fig1.jpg" /> Figura 1:. Chip de eletrodo ITO O fabricada chip de ITO com 8 pares de rotas modelado eletrodos é mostrado. Há 15 eletrodos<html> medindo 2 mm x 8 milímetros no bordo lateral, e as centrais de duas vias partilhar o mesmo eléctrodo. A distância entre cada par de dedos de eletrodos em um poço de teste é de 7 mm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54575/54575fig1large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <ol start="2"><li> Construir o módulo de chip experimental <ol><li> Limpar a matriz de silicone de 8 poços comercial com um produto de limpeza de ultra-sons, como mostrado na Figura 2, com detergente, seguida de água desionizada, em seguida, 95% de etanol, e água desionizada, em seguida, durante 15 minutos cada. </li><li> Secar a matriz de silicone de 8 poços soprando ar limpo e seco. </li><li> Pressionar a matriz de silicone de 8 poços para o chip de ITO, a fim de formar o módulo de chip experimental (Figura 3). Firmemente ligar a matriz de silicone e chip ITO. </li></ol></li></ol>54575fig2.jpg &quot;/&gt; Figura 2:. Matriz bem Silicone A matriz comercial de silicone de 8 poços pode armazenar 8 amostras testadas simultaneamente. O tamanho de cada poço é de 11 mm x 8 mm x 8,5 mm (L x W x H). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54575/54575fig2large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/54575/54575fig3.jpg" /> Figura 3:. Módulo de chip Experimental O chip eléctrodo ITO está ligado com a matriz de silicone de 8 poços para formar o módulo de chip experimental. A aderência entre a matriz de silicone e o chip de ITO é forte. Portanto, a matriz de silicone e o chip de ITO podem se ligar para uso sem qualquer substância adesiva. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54575/54575fig3large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> Medição 2. Impedância <ol><li> Ligue o computador pessoal, amplificador lock-in, e interruptor de relê, para formar o módulo de leitura da impedância como mostrado na Figura 4. </li></ol><img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/54575/54575fig4.jpg" /> Figura 4:. Esquemático do aparelho com base em impedância O amplificador lock-in, relé de interruptor, e o computador pessoal compreendem o módulo de leitura de impedância. O amplificador de bloqueio sensível à fase em comercial é utilizado para enviar e extrair os sinais eléctricos. O circuito interruptor do relé caseiro conectar vários chips de ITO é usado para especificar quais bem e qual chip ITO a ser testado. Um total de 6 chips podem ser ligados ao interruptor de relê especificando 48 amostras de um modo de partilha de tempo. O tempo real em-fase de resistência e o deslocamento de fase do sinal da solução testada são registadas continuamente num computador pessoal para toda a evaporatprocesso de ion. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54575/54575fig4large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <ol start="2"><li> Coloque o módulo de chip experimental no soquete do relé de switch. </li><li> parâmetros de entrada no programa de computador. Entrada a frequência do sinal (1 kHz), o número bem especificado (0-7), o ciclo de execução (100), e o nome do arquivo (HA). </li></ol> 3. Experiências de evaporação <ol><li> Preparar quatro soluções de 2,5 ml de ácido hialurónico, a 0, 0,05, 0,5 e 1 w / v% de água. Coloque cada solução 2,5 ml de amostra em um frasco de medição 14,75 mm x 45 mm x 8 mm (OD x H x ID). </li><li> Para cada solução, adicionar uma solução de 0,5 ml de amostra para um único poço do módulo de chip de ITO. </li><li> Pesar e registrar o peso inicial de cada frasco pela máquina balança eletrônica. </li><li> Execute o programa de computador para medir e registrar o tempo real da resistência em fase automaticamente eo sinal de pmudança hase de poços especificados no chip ITO. </li><li> Iniciar as experiências de evaporação simultaneamente no mesmo local, tanto o método de pesagem e método de impedância. </li><li> Pesar e registrar o peso de cada frasco pela máquina balança eletrônica em pontos de tempo programados. </li><li> Analisar os dados coletados no método método e impedância de pesagem. 19 </li></ol>

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</ol>

Os autores não têm nada para revelar.

O passo crítico para a medição evaporação nesta detecção baseada em impedância é a preparação das soluções testadas. água desionizada não pode ser usado devido à sua enorme impedância. Em vez disso, a água da torneira que contém iões condutores foi utilizado para preparar soluções de ácido hialurónico para experiências. No entanto, as propriedades eléctricas de água da torneira não foi constante para uso. Portanto, normalização, tais como a taxa de evaporação relativa à água no presente estud...

A evaporação é um tipo de vaporização de líquido e ocorre ao longo da interface gás-líquido de um corpo de água colectiva. As moléculas de água perto da superfície tornam-se capazes de escapar do líquido devido a colisão de moléculas de água. A taxa de evaporação é um factor chave importante durante o processo de evaporação. Geralmente, um equilíbrio ou volumétrico tubo de 3/1 é amplamente utilizado para detectar a evaporação de soluções. No entanto, é necessário um longo período de tempo para medir a taxa de evaporação, devido à limitação de precisão de um equilíbrio ou um tubo volumétrico. Por esta razão, um instrumento sensível e de alta sensibilidade deve ser desenvolvido para sondar os detalhes do processo de evaporação. Espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) é um rápido-resposta, meios experimentais sensíveis e eficazes em termos de detecção de impedância in-situ para caracterização do sistema eletroquímico 4. Portanto, EIS pode ser aplicado em várias fields, tais como estudos recentes sobre o comportamento celular 5, sensoriamento bioanalíticos 6-7, electrólise 8, polímeros condutores 9 e extração eletroquímica 10. Embora os sistemas de EIE com sucesso tinha sido aplicada em uma ampla variedade de disciplinas, existem um número extremamente pequeno de publicações sobre a sua aplicação para a pesquisa de evaporação. Ácido hialurónico, um polissacárido de elevado peso molecular com um forte potencial de ligação de água, é um humidificante conhecido para aplicações cosméticas. Uma molécula de ácido hialurônico pode ligar até 500 moléculas de água 11 e chegar a 1.000 vezes o seu volume original de 12. Um extremamente pequena quantidade de ácido hialurônico pode possuir função hidratante 13-14. Devido à alta retenção de umidade, ácido hialurônico tornou-se um componente importante dos produtos umectantes cosméticos com alto valor comercial em todo o mundo 15. Tseu estudo apresenta o método de um aparelho baseado em impedância romance com detecção de alta velocidade, exigência de amostra de volume pequeno, e múltiplas medições de amostra 16-19. É apresentado com um foco na comparação de taxa de evaporação relativa entre as soluções de uma maneira como para validar a superioridade do mecanismo de detecção inovador através de uma maneira convencional de pesagem.

<table><tbody><tr><td>95% etanol</td><td>Echo Chemical Co., Ltd., Miaoli, Taiwan</td><td>484000001103C-00EC</td><td></td></tr><tr><td>Acetona</td><td>Avantor Performance Materials Inc., Center Valley, PA, EUA</td><td>JTB-9005-68</td><td></td></tr><tr><td>Solução de desenvolvimento</td><td>Kemitek Industrial Crop., Hsinchu, Taiwan</td><td>12F01031</td><td>KTD-1</td></tr><tr><td>Solução de gravação</td><td>eSolv Technology Co., Taipei, Taiwan</td><td></td><td>EG-462</td></tr><tr><td>Ácido hialurônico</td><td>Shandong Freda Biopharm Co., Ltd., Jinan, China</td><td>1010212</td><td>Peso molecular 980k,</td></tr><tr><td>solução fotorresistente</td> de grau cosmético <td>AZ Electronic Materials Taiwan Co., Ltd., Hsinchu, Taiwan</td><td>65101M19</td><td>AZ6112</td></tr><tr><td>Matriz de silicone de 8 poços</td><td>Greiner bio-one Inc., Frickenhausen, Baden-W&uuml; rttemberg, Alemanha</td><td>Vidro FlexiPERM</td><td></td></tr><tr><td>ITO</td><td>GemTech Optoelectronics Co., Taoyuan, Taiwan</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>Fotomáscara de filme</td><td>Taiwan Mesh Co., Ltd, Taoyuan, Taiwan</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Amplificador de bloqueio</td><td>Stanford Research Systems, Inc., Palo Alto, CA, EUA</td><td>SR830</td><td></td></tr><tr><td>Centro</td><td>de Pesquisa de Tecnologia de Instrumentos de Relé de Comutação, Laboratórios Nacionais de Pesquisa Aplicada, Hsinchu, Taiwan</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Máquina de equilíbrio eletrônico</td><td>Radwag Inc., Radom, Polônia</td><td>AS 60/220/C/2</td><td></td></tr></tbody></table>

a plataforma baseada em alta impedância de desempenho para a detecção taxa de evaporação

A High Performance Impedance-based Platform for Evaporation Rate Detection

Este artigo descreve o método de uma nova plataforma baseada na impedância para a detecção da taxa de evaporação. O ácido hialurônico composto modelo foi empregado aqui para fins de demonstração. Vários testes evaporação sobre o composto modelo como um humectante com diferentes concentrações em soluções foram realizados para fins de comparação. Uma abordagem convencional a perda de peso é conhecida como a técnica mais simples, mas demorado, de medição para a detecção de velocidade de evaporação. No entanto, uma clara desvantagem é que é necessário um grande volume de amostra e vários testes de amostra não pode ser realizado ao mesmo tempo. Pela primeira vez na literatura, um chip de detecção da impedância eléctrica é aplicada com sucesso a uma investigação evaporação em tempo real em um compartilhamento de tempo, maneira contínua e automática. Além disso, tão pouco como 0,5 mL de amostras de teste é necessário nesse aparelho, com base em impedância, e uma grande variação de impedância é demonstrada pelas várias soluti diluídoons. O sistema de alta sensibilidade e de detecção de impedância fast-resposta proposta é encontrado para superar uma abordagem de perda de peso convencional em termos de detecção taxa de evaporação.

Durante o processo de evaporação, os iões condutores na solução testada tornou-se concentrado com o volume da solução a diminuir, e a impedância de esta solução diminuída. As taxas de perda de peso e a diminuição da impedância no progresso evaporação para cada solução teste foram medidos. Para fins de comparação, os dados das taxas de perda de peso e a diminuição da impedância foram normalizados para a água e, em seguida representada graficamente em conjunto na Figura 5. Tal como ilustrado na Fi...

Este artigo apresenta um aparelho baseado em impedância para detecção de taxa de evaporação de soluções. Ele oferece vantagens claras sobre uma abordagem de perda de peso convencional: uma resposta rápida, detecção de alta sensibilidade, uma pequena exigência de exemplo, várias medidas de amostras, e de fácil desmontagem para fins de limpeza e reutilização.

A plataforma baseada em alta impedância de desempenho para a detecção Taxa de evaporação

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

O objetivo geral deste experimento é medir as taxas de evaporação de soluções, utilizando um sistema baseado em impedância. Este método pode ajudar a responder perguntas fundamentais nas áreas de química analítica, como a competitividade umectante de cosméticos. A principal vantagem desta técnica são a resposta mais rápida de detecção, tamanho reduzido da amostra, alta sensibilidade, gerenciamento de múltiplas amostras e fácil desmontagem para limpeza e reutilização.Este método pode fornecer informações sobre o processo de evaporação. Também pode ser aplicado a outras áreas, como a dissecação biomolecular e o comportamento celular. Tivemos pela primeira vez a ideia do método quando constatamos que a natureza demorada do modo padrão de realização dessas medições era problemática.Para começar a montar o módulo experimental do chip, use um cortador de vidro para cortar um substrato de vidro revestido com óxido de índio-estanho nas dimensões apropriadas. Submeta o vidro ITO a ultrassom em acetona e, em seguida, em água desionizada, durante 15 minutos cada.Em seguida, seque o vidro de ITO com ar seco. Aplique cinco mililitros de líquido de fotoresina positiva no vidro de ITO e realize o revestimento por centrifugação durante 30 segundos. Mantenha o vidro a 90 graus Celsius por cinco minutos.Em seguida, cubra o vidro com uma máscara fotográfica de filme e exponha o vidro a 14 miliwatts de luz ultravioleta de 436 nanômetros por 3,1 segundos. Deixe o vidro esfriar até a temperatura ambiente. Em seguida, desenvolva o vidro em solução reveladora por 30 segundos.Aqueça o vidro revelado em uma placa aquecida a 120 graus Celsius por 10 minutos. Deixe o vidro esfriar até 80 graus Celsius. Coloque o vidro na solução de ataque a 80 graus por três minutos.Em seguida, coloque o vidro em acetona por um minuto para remover o material residual de fotoresina. Usando um cortador de vidro, aparar o vidro de ITO em excesso do chip. A seguir, sonique uma matriz de silicone de 8 poços e o chip de ITO em detergente, água desionizada, etanol 95% e água desionizada novamente, por 15 minutos cada.Seque o arranjo e o chip com ar seco. Posicione cuidadosamente o arranjo de silicone limpo e seco sobre a superfície do chip de ITO, de modo que os dedos dos eletrodos no chip estejam todos dentro dos poços do arranjo de silicone. Por fim, pressione o arranjo de silicone contra o chip de ITO para formar o módulo do chip experimental.Para iniciar o preparo do experimento, conecte um amplificador com trava de fase a um computador. Em seguida, conecte um circuito de relé com interruptor ao amplificador com trava de fase. Insira o módulo do chip experimental no soquete do circuito de relé com interruptor.No software, defina a frequência do sinal, os números dos poços da amostra, o ciclo de execução e o nome do arquivo. Em seguida, prepare soluções de 4 mililitros com concentrações variadas de ácido hialurôn游戏副本Para iniciar o experimento, transfira 0,5 mililitros de cada amostra para um poço do módulo do chip experimental. Em seguida, pese cada frasco de amostra em uma balança de precisão e registre os pesos. No software, inicie a coleta de dados de resistência e fase do sinal.Registre os pesos dos frascos em intervalos regulares de tempo durante todo o experimento de evaporação. Continue coletando dados até que a taxa de evaporação possa ser determinada com precisão pela mudança no peso dos frascos da amostra. A taxa de evaporação de soluções de ácido hialurônico em relação à água pode ser calculada a partir dos dados de impedância após uma hora de coleta de dados.O método de pesagem exigiu meio dia de coleta de dados para determinar a taxa de evaporação. Os dados de impedância, quando normalizados e convertidos em taxa de perda de peso, indicaram que a taxa de evaporação da solução de ácido hialurônico a 0,05% peso por volume é 12% menor em relação à água. O método convencional de pesagem exibiu a mesma tendência de redução da taxa de evaporação relativa.Mas a sensibilidade da balança de precisão era menor do que a do detector de impedância. Uma vez dominada, essa técnica pode ser realizada em uma hora, se for executada corretamente. Após seu desenvolvimento, essa técnica abriu caminho para pesquisadores na área de biomedicina aprimorarem a detecção de biomoléculas e o comportamento celular utilizando um microchip constante.

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Engineering

Engenharia

Gota plataformas baseadas microfluídicos são candidatos promissores para a experimentação de alto rendimento, uma vez que são capazes de gerar picolitros, auto-compartimentada vasos barata a taxas kHz. Através da integração com rápido, sensível e de alta resolução de fluorescência métodos espectroscópicos, a grande quantidade de informações geradas nesses sistemas podem ser eficientemente extraído, aproveitada e utilizada.

Métodos de detecção de fluorescência para as plataformas de gotículas microfluídicos

Isotachophoresis (ITP) é uma separação eletrocinética robusto e técnica de pré-concentração com aplicações que vão desde a detecção da toxina da preparação da amostra. Revemos os princípios físicos de ITP ea metodologia de aplicar esta técnica para dois exemplos de aplicações específicas: separação e detecção de moléculas pequenas e purificação de ácidos nucleicos a partir de lisados ​​de cultura de células.

On-chip Isotachophoresis para separação dos íons e purificação de ácidos nucléicos

Vesículas extracelulares desempenham papéis importantes em processos fisiológicos e patológicos, incluindo a coagulação, as respostas imunes e cancro ou como agentes terapêuticos potenciais na entrega da droga ou medicina regenerativa. Este protocolo apresenta métodos para a quantificação e caracterização tamanho de vesículas extracelulares isolados e não-isolados em vários fluidos usando ajustável sensor de pulso resistiva.

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Nós apresentamos um biochip electroquímica à base de microfluidos para a detecção de hibridação de ADN. Após a funcionalização ADNcs sonda, a especificidade, a sensibilidade, e o limite de detecção são estudadas com alvos de ADNcs complementares e não complementares. Os resultados ilustram a influência dos eventos de hibridação de ADN no sistema electroquimico, com um limite de detecção de 3,8 nM.

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O protocolo para fabricação e operação de dispositivos de desumidificação em campo (Field-DW) é descrito, bem como os estudos preliminares dos efeitos dos campos elétricos no conteúdo das gotículas.

Aproveitando-se de Redução Interação gota-superfície para otimizar o transporte de Bioanalytes em microfluídica Digital

Este trabalho apresenta um método simples e visual para detectar polimorfismos multi-nucleotídeos em uma plataforma de manipulação gota pneumático. Com o método proposto, toda a experiência, incluindo gota de manipulação e de detecção de polimorfismos de vários nucleótidos, pode ser realizada próximo de 23 ° C, sem o auxílio de instrumentos avançados.

A detecção visual Colorimétrico de polimorfismos multi-nucleótidos em uma plataforma de manipulação pneumático gota

Sistemas de laboratório-em-um-gota reação permitem a implementação versátil de reações complexas em uma escala de microfluidic. Uma plataforma de acionamento automatizado que consiste de uma matriz 3 x 3 das bobinas electromagnéticas foi desenvolvida e utilizado com sucesso para mesclar dois 10 µ l de microreactors e, assim, iniciar uma reação enzimática em mármores do líquido resultantes.

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Uma plataforma de biosensor microfluidic foi projetada e fabricado usando a tecnologia de fotorresiste de película seca de baixo custo para a quantificação rápida e sensível de vários analitos. Este sistema de uso único permite a leitura eletroquímica de ensaios de enzima-lig na-microplaqueta-imobilizado mediante a técnica de stop-fluxo.

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Microfluido digital à base de eletrowetting é uma técnica que utiliza uma mudança impulsionada por tensão no ângulo de contato aparente de uma gotícula de volume de microlitros para facilitar sua manipulação. Combinar isso com contas magnéticas funcionais permite a integração de múltiplas operações de unidades laboratoriais para preparação e identificação de patógenos usando Oensaio Imunosorbent ligado à enzima (ELISA).

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Este trabalho propõe uma nova geração de plataformas analíticas multiparamétricas com maior rendimento para a caracterização de subconjuntos de vesículas extracelulares. O método é baseado em uma combinação de métodos de biossensoriamento multiplexado com análises metrológicas e morfomecânicas por microscopia de força atômica, juntamente com espectroscopia Raman, para qualificar alvos vesiculares presos em um biochip de microarray.

Plataforma Analítica Multimodal em um Chip de Ressonância de Plasmon de Superfície Multiplexada para a Análise de Subconjuntos de Vesículas Extracelulares

O presente protocolo fornece descrições detalhadas para o isolamento eficiente de vesículas extracelulares urinárias utilizando esferas magnéticas funcionalizadas. Além disso, engloba análises subsequentes, incluindo western blotting, proteômica e fosfoproteômica.

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Aprenda a medir taxas de evaporação de soluções usando um sistema baseado em impedância de alta sensibilidade. Este método oferece detecção mais rápida, amostras menores e aplicações em química analítica e estudos biomoleculares.

A plataforma baseada em alta impedância de desempenho para a detecção Taxa de evaporação

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