Полые микроиглы на основе датчиков для электрохимических мультиплексный Трансдермальные зондирования

Общая цель этой процедуры заключается в изготовлении мультиплексного датчика на основе микроигл для трансдермального электрохимического обнаружения различных целевых литов, которые могут быть измерены одновременно. Первым шагом является изготовление полых микроигольчатых массивов с использованием таинственной литографии и создание полостей электродных массивов с помощью лазерной микромной обработки. Затем приготовьте отдельные углеродные пасты и заполните полости электродной решетки.

Затем откалибруйте каждую из углеродных паст в диапазоне физиологически значимых концентраций. В конечном счете, создается трансдермальное электрохимическое устройство in vivo, способное одновременно измерять несколько аналитов в сложных физиологических микросредах для целого ряда биомедицинских приложений. Основным преимуществом данной методики из существующих методов является возможность проведения мультиплексного зондирования малоинвазивным способом.

Это устройство может быть использовано в качестве исследовательского инструмента для измерения острых медицинских реакций, получения понимания адаптаций во время физических упражнений и мониторинга заболеваний, влияющих на кожу. Применение этого микроигольчатого датчика InVivo распространяется и на диагностику опухолей кожи, поскольку опухолевое микроокружение может служить индикатором пролиферации опухоли и метастазирования. Наша цель при использовании этого устройства состоит в том, чтобы использовать микроигольчатые матрицы в качестве минимально инвазивного механизма для доступа к электрохимическому анализу дна дермальной интерстициальной жидкости.

Начните работу в программном обеспечении для трехмерного моделирования SolidWorks и спроектируйте массив полых микроигл в форме параметалла. Затем с помощью программного обеспечения Magic RP 13 создается опорная структура, которая обеспечивает основание, на котором строятся микроиглы. Затем контролируйте процесс изготовления с помощью программного обеспечения refactory RP.

Загрузите оба файла связанной поддержки и матрицу микроигл. Затем выберите количество массивов микроигл, которые должны быть изготовлены, и определите расположение устройств на производственной пластине в системе быстрого прототипирования. Выберите ультрафиолетовый режим на 100 милливатт и выполните процедуру калибровки.

Убедитесь, что отклонение в энергии находится в пределах плюс-минус двух милливатт. После того, как изготовление матрицы микроигл будет завершена, снимите решетку микроигл с опорной пластины. Развивайте изопропанол в течение 15 минут.

Затем просушите массивы сжатым воздухом, чтобы обеспечить полную полимеризацию. Отверждайте микроиглы при комнатной температуре в течение 50 секунд. Исследуйте микроиглы с помощью световой микроскопии.

Убедитесь, что каждое полностью изготовленное отверстие микроиглы является полым и свободным. Обнажите нижележащие индивидуально адресуемые соединительные медные провода в плоском гибком кабеле. Создавайте шаблоны для лазерной абляции и отправляйте эти шаблоны в лазерную систему.

Теперь расположите кабели в кондукторе, чтобы правильно выровнять их на пластине лазерной абляции с помощью растингового подхода, создать полости диаметром 500 микрометров в изоляционной части гибкого кабеля. Очистите модифицированные плоские гибкие кабели с помощью аэрографа, который распыляет ацетон. При давлении 40 фунтов на квадратный дюйм затем промыть изопропанолом и деионизированной водой с помощью светового микроскопа.

Убедитесь, что на открытых медных полосах не осталось изоляционной пленки. Следующим шагом является создание удерживающей полости для углеродных паст ABL melanox ленты, содержащей односторонний чувствительный к давлению акриловый клей по схеме, ранее использовавшейся для электродных полос. Теперь направьте ленту на абляционные электродные полоски.

Сожмите ленту, чтобы обеспечить правильное соединение. Затем удалите двустороннюю ленту melin X и выровняйте ленту, чтобы обеспечить соединение между массивами микроигл и решетками электродов из углеродной пасты. Смешайте 10 мг глюкозооксидазы и 2,2 мг полиэтиленамина в однородную глюкозочувствительную углеродную пасту.

Затем добавьте 60 миллиграммов родия на углеродный порошок и смешайте с 40 миллиграммами минерального масла. Храните пасту при температуре четыре градуса Цельсия для чувствительной к pH углеродной пасты Смешайте 30% минерального масла и 70% графитового порошка. Используя тонкий кусочек пластика в качестве шпателя, упакуйте пасту в полость электрода до получения гладкой поверхности.

Повторите то же самое со второй чистой лодкой для взвешивания, пока излишки пасты не будут удалены. Затем промыть деионизированной водой. Далее нанесите каплю 20 микролитров свежеприготовленного раствора быстрого синего цвета на набитый пастообразный электрод.

После 30-минутного инкубационного периода промойте деионизированной водой для получения чувствительной к лактату углеродной пасты. Сочетается 2,5 миллиграмма родия на углеродном порошке с 2,5 миллиграммами лактатоксидазы. Чередуйте пять минут обработки ультразвуком и пять минут вортекса в течение пяти оборотов.

Приступайте к упаковке пасты в полость электрода. Наконец, промойте деионизированной водой, чтобы обнаружить лактат. Измерьте хронометрический и параметрический отклик датчика и запишите ток через 15 секунд для обнаружения глюкозы.

Измерьте хронандронную реакцию датчика для последовательного создания калибровочных кривых для датчиков лактата и глюкозы. Добавьте соответствующий аналит перед хронометрическими и параметрическими измерениями. В качестве альтернативы можно выполнять хронометрические и параметрические измерения фиксированного потенциала во время перемешивания.

Оставляйте достаточное время между каждым добавлением аналита для стабилизации тока. Для контроля pH, выполнения циклического объемного сканирования и записи положений значений окислительного пикового потенциала создаются калибровочные кривые pH путем измерения положения окислительного пикового потенциала в зарегистрированных циклических вольт-граммах по ряду известных значений pH. Процесс создания мультиплексного датчика на основе микроигл начинается с проектирования массива микроигл в SolidWorks, а затем проектирования опорных структур в Magic RP 13.

Эти сканирующие электронные микрофотографии показывают матрицу микроигл и одну микроиглу внутри этой матрицы. Сенсорная платформа датчика на основе микроигл создается путем лазерной абляции для создания электродных массивов в плоском гибком кабеле с последующим заполнением этих массивов углеродной пастой. Представлены электрокаталитические реакции для глюкозы и лактата, а также рабочие параметры для детектирования.

Эта типичная калибровка лактат-чувствительной пасты с 15-секундным хронометрическим сканированием показывает каждое увеличение тока, соответствующее добавлению лактата на два миллимоляра. При мониторинге уровня глюкозы используется одно непрерывное хронометрическое сканирование, калибровка датчика осуществляется путем скачкового повышения концентрации глюкозы и последующего стабилизации тока. На этой схеме показаны электрокаталитические реакции для детектирования кислотности, циклические граммы на чувствительной к pH микроигле в 0,1-молярном фосфатном буфере показаны на четырех различных растворах со значениями pH в диапазоне от пяти до восьми с шагом в одну единицу.

Поскольку окислительный пиковый потенциал смещается с увеличением значений pH, это явление используется в качестве индикатора значения pH. После освоения это устройство может быть изготовлено должным образом за два дня. При попытке выполнить эту процедуру важно отметить, что различные темпы углерода не сохранят свою избирательность при смешивании друг с другом.

После этой процедуры к электродной решетке может быть добавлен дополнительный селективный темп углерода для мониторинга других аналитов в коже. Разработка этого устройства может проложить путь для исследователей в области носимых датчиков для проведения медицинской диагностики и изучения фундаментальных вопросов биомедицинской науки.