Multiplexed Transdermal Elektrokimyasal Algılama Hollow microneedle tabanlı Sensör

Bu prosedürün genel amacı, aynı anda ölçülebilen çeşitli hedef litlerin transdermal elektrokimyasal tespiti için çoğullanmış mikroiğne tabanlı bir sensör üretmektir. İlk adım, gizemli litografi kullanarak içi boş mikro iğne dizileri üretmek ve lazer mikrom işleme kullanarak elektrot dizisi boşlukları oluşturmaktır. Daha sonra tek tek karbon macunlarını hazırlayın ve elektrot dizisi boşluklarını doldurun.

Ardından, karbon macunlarının her birini fizyolojik olarak ilgili bir dizi konsantrasyonda kalibre edin. Sonuç olarak, bir dizi biyomedikal uygulama için karmaşık fizyolojik mikro ortamlarda birden fazla analiti aynı anda ölçebilen bir transdermal in vivo elektrokimyasal cihaz oluşturulur. Bu tekniğin mevcut yöntemlerinize göre en büyük avantajı, minimal invaziv bir şekilde multipleks algılama yapabilme yeteneğidir.

Bu cihaz, akut tıbbi tepkileri ölçmek, fiziksel egzersiz sırasındaki adaptasyonları anlamak ve cildi etkileyen hastalıkları izlemek için bir araştırma aracı olarak kullanılabilir. Bu InVivo mikroiğne sensörünün etkileri, cilt tümörlerinin teşhisine kadar uzanır, çünkü tümör mikro çevreleri tümör proliferasyonu ve metastazının göstergeleri olarak hizmet edebilir. Bu cihazla amacımız, dermal interstisyel sıvı zemin elektrokimyasal analizine erişmek için minimal invaziv bir mekanizma olarak mikroiğne dizilerini kullanmaktır.

Üç boyutlu modelleme yazılımı SolidWorks'te başlayın ve parametal şekilli içi boş bir mikro iğne dizisi tasarlayın. Ardından, mikro iğnelerin üzerine inşa edildiği bir temel sağlayan bir destek yapısı olan Magic'in RP 13 yazılım tasarımını kullanarak. Ardından, yeniden fabrika RP yazılımını kullanarak üretim sürecini kontrol edin.

Hem bağlantılı desteği hem de mikro iğne dizisi dosyalarını karşıya yükleyin. Daha sonra üretilecek mikroiğne dizilerinin sayısını seçin ve pery hızlı prototipleme üretim sisteminde cihazların imalat plakası üzerindeki yerleşimini belirleyin. 100 miliwatt'ta ultraviyole modunu seçin ve kalibrasyon prosedürünü gerçekleştirin.

Enerjideki sapmanın artı veya eksi iki miliwatt içinde olduğunu doğrulayın. Mikroiğne dizisinin imalatı tamamlandıktan sonra, mikro iğne dizisini taban plakasından çıkarın. 15 dakika boyunca bir izopropanol geliştirin.

Daha sonra tam polimerizasyonu sağlamak için dizileri basınçlı hava ile kurutun. Mikroiğneleri oda sıcaklığında 50 saniye kürleyin. Mikroiğneleri ışık mikroskobu ile inceleyin.

Tamamen imal edilmiş her bir mikro iğne deliğinin içi boş ve engelsiz olduğunu doğrulayın. Altta yatan ayrı ayrı adreslenebilir bağlantı bakır tellerini düz, esnek bir kabloda ortaya çıkarın. Lazer ablasyonu için desenler oluşturun ve bu desenleri lazer sistemine gönderin.

Şimdi, kabloları bir rasing yaklaşımıyla lazer ablasyon plakası üzerinde düzgün bir şekilde hizalamak için bir jig içine yerleştirin, esnek kablonun yalıtım kısmında 500 mikrometre çapında boşluklar oluşturun. Modifiye edilmiş düz esnek kabloları aseton püskürten bir airbrush ile temizleyin. 40 PSI'da daha sonra bir ışık mikroskobu kullanarak izopropanol ve deiyonize su ile durulayın.

Açıkta kalan bakır şeritlerin üzerinde yalıtım filmi kalmadığını doğrulayın. Bir sonraki adım, daha önce elektrot şeritleri için kullanılan desende tek taraflı basınca duyarlı akrilik yapışkan içeren karbon macunları ABL melanox bant için bir tutma boşluğu oluşturmaktır. Şimdi bandı ablasyonlu elektrot şeritlerinin üzerine yönlendirin.

Düzgün bir bağlantı sağlamak için bandı sıkıştırın. Ardından çift taraflı melin X bandını kesin ve mikro iğne dizileri ile karbon macunu elektrot dizileri arasında bağ sağlamak için bandı hizalayın. 10 miligram glikoz oksidaz ve 2.2 miligram polietilen amini homojen bir glikoza duyarlı karbon macununa karıştırın.

Daha sonra karbon tozu üzerine 60 miligram rodyum ekleyin ve 40 miligram mineral yağ ile karıştırın. PH'a duyarlı karbon macunu için macunu dört santigrat derecede saklayın %30 mineral yağ ve %70 grafit tozunu karıştırın. Mala olarak ince bir plastik parçası kullanarak, pürüzsüz bir yüzey elde edilene kadar macunu elektrot boşluğuna paketleyin.

Fazla macun çıkana kadar ikinci bir temiz tartı teknesi ile tekrarlayın. Daha sonra deiyonize su ile yıkayın. Daha sonra, paketlenmiş macun elektrodunun üzerine 20 mikrolitrelik bir damla taze hazırlanmış hızlı mavi çözelti yerleştirin.

30 dakikalık bir inkübasyon süresinden sonra, laktata duyarlı karbon macunu için deiyonize su ile durulayın. Karbon tozu üzerinde 2.5 miligram rodyum, 2.5 miligram laktat oksidaz ile birleştirildi. Beş rotasyon için beş dakikalık sonikasyon ve beş dakikalık girdap arasında geçiş yapın.

Macunu elektrot boşluğuna paketlemeye devam edin. Son olarak, laktatı tespit etmek için deiyonize su ile durulayın. Sensörün krono ve parametrik tepkisini ölçün ve glikozu tespit etmek için 15 saniye sonra akımı kaydedin.

Laktat ve glikoz sensörleri için art arda kalibrasyon eğrileri oluşturmak için sensörün kronolojik tepkisini ölçün. Krono ve parametrik ölçümlerden önce ilgili analiti ekleyin. Alternatif olarak, karıştırma sırasında sabit potansiyel krono ve parametrik ölçümler yapın.

Akım stabilizasyonu için her analit ilavesi arasında yeterli zaman bırakın. PH'ı izlemek için, döngüsel hacim metrik taramaları gerçekleştirin ve oksidatif Tepe Potansiyeli değerlerinin konumlarını kaydedin, bilinen bir dizi pH değeri üzerinden kaydedilen döngüsel volt gram cinsinden oksidatif tepe potansiyelinin konumunu ölçerek pH kalibrasyon eğrileri oluşturun. Çoğullanmış mikroiğne tabanlı bir sensör oluşturma süreci, SolidWorks'te mikroiğne dizisini tasarlamakla başlar ve ardından magic'in RP 13'ünde destek yapılarını tasarlar.

Bu taramalı elektron mikrografları, bir mikroiğne dizisini ve bu dizi içindeki tek bir mikroiğneyi gösterir. Mikroiğne tabanlı sensörün algılama platformu, düz, esnek kabloda elektrot dizilerini oluşturmak için lazer ablasyon kullanılarak ve ardından bu dizilerin karbon macunu ile doldurulmasıyla oluşturulur. Glikoz ve laktat için elektro katalitik reaksiyonlar, tespit için çalışma parametreleri ile birlikte sunulur.

Laktata duyarlı macunun 15 saniyelik kronometrik taramalarla bu tipik kalibrasyonu, iki milimolar laktat ilavesine karşılık gelen akımdaki her artışı gösterir. Glikozu izlerken tek bir sürekli kronometrik tarama kullanılır: Sensörün kalibrasyonu, glikoz konsantrasyonlarında ani artış ve ardından akımın stabilize olmasına izin verilerek yapılır. Bu şema, asitliğin tespiti için elektro katalitik reaksiyonları göstermektedir, burada 0.1 molar fosfat tamponunda pH'a duyarlı mikroiğnedeki döngüsel gramlar, pH değerleri bir birim artışlarla beş ila sekiz arasında değişen dört farklı çözelti üzerinde gösterilmektedir.

Oksidatif tepe potansiyeli artan pH değerleri ile değiştiğinden, bu fenomen pH değerinin bir göstergesi olarak kullanılır. Bir kez ustalaştıktan sonra, bu cihaz iki gün içinde düzgün bir şekilde üretilebilir. Bu prosedürü denerken, çeşitli karbon hızlarının birbiriyle karıştırıldığında seçiciliklerini koruyamayacağına dikkat etmek önemlidir.

Bu prosedürü takiben, ciltteki diğer analitleri izlemek için elektrot dizisine ek seçici karbon hızı eklenebilir. Bu cihazın geliştirilmesi, giyilebilir sensörler alanındaki araştırmacıların tıbbi teşhis yapmalarının ve temel biyomedikal bilim sorularını keşfetmelerinin önünü açabilir.