أجوف Microneedle المستندة إلى الاستشعار عن تعدد في الإرسال الاستشعار الكهروكيميائية عبر الجلد
Summary
تفاصيل هذه المقالة بناء جهاز استشعار microneedle القائم على المضاعفة. ويجري تطوير هذا الجهاز لأخذ العينات في الموقع وتحليل الكهروكيميائية من analytes متعددة بطريقة سريعة وانتقائية. نحن نتصور الطب السريري والبحوث الطبية الحيوية يستخدم لهذه المجسات microneedle مقرها.
Abstract
ويمكن وضع نظام للرصد مينيملي المضاعفة للتحليل السريع للجزيئات البيولوجية ذات الصلة تقديم الأفراد الذين يعانون من أمراض مزمنة التقييم السهل لدولتهم الفسيولوجية فوري. وعلاوة على ذلك، يمكن أن تكون بمثابة أداة بحث لتحليل ظروف متعددة العوامل المعقدة، والطبية. من أجل هذا الاستشعار multianalyte 1 أن تتحقق، يجب أن يكون الحد الأدنى الغازية، وأخذ عينات من السائل الخلالي يجب أن يحدث من دون ألم أو أذى للمستخدم، والتحليل يجب أن يكون سريعا، فضلا عن الانتقائية.
وضعت في البداية لخالية من الألم تسليم المخدرات، وقد استخدمت microneedles لتقديم اللقاحات وكلاء الدوائية (مثل الأنسولين) من خلال الجلد. 1-2 وبما أن هذه الأجهزة الوصول إلى الفضاء الخلالي، ويمكن استخدام microneedles التي تتكامل مع microelectrodes كما عبر الجلد مجسات كهربائية. انتقائية الكشف عن الجلوكوز، اللاكتات، الغلوتامات، حوقد تجلى ydrogen بيروكسيد وحمض الاسكوربيك باستخدام متكامل microneedle-الكهربائي الأجهزة مع ألياف الكربون، معاجين الكربون تعديل، وmicroneedles البوليمر البلاتين المغلفة بمثابة عناصر transducing. 3-7،8
وقد مكن هذا تكنولوجيا الاستشعار microneedle رواية والنهج التحليلي متطورة للكشف في الموقع في وقت واحد من analytes متعددة. مضاعفة توفر إمكانية مراقبة microenvironments المعقدة، التي يصعب على خلاف ذلك لتوصيف بطريقة سريعة ومينيملي. على سبيل المثال، يمكن استخدام هذه التكنولوجيا لرصد مستويات في وقت واحد من خارج الخلية من والجلوكوز، اللاكتات ودرجة الحموضة، (9) التي هي مؤشرات التمثيل الغذائي مهم من الحالات المرضية 7،10-14 (على سبيل المثال، انتشار سرطان) والحماض ممارسة النشاط. 15
Protocol
Discussion
واعتبرت جوانب متعددة من تصميم هذا الاستشعار microneedle المستندة إلى تلفيق قبل الجهاز. من أجل استخدام هذا الاستشعار في الوقت الحقيقي للكشف، يجب أن يكون زمن الاستجابة للاستشعار تكون منخفضة، في هذا البروتوكول، كل مجس اختبار عرضت زمن استجابة أقل من 15 ثانية. وقد اختيرت أيضا ا…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
سانديا هو مختبر multiprogram التي تديرها شركة سانديا، وهي شركة لوكهيد مارتن، من أجل المتحدة أوردت وزارة الطاقة الوطنية لإدارة الأمن النووي بموجب العقد DE-AC04-94AL85000. الكتاب يقر تمويلا من مختبر سانديا الوطني مختبرات "إخراج البحث والتطوير (LDRD) برنامج.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number |
| Flat flexible cable | Molex | 3302/10SF |
| 0.003″ Side sided tape | Melinex | |
| 0.004″ Double sided tape | Melinex | |
| Lactate oxidase | Sigma | L0638 |
| Glucose oxidase | Sigma | G7141 |
| Rhodium on carbon | Sigma | 206164 |
| Graphite powder | Sigma | 385031000 |
| poly(ethylenimine) | Acros | 178570010 |
| Mineral oil | Sigma | M5904 |
| Glucose | Sigma | G8270 |
| Lactate | Sigma | L1750 |
| Fast Blue RR salt | Sigma | F0500 |
| e-Shell 300 | EnvisionTEC | |
| e-Shell 200 | EnvisionTEC | |
| Ag/AgCl reference electrode | Basi | MF-2052 |
| Pt wire | Basi | |
| PGSTAT12 AutolabPotentiostat | EcoChemie | |
| Perfactory RP | EnvisionTEC | |
| Ottoflash Postcuring system | EnvisionTEC | |
| Phosphoric acid | Fisher | A366-4 |
| 60W Model 6.75 CO2 raster/vector laser system | Universal Laser Systems | PLS6.75 |
| CorelDraw | Corel | |
| Solidworks | Dassault Systemes | 2009 |
| Magics RP13 | Materialise |
References
- Henry, S., McAllister, D. V., Allen, M. G., Prausnitz, M. R. Microfabricated microneedles: a novel approach to transdermal drug delivery. J. Pharm. Sci. 87, 922-925 (1998).
- Prausnitz, M. R. Microneedles for transdermal drug delivery. Adv. Drug Deliv. Rev. 56, 581-587 (2004).
- Miller, P. R., Gittard, S. D., Edwards, T. L., Lopez, D. M., Xiao, X., Wheeler, D. R., Monteiro-Riviere, N. A., Brozik, S. M., Polsky, R., Narayan, R. J. Integrated carbon fiber electrodes within hollow polymer microneedles for transdermal electrochemical sensing. Biomicrofluidics. 5, 013415-013415 (2011).
- Windmiller, J. R., Zhou, N., Chuang, M. C., Valdés-Ramírez, G., Santhosh, P., Miller, P. R., Narayan, R., Wang, J. Microneedle array-based carbon paste amperometric sensors and biosensors. Analyst. 136, 1846-1851 (2011).
- Windmiller, J. R., Valdés-Ramírez, G., Zhou, N., Zhou, M., Miller, P. R., Jin, C., Brozik, S. M., Polsky, R., Katz, E., Narayan, R., Wang, J. Bicomponent microneedle array biosensor for minimally-invasive glutamate monitoring. Electroanal. 23, 2302-2309 (2011).
- Ricci, F., Moscone, D., Palleschi, G. Ex vivo continuous glucose monitoringwith microdalysis technique: The example of GlucoDay. IEEE Sensors J. 8, 63-70 (2008).
- Zimmermann, S., Fienbork, D., Flounders, A. W., Liepmann, D. In-device enzyme immobilization: Wafer-level fabrication of an integrated glucose. Sens. Actuat. B. 99, 163-173 (2004).
- Miller, P. R., Skoog, S. A., Edwards, T. L., Lopez, D. M., Wheeler, D. R., Arango, D. C., Xiao, X., Brozik, S. M., Wang, J., Polsky, R., Narayan, R. J. Multiplexed microneedle-based biosensor array for characterization of metabolic acidosis. Biomicrofluidics. 88, 739-742 (2012).
- Miller, P. R., Skoog, S. A., Edwards, T. L., Lopez, D. M., Wheeler, D. R., Arango, D. C., Xiao, X., Brozik, S. M., Wang, J., Polsky, R., Narayan, R. J. Multiplexed microneedle-based biosensor array for characterization of metabolic acidosis. Talanta. 88, 739-742 (2012).
- Rofstad, E. K. Microenvironment-induced cancer metastasis. Int. J. Radiat. Biol. 76, 589-605 (2000).
- Vander Heiden, M. G., Cantley, L. C., Thompson, C. B. Understanding the Warburg effect: the metabolic requirements of cell proliferation. Science. 324, 1029-1033 (2009).
- Warburg, O., Wind, F., Negelein, E. The metabolism of tumors in the body. J. Gen. Physiol. 8, 519-530 (1927).
- Goode, J. A., Chadwick, D. J. The Tumour Microenvironment: Causes and Consequences of Hypoxia and Acidity. Novartis Foundation Symposium 240. , (2008).
- Cardone, R. A., Casavola, V., Reshkin, S. J. The role of disturbed pH dynamics and the Na+/H+ exchanger in metastasis. Nature Rev. Cancer. 5, 786-795 (2005).
- Robergs, R. A., Ghiasvand, F., Parker, D. Biochemistry of exercise-induced metabolic acidosis. Am. J. Phys. 287, R502-R516 (2004).
- Wang, J., Liu, J., Chen, L., Lu, F. Highly selective membrane-free, mediator-free glucose biosensor. Anal. Chem. 66, 3600-3603 (1994).
- Makos, M. A., Omiatek, D. M., Ewing, A. G., Heien, M. L. Development and characterization of a voltammetric carbon-fiber microelectrode pH sensor. Langmuir. 26, 10386-10391 (2010).
- Wang, J., Chen, Q., Pedrero, M. Highly selective biosensing of lactate at lactate oxidase containing rhodium-dispersed carbon paste electrodes. Anal. Chem. Acta. 304, 41-46 (1995).
