Multiplexed Transdermal Elektrokimyasal Algılama Hollow microneedle tabanlı Sensör
Summary
Bu makale ayrıntıları Multiplex microneedle tabanlı sensör yapımı. Aygıt bir hızlı ve seçici bir şekilde birden fazla analitlerin in situ numune alma ve elektrokimyasal analizi için geliştirilmektedir. Biz klinik tıp tasavvur ve biyomedikal araştırmalar, bu microneedle tabanlı sensörler için kullanır.
Abstract
Biyolojik-ilgili moleküllerin hızlı analiz için minimal invaziv çoğaltılmış izleme sisteminin geliştirilmesi kronik tıbbi durumlar onların ani fizyolojik devletin uyduruk değerlendirmesi muzdarip bireyler sunabilir. Ayrıca, karmaşık ve çok etkenli tıbbi koşulların analizi için bir araştırma aracı olarak hizmet verebilir. Gerçekleştirilecek böyle bir Çoklu Analit sensör amacıyla, kullanıcıya ağrı veya zarar vermeden gerçekleşmesi gerekir interstisyel sıvı örneklenmesi, minimal invaziv olmalı ve analiz hızlı yanı sıra seçici olmalıdır.
Başlangıçta ağrısız ilaç dağıtımı için geliştirilmiş, microneedles deri yoluyla aşı ve farmakolojik ajanlar (örn., insülin) teslim etmek için kullanılmıştır. 1-2 bu cihazlar interstisyel alanına erişmeye beri mikroelektrotla entegre microneedles transdermal olarak kullanılabilir elektrokimyasal sensör. Glukoz, glutamat, laktat seçici algılama, hydrogen peroksit, ve askorbik asit transdüklenmesinden elemanı olarak hizmet veren karbon fiberler, karbon modifiye macunlar, ve platin kaplı polimer microneedles ile entegre microneedle-elektrot cihazlar ile ortaya konmuştur. 3-7,8
Bu microneedle sensör teknolojisi, birden fazla analitlerin yerinde ve eş zamanlı tespiti için yeni ve sofistike analitik yaklaşım sağlamıştır. Multiplexing hızlı ve minimal invazif bir şekilde karakterize etmek aksi zor karmaşık mikroçevrelerde, izleme imkanı sunuyor. Örneğin, bu teknolojinin hücre dışı düzeylerinde eş zamanlı olarak izlenmesi için yararlanılabilir, glukoz, laktat ve pH, 9 önemli metabolik hastalıkların 7,10-14 göstergeleri (örn., kanser proliferasyonu) ve egzersiz indüklenen asidozu olan. 15
Protocol
Discussion
Bu microneedle bazlı sensörünün tasarım birden fazla cihaz yönlerine üretim öncesi olarak kabul edildi. Gerçek zamanlı olarak saptanması için, bu sensor kullanmak için, algılayıcının tepki süresi düşük olmalıdır; Bu protokolde, her bir test sensörü beş saniyeden altında bir tepki süresi sergiledi. Bu protokolde kullanılan macunlar da elektrot cevabı etkileyebilir elektroaktif biyomoleküllerin içeren vivo ortamlarda içinde seçicilik için seçilmiştir. Bileşimi yapıştırmak …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Sandia Birleşik Sözleşme DE-AC04-94AL85000 altında Enerji Ulusal Nükleer Güvenlik İdaresi Bölümü Belirtilen için Sandia Corporation, Lockheed Martin Şirketi tarafından işletilen MultiProgram laboratuvardır. Yazarlar Sandia Ulusal Laboratuvarı 'Laboratuar fon kabul Araştırma ve Geliştirme (LDRD) programı Directed.
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).
