تصنيع أقطاب غرامة على طرف إبرة حقن استخدام طلاء مقاوم الضوء الرذاذ والنبائط مرنة للتطبيقات الطبية الحيوية
Summary
طريقة تصنيع أقطاب إينتيرديجيتاتيد غرامة (الفجوة والعرض: 20 ميكرومتر) على طرف إبرة حقن (القطر: ميكرومتر 720) يتجلى في استخدام رذاذ الطلاء والنبائط غشاء مرن في عملية الطباعة التصويرية.
Abstract
لدينا عرض أسلوب تصنيع لمقاومة الكهربائية التحليل الطيفي (EIS)-في–إبرة (دهر: نظام المعلومات البيئية في إبرة) تحديد موقع الأنسجة المستهدفة في الجسم عن طريق قياس وتحليل الاختلافات في مقاومة كهربائية بين بيوتيسويس متباينة. وتصف هذه الورقة طريقة تصنيع أقطاب إينتيرديجيتاتيد غرامة (IDEs) على طرف إبرة حقن باستخدام الواقي الضوئي رذاذ الطلاء والنبائط غشاء مرن في عملية الطباعة التصويرية. ويستخدم البولي ايثلين (الحيوانات الأليفة) حرارة انكمش أنبوب (HST) مع سمك جدار 25 ميكرومتر كطبقة العزل والتحييد. ويبين HST الحيوانات الأليفة متانة ميكانيكية أعلى مقارنة بالبوليمرات poly(p-xylylene)، والتي تستخدم على نطاق واسع كمادة طلاء عازل. وعلاوة على ذلك، يبين مقراب هابل الفضائي مقاومة كيميائية جيدة لمعظم الأحماض والقواعد، ومفيد للحد من الأضرار الكيميائية إلى أيون. استخدام أيون المفضل لا سيما لتوصيف المواد الكيميائية/الحيوية أو تصنيع باستخدام المواد الكيميائية الحمضية/الأساسي. الفجوة ملفقة والعرض من ايديس صغيرة بقدر 20 ميكرومتر، والعرض والطول من ايديس العامة هي 400 ميكرون و 860 ميكرومتر، على التوالي. الهامش تلفيق من الطرف (المسافة بين الحافة إبرة حقن ونقطة الانطلاق من ايديس) إبرة حقن صغيرة ك 680 ميكرومتر، مما يشير إلى أن الغزو المفرط دون داع إلى بيوتيسويس يمكن تجنبها خلال قياس مقاومة كهربائية. وقد دهر إمكانية عالية للاستخدام السريري، مثل الغدة الدرقية خزعات وإيصال الأدوية التخدير في مساحة العمود الفقري. علاوة على ذلك، حتى في الجراحة التي تنطوي على الاستئصال الجزئي للأورام، يمكن أن تستخدم في دهر للحفاظ عليها كأنسجة طبيعية كثير ممكن عن طريق الكشف عن الهامش الجراحية (الأنسجة العادية التي يتم إزالتها بالاستئصال الجراحي للورم) بين العادي و الأنسجة الآفة.
Introduction
الإبر إبر تستخدم على نطاق واسع في المستشفيات خزعات وإيصال الأدوية لأنها رخيصة الثمن وسهلة الاستخدام. كما أن لها خصائص ميكانيكية ممتازة على الرغم من طول القطر رقيقة وبنية ذات حواف حادة مناسبة للغزو. خلال خزعة، هي عينات الأنسجة المستهدفة في جوفاء إبرة حقن مع تخطيط الصدى التوجيه1. على الرغم من أن الموجات فوق الصوتية خالية من الإشعاع، وآمنة للأجنة والمرأة الحامل، ويوفر التصوير في الوقت الحقيقي، من الصعب رؤية الأجهزة التي تكون عميقة داخل الجسم، وخاصة في حالة المرضى الذين يعانون من السمنة المفرطة لأن الموجات فوق الصوتية لا يمكن اختراق الهواء أو الأنسجة الدهنية2. وبالإضافة إلى ذلك، جراح لا يمكن الحصول على معلومات متعمقة من الموجات فوق الصوتية ثنائية الأبعاد التي تستخدم تقليديا في معظم المستشفيات، ونتج عنه الحاجة إلى خزعات متعددة إذا كان الأطباء تفتقر إلى المهارة أو الخبرة. في إيصال الأدوية للتخدير الشوكي، تحديد الأطباء أن الإبرة قد بلغت مساحة العمود الفقري إذا كان يتدفق السائل الدماغي النخاعي (CSF) إلى الخلف في المحاقن أثناء إدخال الإبرة بعناية في ظهر المريض. بعد تأكيد ارتداد للخدمات القطرية، يتم حقن المخدرات التخدير في مساحة العمود الفقري3. ولكن الأطباء خطر اختراق أو قطع الألياف العصبية في مساحة العمود الفقري، يسبب ألما شديدا للمرضى وحتى الشلل النصفي4،5. وبالتالي، يتطلب هذا الإجراء أيضا طبيب ماهراً. أحد الحلول للتغلب عليها والتخفيف من حدة الصعوبات السالفة الذكر إضافة وظيفة تنقل إلى إبرة حقن حيث يمكن توفير معلومات موضوعية عن موقف الإبرة. وسيساعد هذا طبيب سهولة إجراء خزعة، وإيصال الأدوية، وحتى عملية جراحية دون الاعتماد على حكمهم التجريبية فقط.
لتعريب كهربائياً الأنسجة المستهدفة في الجسم، وابرة حقن إدراج التحليل الطيفي معاوقة كهربائية أدخلت الاستشعار (EIS) كنظام المعلومات البيئية-في–إبرة (دهر)6. ويستخدم أجهزة الاستشعار البيئية حاليا في مجال الهندسة الطبية الحيوية لتطبيقات مثل الحمض النووي كشف7،،من89، البكتيريا الفيروسات الكشف عن10،11،12 ، والتحليل في أنسجة خلايا/14،13،15،17،،من1618،19،20 , 21 , 22-“دهر” يمكن التمييز بين مواد متباينة في مجال تردد على أساس الموصلية الكهربائية وسماحيه. تم التحقق من قدرة التمييز أيون لمختلف مستويات تركيز الفوسفات مخزنة المالحة (PBS)23والخنزير الدهون/العضلات أنسجة6،23والأنسجة البشرية حتى عادي/سرطان الكلي24 ،25. هذه الإمكانية أيون يتوقع إلى حد كبير زيادة دقة خزعة عن طريق تحديد موقع الأنسجة المستهدفة استناداً إلى الاختلافات في مقاومة كهربائية بين الأنسجة الآفة المستهدفة والأنسجة الطبيعية المجاورة. بطريقة مماثلة، الاختلافات التحقيق في مقاومة كهربائية بين تعاطي المخدرات بالحقن الفضاء (مساحة العمود الفقري أو فوق الجافية) والمحيطة بالانسجة يمكن أن تساعد الأطباء تقديم المخدرات تخدير في موقع الهدف المحدد. وعلاوة على ذلك، يمكن أن تستخدم في دهر كهربائياً حفز الدماغ/العضلات، وكذلك فيما يتعلق بتحديد وجود هامش جراحي أمثل خلال العمليات الجراحية التي تنطوي على استئصال جزئي للورم، مثل استئصال جزئي، للحفاظ على كأنسجة طبيعية كثير ممكن.
واحدة من أكبر التحديات التي تواجه في أعمال أيون هو تلفيق أقطاب على سطح منحنى إبرة حقن بعد دائرة نصف قطرها صغير من انحناء. وقد اعتبر الزخرفة المعدنية مباشرة باستخدام عملية الطباعة التصويرية تقليدية كمناسبة لتصنيع الأقطاب الكهربائية الصغيرة الحجم على الركازة منحنية التي يبلغ قطرها عدة مليمترات أو أقل. حتى الآن، أساليب مختلفة، بما في ذلك إدخال الطباعة26، مرنة جاف الفيلم مقاوم الضوء27وموائع جزيئية الأسلوب28، نانويمبرينت الطباعة الحجرية29والطباعة الحجرية تناوب الركازة30, قد تم وعرض لاختلاق أنماط معدنية/البوليمر على سطح منحن. ومع ذلك، لا تزال هناك قيود بسبب متطلبات دهر، مثل الركيزة اللازمة مع قطرها أقل من 1 مم، وطول القطب إجمالي 20 مم أو أكثر والعرض والفجوة من أقطاب تتراوح بين عشرات ميكرومتر، وارتفاع حجم الإنتاج.
في هذه الدراسة، يقترح الزخرفة المعدنية مباشرة عن طريق استخدام الواقي الضوئي رذاذ الطلاء ومن النبائط غشاء مرن يدرك أقطاب الحجم الصغير على سطح منحنى إبرة حقن. قطر الإبرة يتم صغيرة ك 720 ميكرومتر (عيار 22)، الذي يستخدم على نطاق واسع خزعات وإيصال الأدوية في المستشفيات. كما يتم تقييم عائد إنتاج أسلوب التصنيع المقترح لتحديد جدوى إنتاج كميات كبيرة بسعر في متناول.
Protocol
Representative Results
Discussion
أظهرنا أن الطباعة التصويرية باستخدام رذاذ الطلاء ومن النبائط فيلم وسيلة عملية اختﻻق ايديس غرامة على سطح منحنى إبرة حقن صغيرة قطرها أقل من 1 مم. العرض والفجوة من ايديس منخفضة تصل إلى 20 ميكرون، والهامش تلفيق من الطرف صغيرة ميكرومتر 680. ضمن البروتوكول، عملية المواءمة، بما في ذلك إزالة الخطأ آ…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل المشروع “بحوث التكنولوجيا البيولوجية الطبية المتكاملة” من خلال منحة قدمها فريق دعم المعلومات الجغرافية في عام 2017.
Materials
| Heat shrink tube | VENTION MEDICAL, Inc. | 103-0655 | |
| Hypodermic needle (22G) | HWAJIN MEDICAL co. ltd | – | http://www.hwajinmedical.com |
| Heat gun | Weller | WHA600 | http://www.weller-tools.com/en/Home.html |
| Ultrasonic cleaner | HWASHIN INSTRUMENT CO, LTD. | POWERSONIC 620- | http://www.hwashin.net |
| Hotplate | AS ONE Corporation | 006560 | |
| Sputtering | A-Tech System. Ltd. | ATS/SPT/0208F | http://www.atechsystem.co.kr |
| Glass slide | Paul Marienfeld GmbH & Co. KG | 1000412 | |
| Spray coater | LITHOTEK | LSC-200 | |
| Photoresist | AZ electronic materials | GXR 601 | http://www.merck-performance-materials.com/en/index.html |
| Developer (solution) | AZ electronic materials | MIF 300 | http://www.merck-performance-materials.com/en/index.html |
| Aligner | MIDAS SYSTEM CO.,Ltd. | MDA-400M | http://www.midas-system.com |
| Microscope | NIKON Corporation | L200 | http://www.nikonmetrology.com |
| Au wet etchant | TRANSENE COMPANY, Inc. | Au etchant type TFA | http://transene.com |
| Cr wet etchant | KMG Electronic. Chemicals, Inc. | CR-7 | http://kmgchemicals.com |
| Au target | Thin films and Fine Materials | – | http://www.thifine.co.kr |
| Cr target | Thin films and Fine Materials | – | http://www.thifine.co.kr |
| Argon gas (99.999%) | SINIL Gas Co.Ltd | – | http://www.sigas.kr |
| Acetone solution | OCI Company Ltd | – | http://www.ocicorp.co.kr/company/index.asp |
| Impedance analyzer | Gamry Instruments Inc | Reference 600 | https://www.gamry.com |
| Height Controller | Mitutoyo Corporation | 192-613 | |
| Phosphate buffered saline | Life Technologies Corporation | 10010023 |
References
- Knappe, M., Louw, M., Gregor, R. T. Ultrasonography-guided fine-needle aspiration for the assessment of cervical metastases. Arch Otolaryngol Head Neck Surg. 126 (9), 1091-1096 (2000).
- Paladini, D. Sonography in obese and overweight pregnant women: clinical, medicolegal and technical issues. Ultrasound Obstet Gynecol. 33 (6), 720-729 (2009).
- Okuda, Y., Mishio, M., Kitajima, T., Asai, T. Cremasteric reflex test as an objective indicator of spinal anaesthesia. Anaesthesia. 55 (6), 587-589 (2000).
- Pryle, B., Carter, J., Cadoux-Hudson, T. Delayed paraplegia following spinal anaesthesia. Anaesthesia. 51 (3), 263-265 (1996).
- SJÖSTRÖM, S., Bläss, J. Severe pain in both legs after spinal anaesthesia with hyperbaric 5% lignocaine solution. Anaesthesia. 49 (8), 700-702 (1994).
- Yun, J., et al. Electrochemical impedance spectroscopy with interdigitated electrodes at the end of hypodermic needle for depth profiling of biotissues. Sens Actuator B-Chem. 237, 984-991 (2016).
- Ye, W. W., Shi, J. Y., Chan, C. Y., Zhang, Y., Yang, M. A nanoporous membrane based impedance sensing platform for DNA sensing with gold nanoparticle amplification. Sens Actuator B-Chem. 193, 877-882 (2014).
- Wang, L., et al. A novel electrochemical biosensor based on dynamic polymerase-extending hybridization for E. coli O157: H7 DNA detection. Talanta. 78 (3), 647-652 (2009).
- Tran, H., et al. An electrochemical ELISA-like immunosensor for miRNAs detection based on screen-printed gold electrodes modified with reduced graphene oxide and carbon nanotubes. Biosens Bioelectron. 62, 25-30 (2014).
- Nguyen, B. T., et al. Membrane-based electrochemical nanobiosensor for the detection of virus. Anal Chem. 81 (17), 7226-7234 (2009).
- Tian, F., Lyu, J., Shi, J., Tan, F., Yang, M. A polymeric microfluidic device integrated with nanoporous alumina membranes for simultaneous detection of multiple foodborne pathogens. Sens Actuator B-Chem. 225, 312-318 (2016).
- Chan, K. Y., et al. Ultrasensitive detection of E. coli O157: H7 with biofunctional magnetic bead concentration via nanoporous membrane based electrochemical immunosensor. Biosens Bioelectron. 41, 532-537 (2013).
- Giaever, I., Keese, C. R. A morphological biosensor for mammalian cells. Nature. 366 (6455), 591 (1993).
- Lu, Y. -. Y., Huang, J. -. J., Huang, Y. -. J., Cheng, K. -. S. Cell growth characterization using multi-electrode bioimpedance spectroscopy. Meas Sci Technol. 24 (3), 035701 (2013).
- Müller, J., Thirion, C., Pfaffl, M. W. Electric cell-substrate impedance sensing (ECIS) based real-time measurement of titer dependent cytotoxicity induced by adenoviral vectors in an IPI-2I cell culture model. Biosens Bioelectron. 26 (5), 2000-2005 (2011).
- Nordberg, R. C., et al. Electrical Cell-Substrate Impedance Spectroscopy Can Monitor Age-Grouped Human Adipose Stem Cell Variability During Osteogenic Differentiation. Stem Cells Transl Med. , (2016).
- Messina, W., Fitzgerald, M., Moore, E. SEM and ECIS Investigation of Cells Cultured on Nanopillar Modified Interdigitated Impedance Electrodes for Analysis of Cell Growth and Cytotoxicity of Potential Anticancer Drugs. Electroanalysis. 28 (9), 2188-2195 (2016).
- Abdolahad, M., et al. Single-cell resolution diagnosis of cancer cells by carbon nanotube electrical spectroscopy. Nanoscale. 5 (8), 3421-3427 (2013).
- Lee, H., et al. An endoscope with integrated transparent bioelectronics and theranostic nanoparticles for colon cancer treatment. Nat Commun. 6, 10059 (2014).
- Haemmerich, D., Schutt, D. J., Wright, A. S., Webster, J. G., Mahvi, D. M. Electrical conductivity measurement of excised human metastatic liver tumours before and after thermal ablation. Physiol Meas. 30 (5), 459 (2009).
- Prakash, S., et al. Ex vivo electrical impedance measurements on excised hepatic tissue from human patients with metastatic colorectal cancer. Physiol Meas. 36 (2), 315 (2015).
- Yun, J., Kim, H. W., Kim, H. -. I., Lee, J. -. H. Electrical impedance spectroscopy on a needle for safer Veress needle insertion during laparoscopic surgery. Sens Actuator B-Chem. 250, 453-460 (2017).
- Yun, J., Kim, H. W., Lee, J. -. H. Improvement of Depth Profiling into Biotissues Using Micro Electrical Impedance Spectroscopy on a Needle with Selective Passivation. Sensors. 16 (12), 2207 (2016).
- Yun, J., et al. Micro electrical impedance spectroscopy on a needle for ex vivo discrimination between human normal and cancer renal tissues. Biomicrofluidics. 10 (3), 034109 (2016).
- Kim, H. W., Yun, J., Lee, J. Z., Shin, D. G., Lee, J. H. Evaluation of Electrical Impedance Spectroscopy-on-a-Needle as a Novel Tool to Determine Optimal Surgical Margin in Partial Nephrectomy. Adv Healthc. , (2017).
- Wu, H., et al. Conformal Pad-Printing Electrically Conductive Composites onto Thermoplastic Hemispheres: Toward Sustainable Fabrication of 3-Cents Volumetric Electrically Small Antennas. PLoS One. 10 (8), e0136939 (2015).
- Ahn, C., et al. Direct fabrication of thin film gold resistance temperature detection sensors on a curved surface using a flexible dry film photoresist and their calibration up to 450° C. C. J Micromech Microeng. 23 (6), 065031 (2013).
- Goluch, E. D., et al. Microfluidic method for in-situ deposition and precision patterning of thin-film metals on curved surfaces. Appl Phys Lett. 85 (16), 3629-3631 (2004).
- Hu, X., et al. A degradable polycyclic cross-linker for UV-curing nanoimprint lithography. J Mater Chem C. 2 (10), 1836-1843 (2014).
- Wu, J. -. T., Lai, H. -. C., Yang, S. -. Y., Huang, T. -. C., Wu, S. -. H. Dip coating cooperated with stepped rotating lithography to fabricate rigid microstructures onto a metal roller. Microelectron Eng. 87 (11), 2091-2096 (2010).
