חיישן הולו Microneedle מבוסס על מרובב דרך העור אלקטרוכימי חישה
Summary
מאמר זה מפרט את הבנייה של חיישן microneedle מבוסס multiplexed. המכשיר מפותח עבור בדגימה באתרו וניתוח אלקטרוכימי של analytes מרובים בצורה מהירה סלקטיבית. אנחנו מדמיינים ברפואה קלינית מחקר ביו משתמש עבור אלה microneedle מבוססי חיישנים.
Abstract
פיתוח מערכת פולשנית לניטור מרובב לניתוח מהיר של מולקולות ביולוגיות הרלוונטיים יכול להציע לאנשים הסובלים מבעיות רפואיות כרוניות הערכה קליל של המדינה הפיזיולוגי המיידי שלהם. יתר על כן, זה יכול לשמש כלי מחקר וניתוח, תנאים רפואיים מורכבים multifactorial. על מנת חיישן כזה multianalyte להתממש, הוא חייב להיות פולשנית, דגימה של נוזל ביניים חייב להופיע ללא כאב או נזק למשתמש, וניתוח חייב להיות מהיר כמו גם סלקטיבי.
פותח בתחילה עבור משלוח נטול כאבים סמים, microneedles שימשו כדי לספק חיסונים וסוכנים תרופתי (כגון אינסולין) דרך העור. 1-2 מאז התקנים אלה לגשת מרחב ביניים, microneedles המשולבים עם microelectrodes יכול לשמש דרך העור חיישנים אלקטרוכימיים. איתור סלקטיבי של, לקטט גלוקוז, גלוטמט, Hחומצה חמצן ydrogen, ו אסקורבית הוכח באמצעות משולבים microneedle-אלקטרודה מכשירים עם סיבי פחמן, משחות פחמן שינוי, פלטינה מצופה פולימר microneedles המהווים אלמנטים transducing. 3-7,8
זו טכנולוגיית החיישן microneedle אפשרה רומן גישה אנליטית מתוחכמת לגילוי באתרו סימולטני של analytes מרובים. ריבוב מציע את האפשרות של ניטור microenvironments מורכבים, אשר קשה אחרת לאפיין בצורה מהירה פולשנית. לדוגמה, הטכנולוגיה הזו יכול להיות מנוצל עבור ניטור סימולטני של רמות תאיים של, גלוקוז לקטט ו-pH, שהם 9 אינדיקטורים חשובים של מחלות מטבוליות מדינות 7,10-14 (למשל, סרטן התפשטות) ופעילות גופנית הנגרמת חמצת. 15
Protocol
Discussion
היבטים רבים של עיצוב של חיישן מבוסס microneedle זה נחשבו לפני ייצור המכשיר. על מנת להשתמש חיישן לגילוי בזמן אמת, זמן התגובה של החיישן צריך להיות נמוך, בפרוטוקול זה, כל חיישן נבדק הציג את זמן התגובה להלן חמש עשרה שניות. משחות בשימוש בפרוטוקול זה נבחרו גם הסלקטיביות שלהם בתוך …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Sandia היא מעבדה multiprogram המופעלות על ידי Sandia Corporation, חברת לוקהיד מרטין, עבור הברית קבע המחלקה למינהל הביטחון הלאומי לאנרגיה גרעינית תחת חוזה DE-AC04-94AL85000. המחברים מודים במימון Sandia National Laboratory "מעבדות בימוי מחקר ופיתוח (LDRD) התוכנית.
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).
