Fabriceren Cotton Analytical Devices
Summary
To investigate simple fabrication approaches for multiple assay needs, we created a fluid-absorbing channel system made of cotton material. This device was used to establish a multiple detection platform, and solve contamination issues that commonly affect lateral flow-based biomedical devices, for clinical urinalysis of nitrite, total protein, and urobilinogen.
Abstract
Een robuuste, low-cost analytische apparaat moet gebruiksvriendelijk, snel en betaalbaar te zijn. Dergelijke apparaten moeten ook in staat zijn om te werken met schaarse samples en informatie te verstrekken voor follow-up behandeling. Hier tonen we de ontwikkeling van een katoen gebaseerde urineonderzoek (dwz, nitriet, totaal eiwit en urobilinogeen assays) analyse-inrichting met een laterale flow-gebaseerd formaat werken, en goedkoop, gemakkelijk gefabriceerd, snel, en kan worden gevolgd voor meerdere tests zonder kruisbesmetting zorgen. Katoen bestaat uit cellulosevezels met natuurlijke absorberende eigenschappen die kunnen worden benut voor stroomgebaseerde analyse. De eenvoudige maar elegante fabricageproces van onze katoen gebaseerde analyse-inrichting wordt beschreven in deze studie. De opstelling van de katoen structuur en testkussentje maakt gebruik van de hydrofobe en absorberende kracht van elk materiaal. Door deze fysische eigenschappen, kan colorimetrische resultaten voortdurend houden aan de proefpad. Dit apparaat maakt het mogelijk artsen om klinische informatie te ontvangen in een tijdig en toont een groot potentieel als een instrument voor vroegtijdige interventie.
Introduction
De ontwikkeling van de point-of-care (POC) diagnostische apparaten die zijn betaalbaar, robuust en gemakkelijk te gebruiken is absoluut noodzakelijk voor de verbetering van global health 1,2. In het bijzonder apparaten bestaat uit cellulose substraten (bijvoorbeeld, papier, draad en katoen) bieden veelbelovende analytische platforms voor low-cost analyse vanwege hun alomtegenwoordigheid, betaalbaarheid, gebruiksgemak, robuustheid, en het vermogen om snel resultaten 3-7 te verschaffen.
Hier, onthullen we de ontwikkeling van een katoen gebaseerde analyse apparaat met een laterale flow-based format gebruikt voor urineonderzoek. Dit katoen gebaseerde analytische apparaat biedt een alternatieve benadering detectie met een aantal belangrijke voordelen: i) vervaardiging met minimale menselijke inspanning; ii) lage kosten; iii) de capaciteit worden gebruikt om meerdere, verschillende assays zonder kruisbesmetting betreft voeren; . iv) apparaatonafhankelijkheid, dat wil zeggen de mogelijkheid om te worden uitgevoerd zonder extra apparatuur en / of elektriciteit; en v) Snelheid (colorimetrische assays kan worden voltooid binnen 10 min).
De structuur van dit katoen gebaseerde analytische apparaat kan worden onderverdeeld in vier delen: i) katoen dat van nature hydrofoob op haar externe hydrofobe laag; ii) Stoffen die intern hydrofiel en dient als een kanaal voor transport vloeibare wicking; iii) lamineren film die bindt en comprimeert katoen gebruikt maar bevat gaten geboord voor het plaatsen van reactie / testblokken; en iv) chromatografie papier testblokken, die bekleed / ingebed met reactieve reagentia, geplaatst op het buitenoppervlak van de katoen (met name in de ruimte geboord uit de laminaatfilm) als reactie gebieden colorimetrische assays (bijv nitriet, totaal eiwit, pH en urobilinogeen assays) en de resultaten worden weergegeven.
Het mechanisme van de test is als volgt. De katoen gebaseerde analytische apparaat wordt gescoord met lijnen die halverwege dringen door de depth van de katoenen materiaal om een stroom kanaal waarmee monstervloeistof bereikt de reactieve pads worden gebruikt creëren. De absorberende rand van de analyse-inrichting is ondergedompeld in het doelmonster, waarna de oplossing slecht langs het kanaal van het vloeibare absorptie einde de testblokken (figuur 1). Omdat het absorberende kracht van het testveld is groter dan die van katoen worden oplossingen geabsorbeerd door de testblokken stevig opgenomen in de test stootkussen zodat er geen terugvloeiing terug in de vloeibare kanaal en de colorimetrische resultaten raken vervolgens op het vaste testveld materiaal. Na afloop van de reactie worden colorimetrische resultaten opgenomen via een desktop scanner en via beeldanalyse software geanalyseerd.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kritische stappen in dit protocol opgenomen bepalen van de juiste combinatie van katoen materiaal (met variërende hydrofobiciteit / hydrofiliciteit) en filterpapier (chromatografie filter papier of kwantitatieve filter papier). Een goed gepland en uitgevoerd apparaat ontwerp maakt de beste prestaties kenmerken voor colorimetrische assays. Vanuit onze colorimetrische test resultaten, de katoen-gebaseerde analytische inrichting die hierin toont een groot potentieel als een platform voor meerdere detectie van de ziekte. <…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd mede ondersteund door subsidies van het ministerie van Wetenschap en Technologie van Taiwan (MOST-104-2628 E-007-001-my3 (CMC)), en Taichung Veterans General Hospital (TCVGH-1056904C (MYH)).
Materials
| bovine serum albumin | Sigma-Aldrich, US | No. 9048468 | ≥ 99% |
| nitrite | Sigma-Aldrich, US | No. 7632000 | ≥ 99% |
| urobilinogen | Santa Cruz Bio, US | No. SC-296690 | |
| citrate | Sigma-Aldrich U.S | No. 6132043 | ≥ 99% |
| tetrabromophenol blue | Sigma-Aldrich U.S | No. 4430255 | ≥ 99% |
| sulfanilamide | Sigma-Aldrich U.S | No. 63741 | ≥ 99% |
| citric acid | Sigma-Aldrich U.S | No. 77929 | ≥ 99.5% |
| N-(1-naphthyl) ethylenediamine dihydrochloride | Sigma-Aldrich U.S | No. 1465254 | ≥ 98% |
| 4-(Dimethylamine)benzaldehyde | AlfaAesar, U.S | No. A11712 | ≥ 98% |
| Methyl Red sodium salt | sigma, U.S | No. 114502 | ≥95% |
| Bromothyle blue | sigma, U.S | No. 114413 | ≥95% |
| Shiseido Cleansing Cotton | Shiseido, Japan | No. 79014 | |
| chromatography paper | GE Healthcare Whatman, Springfield Mill, UK | No. 30306132 | |
| plastic substrate | lamination film, MAS | A4 | 216 mm × 303 mm |
| scanner | microtek scanmaker | i2400 | |
| paper cutter | Life paper cutter | No.306 | |
| laminator | AURORA | LM4231H | |
| laminator film | UNI LAMI | 4A |
Referências
- Yager, P., Domingo, G. J., Gerdes, J. Point-of-care diagnostics for global health. Annu. Rev. Biomed. Eng. 10, 107-144 (2008).
- Chin, C. D., Linder, V., Sia, S. K. Commercialization of microfluidic point-of-care diagnostic devices. Lab Chip. 12, 2118-2134 (2012).
- Lu, Y., Shi, W., Jiang, L., Qin, J., Lin, B. Rapid prototyping of paper-based microfluidics with wax for low-cost, portable bioassay. Electrophoresis. 30 (9), 1497-1500 (2009).
- Ballerini, D. R., Li, X., Shen, W. Flow control concepts for thread-based microfluidic devices. Biomicrofluidics. 5 (1), 014105 (2011).
- Lin, S., et al. Cotton-based Diagnostic Devices. Scientific reports. 4, 6976-6976 (2013).
- Hsu, M. Y., et al. Monitoring the VEGF level in aqueous humor of patients with ophthalmologically relevant diseases via ultrahigh sensitive paper-based ELISA. Biomaterials. 35 (12), 3729-3735 (2014).
- Hsu, M. Y., et al. Monitoring VEGF levels with low-volume sampling in major vision-threatening diseases: age-related macular degeneration and diabetic retinopathy. Lab Chip. 15 (11), 2357-2363 (2015).
- Kwok, D., Neumann, A. Contact angle measurement and contact angle interpretation. Adv. Colloid Interface Sci. 81 (3), 167-249 (1999).
- Martinez, A. W., Phillips, S. T., Butte, M. J., Whitesides, G. M. Patterned paper as a platform for inexpensive, low-volume, portable bioassays. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 46 (8), 1318-1320 (2007).
- Li, X., Tian, J. F., Shen, W. Quantitative biomarker assay with microfluidic paper-based analytical devices. Anal. Bioanal. Chem. 396 (1), 495-501 (2010).
- Coad, S., Friedman, B., Geoffrion, R. Understanding Urinalysis. medscape. 7 (3), 269-279 (2012).
- Kupka, T., et al. Accuracy of urine urobilinogen and bilirubin assays in predicting liver function test abnormalities. Ann. Emerg. Med. 16 (11), 1231-1235 (1987).
- Binder, L., et al. Failure of prediction of liver function test abnormalities with the urine urobilinogen and urine bilirubin assays. Arch. Pathol. Lab. Med. 113 (1), 73-76 (1989).
- Gubala, V., et al. Point of care diagnostics: status and future. Anal. chem. 84 (2), 487-515 (2011).
- Vaidya, V. S., et al. Urinary biomarkers for sensitive and specific detection of acute kidney injury in humans. Clin. Transl. Sci. 1 (3), 200-208 (2008).
