Detta dokument presenterar en impedans-baserad apparat för avdunstningshastigheten detektering av lösningar. Det ger tydliga fördelar jämfört med en konventionell viktminskning metod: en snabb respons, hög detektionskänslighet, ett litet urval krav, mätningar flera prov, och enkel demontering för rengöring och återanvändning ändamål.
Detta papper beskrivs metoden för en roman impedans-baserad plattform för påvisande av avdunstningshastigheten. Modellen Föreningen hyaluronsyra användes här för demonstrationssyfte. Multipla avdunstnings tester på modellen föreningen som ett fuktighetsbevarande medel med olika koncentrationer i lösningar genomfördes för jämförelseändamål. En konventionell viktminskning tillvägagångssätt är känd som den mest okomplicerade, men tidskrävande, mätningsteknik för detektion avdunstningshastighet. Ändå är en klar nackdel att en stor volym prov krävs och flera stickprov kan inte utföras samtidigt. För första gången i litteraturen, är en elektrisk impedans sensorchip med framgång tillämpas på en realtids avdunstning undersökning i en tid delning, kontinuerligt och automatiskt sätt. Dessutom så lite som 0,5 ml av testprov krävs i denna impedans-baserade apparater, och en stor impedans variation visas bland olika utspädd solutions. Den föreslagna högkänslig och snabb respons impedans kännande system visar att överträffa en konventionell viktminskning tillvägagångssätt när det gäller att upptäcka avdunstningshastighet.
Avdunstning är en typ av vätska förångning och förekommer längs gas-vätskegränssnittet en kollektiv kropp av vatten. Vattenmolekylerna nära ytan blir i stånd att fly från vätskan på grund av kollision av vattenmolekyler. Avdunstningshastigheten är en viktig nyckelfaktor under processen för indunstning. I allmänhet, en balans eller volumetrisk röret 1-3 är allmänt använd för att detektera indunstning av lösningar. Det tar dock lång tid att mäta avdunstningshastigheten på grund av den precision begränsning av en balans eller volume rör. Av denna anledning måste en responsiv och högkänsliga instrument utvecklas för att sondera in på detaljerna i förångningsprocessen.
Elektro impedans spektroskopi (EIS) är en snabb respons, känsliga och effektiva experimentella metoder när det gäller in-situ impedans upptäckt för elektrokemiskt system karakterisering 4. Därför kan EIS appliceras i olika fields, såsom nya studier på cellulär beteende 5, bioanalytisk avkänning 6-7, elektrolys 8, ledande polymerer 9 och elektroutvinning 10. Även om EIS system hade framgångsrikt använts i en mängd olika discipliner, det finns ett extremt litet antal publikationer om tillämpningen av avdunstning forskning.
Hyaluronsyra, en högmolekylär polysackarid med stark vattenbindande potential, är ett välkänt fuktighetsbevarande medel för kosmetiska tillämpningar. En hyaluronsyra molekyl kan binda upp till 500 vattenmolekyler 11 och nå 1000 gånger sin ursprungliga volym 12. En extremt liten mängd hyaluronsyra kan ha fuktgivande funktion 13-14. På grund av den höga fuktbevarande, har hyaluronsyra blivit en viktig del av kosmetiska fuktbevarande produkter med högt kommersiellt värde över hela världen 15.
Thans studie presenterar metoden av en ny impedans baserad apparat med hög hastighet upptäckt, liten volym provkrav, och flera provmätningar 16-19. Den presenteras med fokus på jämförelsen relativa förångningshastigheten bland lösningar som ett sätt att validera överlägsenhet innovativa mekanism upptäckt jämfört med en konventionell vägnings sätt.
Det kritiska steget för förångning mätning i denna impedans-baserad detektion är framställningen av de testade lösningarna. Avjoniserat vatten kan inte användas på grund av dess enorma impedans. I stället var kranvatten innehållande ledande joner användes för framställning av hyaluronsyra-lösningar för experiment. Emellertid de elektriska egenskaperna hos kranvatten var inte konstant för användning. Därför, normalisering, såsom den relativa förångningshastigheten för v…
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete sponsrades av ministeriet för vetenskap och teknik, Taiwan, enligt bidragsnummer MEST 104-2221-E-241-001-My3 och MEST 105-2627-B-005-002.
95 % ethanol | Echo Chemical Co., Ltd., Miaoli, Taiwan | 484000001103C-00EC | |
Acetone | Avantor Performance Materials Inc., Center Valley, PA, USA | JTB-9005-68 | |
Development solution | Kemitek Industrial Crop., Hsinchu, Taiwan | 12F01031 | KTD-1 |
Etching solution | eSolv Technology Co., Taipei, Taiwan | EG-462 | |
Hyaluronic acid | Shandong Freda Biopharm Co., Ltd., Jinan, China | 1010212 | Molecular weight 980k, Cosmetic Grade |
Photoresist solution | AZ Electronic Materials Taiwan Co., Ltd., Hsinchu, Taiwan | 65101M19 | AZ6112 |
8-well silicone array | Greiner bio-one Inc., Frickenhausen, Baden-Württemberg, Germany | FlexiPERM | |
ITO glass | GemTech Optoelectronics Co., Taoyuan, Taiwan | ||
Vial | Sigma-Aldrich Co. LLC., St. Louis, MO, USA | 854190 | |
Film photomask | Taiwan Mesh Co., Ltd, Taoyuan, Taiwan | ||
Lock-in amplifier | Stanford Research Systems, Inc., Palo Alto, CA, USA | SR830 | |
Switch relay | Instrument Technology Research Center, National Applied Research Laboratories, Hsinchu, Taiwan | ||
Electronic balance machine | Precisa Co., Dietikon, Switzerland | XS225A |