Ein Hochleistungs-Impedanz-basierte Plattform für die Verdampfungsrate Erkennung
Summary
Dieser Beitrag stellt eine impedanzbasierte Vorrichtung zur Verdampfungsrate Erkennung von Lösungen. Es bietet klare Vorteile gegenüber einem herkömmlichen Gewichtsverlust Ansatz: eine schnelle Reaktion, hochempfindlichen Erkennung, eine kleine Probe Anforderung, mehrere Probenmessungen und einfache Demontage zur Reinigung und Wiederverwendung Zwecke.
Abstract
Dieses Papier beschreibt die Methode eines neuartigen impedanzbasierten Plattform zur Erfassung der Verdampfungsrate. Die Modellverbindung Hyaluronsäure wurde hier zu Demonstrationszwecken verwendet. Mehrere Eindampfversuchen an der Modellverbindung als Feuchthaltemittel mit verschiedenen Konzentrationen in Lösungen wurden zu Vergleichszwecken durchgeführt. Eine herkömmliche Gewichtsverlust Ansatz wird als die einfachste, aber zeitaufwendig, Messtechnik für die Verdampfungsrate Erkennung bekannt. Noch ein deutlicher Nachteil ist, dass ein großes Volumen an Probe erforderlich ist, und mehrere Proben Tests können nicht zur gleichen Zeit durchgeführt werden. Zum ersten Mal in der Literatur, ein elektrisches Impedanzerfassungschip ist mit einem Echtzeit-Verdampfungs Untersuchung in einem Time-Sharing, kontinuierliche und automatische Weise erfolgreich angewendet. Außerdem ist, wie nur 0,5 ml der Testproben wird in dieser impedanzbasierten Vorrichtung erforderlich, und eine große Impedanzänderung wird unter verschiedenen verdünnten soluti demonstriertons. Die vorgeschlagene hochempfindliche und schnelle Reaktion Impedanz-Messsystem ist ein herkömmliches Gewichtsverlust Ansatz in Bezug auf die Verdampfungsrate Erkennung zu übertreffen gefunden.
Introduction
Verdampfung ist eine Art von Flüssigkeitsverdampfung und tritt entlang der Gas-Flüssig-Grenzfläche eines kollektiven Körper von Wasser. Die Wassermoleküle in der Nähe der Oberfläche der Flüssigkeit entweichen zu Kollision von Wassermolekülen aufgrund der Lage sind. Die Verdampfungsrate ist ein wichtiger Schlüsselfaktor während des Prozesses der Verdampfung. Im Allgemeinen wird ein Gleichgewicht oder volumetrische Rohr 1-3 weithin verwendet , um die Verdampfung von Lösungen zu detektieren. Jedoch dauert es eine lange Zeit, um die Verdampfungsgeschwindigkeit aufgrund der Präzision Begrenzung einer Waage oder einem volumetrischen Rohr zu messen. Aus diesem Grund muss eine reaktionsschnelle und hochempfindliches Gerät entwickelt werden, in den Details des Verdampfungsprozesses zu untersuchen.
Die elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) ist ein schnell ansprechender, sensible und effektive experimentelle Mittel im Hinblick auf die in-situ Impedanzerfassung für die elektrochemische Charakterisierung System 4. Daher kann in verschiedenen EIS fie angewendetlds, wie neuere Studien über Zellverhalten 5, bioanalytischen Sensor 6-7, Elektrolyse 8, leitende Polymere 9 und elektrochemische Extraktion 10. Obwohl EIS-Systeme erfolgreich in einer Vielzahl von Disziplinen angewendet worden war, gibt es eine sehr kleine Anzahl von Veröffentlichungen über ihre Anwendung auf Verdampfungs Forschung.
Hyaluronsäure, ein hochmolekulares Polysaccharid mit starken wasserbindenden Potential, ist ein bekanntes Feuchthaltemittel für kosmetische Anwendungen. Ein Hyaluronsäure-Molekül kann bis zu 500 Wassermoleküle 11 binden und erreichen 1000 – fache seines ursprünglichen Volumens 12. Eine äußerst geringe Menge an Hyaluronsäure können feuchtigkeitsspendende Funktion 13-14 besitzen. Aufgrund der hohen Feuchtigkeitsretention hat Hyaluronsäure eine wichtige Komponente der kosmetischen Befeuchtungsmittel Produkte mit hohem kommerziellen Wert weltweit 15 geworden.
Tseine Studie stellt die Methode eines neuartigen impedanzbasierten Gerät mit hoher Geschwindigkeit Erkennung, 16-19 kleines Volumen Probenbedarf und mehrere Probenmessungen. Es ist mit einem Fokus auf die relative Verdampfungsgeschwindigkeit Vergleich zwischen Lösungen als einer Weise präsentiert, die Überlegenheit des innovativen Erkennungsmechanismus gegenüber einer herkömmlichen Wiege Weise zu validieren.
Protocol
Representative Results
Discussion
Der entscheidende Schritt für die Verdampfung Messung in diesem impedanzbasierten Detektion ist die Herstellung der getesteten Lösungen. Entionisiertes Wasser kann aufgrund seiner enormen Impedanz verwendet werden. Stattdessen Leitungswasser leitfähige Ionen enthielt, wurde verwendet, um Hyaluronsäure-Lösungen für Experimente vorzubereiten. Jedoch waren die elektrischen Eigenschaften des Leitungswassers nicht konstant für den Einsatz. Daher Normalisierung, wie beispielsweise die relati…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde durch das Ministerium für Wissenschaft und Technologie, Taiwan, unter Gewährung Nummern 104-2221-E-241-001-MY3 und MOST 105-2627-B-005-002 MOST gefördert.
Materials
| 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 |
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