Высокая производительность импеданса на основе платформы для испарения определение скорости
Summary
Эта статья представляет собой устройство импеданса на основе для обнаружения скорости испарения растворов. Он предлагает явные преимущества по сравнению с традиционным подходом потери веса: быстрый отклик, обнаружение высокой чувствительности, небольшое требование образца, многократные измерения образца, и простой демонтаж для очистки и повторного использования целей.
Abstract
В данной статье описывается метод новой платформы на основе импеданса для обнаружения скорости испарения. Модель соединения гиалуроновой кислоты использовали здесь для демонстрационных целей. Были проведены несколько тестов упаривания на модели соединения в качестве увлажнителя с различными концентрациями в растворах для целей сравнения. Традиционный подход потеря веса известен как самый простой, но много времени, методика измерений для определения скорости испарения. Тем не менее, явный недостаток состоит в том, что большой объем образца требуется и множественные образцы тестов не могут быть проведены одновременно. Впервые в литературе, электрический чип Чувствительный импеданса успешно применяется к исследованию испарения в режиме реального времени в режиме разделения времени, непрерывным и автоматическим способом. К тому же, всего лишь 0,5 мл испытуемых образцов необходим в этом устройстве импеданса на основе, и большое изменение импеданса проявляется среди различных разбавленным Solutiдополнения. Предложенная система высокой чувствительности и датчиков импеданса быстрого отклика оказывается опережать обычный потеря веса подход с точки зрения обнаружения скорости испарения.
Introduction
Испарение представляет собой тип испарении жидкости и происходит вдоль границы раздела газ-жидкость коллективного водоеме. Молекулы воды вблизи поверхности становятся способными вырваться из жидкости в результате столкновения молекул воды. Скорость испарения является важным ключевым фактором в процессе испарения. Как правило, этот баланс или объемная труба 1-3 широко используемый для обнаружения выпаривание растворов. Тем не менее, он занимает много времени, чтобы измерить скорость испарения из-за точности ограничение баланса или объемной трубки. По этой причине прибор реагирует и высокой чувствительности должны быть разработаны, чтобы исследовать в детали процесса испарения.
Электрохимический импеданс – спектроскопии (EIS) является быстрый ответ, чувствительные и эффективные экспериментальные средства с точки зрения обнаружения импеданса в месте для электрохимической характеризации системы 4. Поэтому EIS могут быть применены в различных тьфуLDS, таких , как недавние исследования на клеточном поведении 5, биоаналитической зондирования 6-7, электролиза 8, 9 проводящих полимеров и электрохимической экстракции 10. Даже если системы EIS была успешно применена в самых разных дисциплинах, существуют чрезвычайно малое количество публикаций о его применении к исследованию испарения.
Гиалуроновая кислота, высокомолекулярным полисахаридом с сильным связывающего воду потенциалом, является хорошо известным Увлажнитель для косметических применений. Одна молекула гиалуроновой кислоты может связать до 500 молекул воды 11 и достигают 1000 раз свой первоначальный объем 12. Чрезвычайно небольшое количество гиалуроновой кислоты может обладать функцией увлажнения 13-14. Из – за высокой удержания влаги, гиалуроновая кислота стала важным компонентом косметических увлажняющими продукции с высокой коммерческой ценностью во всем мире 15.
Tего исследование представляет метод устройства романа импеданса на основе характеризующуюся высокой скорости обнаружения, небольшое требование к объему образца, а также несколько измерений образцов 16-19. Она представлена с акцентом на относительном сравнении скорости испарения между растворами как способ подтвердить превосходство инновационного механизма обнаружения по сравнению с обычным весом способом.
Protocol
Representative Results
Discussion
Важным шагом для измерения испарения в этом обнаружения импеданса на основе является подготовка испытуемых растворов. Деионизированная вода не может быть использована из-за его огромного импеданса. Вместо того, чтобы, водопроводная вода, содержащая проводящие ионы, ис?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была организована Министерством науки и техники, Тайвань, под номерами грантов НАИБОЛЕЕ 104-2221-E-241-001-MY3 и МОСТ 105-2627-B-005-002.
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 |
References
- Francis, G. W., Bui, Y. T. H. Changes in the composition of aromatherapeutic Citrus oils during evaporation. Evid.-based Complement Altern. Med. 2015 (421695), 1-6 (2015).
- Ochiai, N., et al. Extension of a dynamic headspace multi-volatile method to milliliter injection volumes with full sample evaporation: application to green tea. J. Chromatogr. A. 1421, 103-113 (2015).
- Zribi, W., Aragues, R., Medina, E., Faci, J. M. Efficiency of inorganic and organic mulching materials for soil evaporation control. Soil Tillage Res. 148, 40-45 (2015).
- Chang, B. Y., Park, S. M. Electrochemical impedance spectroscopy. Annu. Rev. Anal. Chem. 3, 207-229 (2010).
- Brooks, E. K., Tobias, M. E., Yang, S., Bone, L. B., Ehrensberger, M. T. Influence of MC3T3-E1 preosteoblast culture on the corrosion of a T6-treated AZ91 alloy. J. Biomed. Mater. Res. Part B. 104 (2), 253-262 (2016).
- Tabrizi, M. A., Shamsipur, S., Farzin, L. A high sensitive electrochemical aptasensor for the determination of VEGF165 in serum of lung cancer patient. Biosens. Bioelectron. 74, 764-769 (2015).
- Tran, T. B., Nguyen, P. D., Baek, C., Min, J. Electrical dual-sensing method for real-time quantitative monitoring of cell-secreted MMP-9 and cellular morphology during migration process. Biosens. Bioelectron. 77, 631-637 (2016).
- Kruger, A. J., Krieg, H. M., van der Merwe, J., Bessarabov, D. Evaluation of MEA manufacturing parameters using EIS for SO2 electrolysis. Int. J. Hydrog. Energy. 39 (32), 18173-18181 (2014).
- Guler, Z., Sarac, A. S. Electrochemical impedance and spectroscopy study of the EDC/NHS activation of the carboxyl groups on poly(ε-caprolactone)/poly(m-anthranilic acid) nanofibers. Express Polym. Lett. 10 (2), 96-110 (2016).
- Xi, X., Si, G., Nie, Z., Ma, L. Electrochemical behavior of tungsten ions from WC scrap dissolution in a chloride melt. Electrochim. Acta. 184, 233-238 (2015).
- Olejnik, A., Goscianska, J., Zielinska, A., Nowak, I. Stability determination of the formulations containing hyaluronic acid. Int. J. Cosmetic Sci. 37, 401-407 (2015).
- Marcellin, E., Steen, J. A., Nielsen, L. K. Insight into hyaluronic acid molecular weight control. Appl. Microbiol. Biotechnol. 98, 6947-6956 (2014).
- Laurent, T. C., Laurent, U. B. G., Fraser, J. R. E. The structure and function of hyaluronan: An overview. Immunol. Cell Biol. 74 (2), A1-A7 (1996).
- Papakonstantinou, E., Roth, M., Karakiulakis, G. Hyaluronic acid: A key molecule in skin aging. Derm.-Endocrinol. 4 (3), 253-258 (2012).
- Sze, J. H., Brownlie, J. C., Love, C. A. Biotechnological production of hyaluronic acid: A mini review. 3 Biotech. 6, 67 (2016).
- Lin, C. Y., et al. Real-time detection of β1 integrin expression on MG-63 cells using electrochemical impedance spectroscopy. Biosens. Bioelectron. 28 (1), 221-226 (2011).
- Hsiao, S. Y., et al. Chemical-free and reusable cellular analysis: Electrochemical impedance spectroscopy with a transparent ITO culture chip. Int. J. Technol. Hum. Interact. 8 (3), 1-9 (2012).
- Lin, Y. S., et al. A real-time impedance-sensing chip for the detection of emulsion phase separation. Electrophoresis. 34 (12), 1743-1748 (2013).
- Lin, Y. S., Chen, C. Y. A novel evaporation detection system using an impedance sensing chip. Analyst. 139 (22), 5781-5784 (2014).
- Tseng, S. F., et al. Graphene-based chips fabricated by ultraviolet laser patterning for anelectrochemical impedance spectroscopy. Sens. Actuator B-Chem. 226, 342-348 (2016).
- Pavicic, T., et al. Efficacy of cream-based novel formulations of hyaluronic acid of different molecular weights in anti-wrinkle treatment. J. Drugs Dermatol. 10 (9), 990-1000 (2011).
- Gotoh, S., et al. Effects of the molecular weight of hyaluronic acid and its action mechanisms on experimental joint pain in rats. Ann. Rheum. Dis. 52 (11), 817-822 (1993).
- Saettone, M. F., Nannipieri, E., Cervetto, L., Eschini, N., Carelli, V. Electrical impedance changes and water content in O/W emulsions during evaporation. Int. J. Cosmetic Sci. 2 (2), 63-75 (1980).
- Fernandez-Sanchez, C., McNeil, C. J., Rawson, K. Electrochemical impedance spectroscopy studies of polymer degradation: application to biosensor development. Trac-Trends Anal. Chem. 24 (1), 37-48 (2005).
