Diese Arbeit wurde teilweise durch Zuschüsse aus Taiwan Ministerium für Wissenschaft und Technologie (MOST 104-2628-E-007-001-MY3 (CMC)) und Taichung Veterans General Hospital <span style="color: rgb(34, 34, 34); font-family: arial, sans-serif; font-size: 12.8px; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; line-height: normal; orphans: auto; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; white-space: normal; widows: 1; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; display: inline !important; float: none; background-color: rgb(255, 255, 255);">(TCVGH-1056904C (MYH)) unterstützt.

ACHTUNG: Die richtige Laborhygienepraxis ist nicht erforderlich. Handschuhe und allgemeine Vorsichtsmaßnahmen erforderlich sind, wenn diese POC-Gerät. Verunreinigung von Ergebnissen oder Infektion kann auftreten, wenn eine ausreichende Sterilisationsverfahren sind nicht richtig durchgeführt wird. 1. Bereiten Sie den Teststreifen-Geräte <ol><li> Bestimmung der Hydrophobizität der Außenschicht des Reinigungs Baumwolle durch Kontaktwinkelmessung 8 (Figur 3). </li><li> Fabrizieren die Baumwollbasis analytischen Hilfsmittels durch Schneiden Reinigungs Baumwolle in 5,5 cm x 1 cm - Stücke mit einem Papierschneider (2A). </li><li> Die Bohrungen (ø = 0,5 cm) in einem Standard-Blatt Laminierungfilm in Reihen von drei; der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Löchern ist 1 cm. HINWEIS: Nicht weniger als 36 einzelne Teststreifen mit drei Testflächen jeweils hergestellt werden , um ein Standardblatt Laminierfolie (5,5 cm x 2 cm) (2B) verwendet wird . </li><li> Sandwich die Reinigung Baumwolle (characterized durch äußere Hydrophobizität und Innen Hydrophilie) zwischen zwei Stücken Laminierungfilm, dh das Loch gebohrt Blatt Laminierungfilm auf der einen Seite, und ungebohrter Blatt Laminierungfilm (ohne Löcher) auf der anderen Seite. Platzieren der Anordnung in einem Laminator die Vorrichtung zu verpacken. Dies erhöht die mechanische Festigkeit des Geräts und bietet eine externe, undurchlässige Schicht. HINWEIS: Die Durchmesser der Löcher von 0,5 cm schrumpfen auf ~ 0,47 cm nach der Laminierung. Einige geringfügige Lücken zwischen der Reinigung Baumwolle und Laminierungfilm um den Umfang jedes Lochs verbleiben. Diese geringfügige Lücken erleichtern die Platzierung von Testfeld Kreise in einem nachfolgenden Schritt. </li><li> Verwenden Sie ein Paar Schereneinzel 5,5 cm x 1 cm Teststreifenvorrichtungen von der Baugruppe zu schneiden, dh das gebohrte Lamellenblechart / Wattepad / ungebohrter Lamellenblechart &quot;Sandwich&quot; (Abbildung 2C). Machen Sie 48 Geräte Standardkurven zu erstellen insgesamt wie später beschrieben wird (18 Gerätefür die Nitrit-Test, 15 Geräte für den BSA-Test und 15 Geräte für den Urobilinogen-Test). </li><li> Mit einem scharfen Messer oder einer Rasierklinge einen Schlitz (als kleiner fluidischen Kanal) von der Mitte eines jeden Testbereich (nicht abgedeckt durch Laminieren Film) zu schneiden, über und durch die hydrophobe Schicht von Testfläche auf der hydrophilen Schicht der Längsvorrichtung, wobei vorsichtig Hälfte der Tiefe der sandwichartig Einrichtung (2D) zu schneiden. </li><li> Anwenden Papier Prüfkontaktflächen (ø = 0,5 cm) , indem sie in die Zwischenräume am Umfang jedes Lochs in der Laminierungsrichtung (2E) gleitet. </li></ol> 2. Bereiten Sie Standards und Indikatorlösungen für Urinalysis <ol><li> Bereiten 10,0 mM Nitrit Stammlösung durch Auflösen von 69,0 mg Natriumnitrit in 100 ml entionisiertes (DI) Wasser. Verdünnen Sie die Nitrit - Stammlösung in DI - Wasser eine Reihe von Nitrit - Konzentration Standardlösungen zu schaffen (2500, 1250, 625, 312, 156 und 78 &amp; mgr; M) (Abbildung4A). </li><li> Vorbereitung 60 uM Rinderserumalbumin (BSA) Stammlösung durch Auflösen von 415 mg BSA in 100 ml PBS-Lösung (10 M Phosphatpuffer, 0,0027 M Kaliumchlorid und 0,137 M Natriumchlorid, pH 7,0). Verdünne die BSA - Stammlösung in entionisiertem Wasser eine Reihe von BSA - Konzentration von Standardlösungen zu schaffen (30, 15, 7,5, 3,75 und 1,875 &amp; mgr; M) (4B). </li><li> Bereiten Sie 25 g / L urobilinogen Stammlösung durch Auflösen von 2,5 g Urobilinogen in 100 ml VE-Wasser. Verdünnen Lager urobilinogen Lösung in VE - Wasser eine Reihe von Urobilinogen Konzentration Standardlösungen zu schaffen (7,8, 15,6, 31,2, 62,5 und 125 mg / L) (4C). </li><li> Bereiten Nitrit Indikatorlösung, die 50 mM Sulfanilamid, 330 mM Citronensäure und 10 mM N- (1-Naphthyl) ethylendiamin-dihydrochlorid. </li><li> Bereiten BSA-Indikatorlösung, die 250 mM Citrat-Pufferlösung (pH 1,8) und 3,3 mM Lösung von Tetrabromphenolblau in 95% Ethanol. </li><li>Bereiten Sie urobilinogen Indikatorlösung 0,1 M 4-Dimethylamine Benzaldehyd enthalten. </li></ol> 3. Bereiten Sie Indikator-Pads <ol><li> Cut drei kreisförmige Kissen oder Scheiben (ø = 0,5 cm) aus der Chromatographie Papier und legen Sie jede von ihnen (eine für jeden Test auf dem Drei-Teststreifen) auf jedem Teststreifen-Gerät eine Lösung Standardkurve (Abschnitt 4) zu erstellen. </li><li> An jedem der drei Laminierungfilm Löcher der Montage, eine kleine Lücke zwischen dem Laminierungfilm beobachten und den Baumwolltestfeld an den äußersten Rand des geschnittenen Loch. Beachten Sie, das Loch in der Laminierfolie ist im Durchmesser etwas kleiner als die Papiertestkissen. HINWEIS: Zusammen stellen diese Funktionen ermöglichen es dem Papier Testkissen gegen das Testfeld Teil der Vorrichtung Baumwolle angewandt werden , so dass die Ränder des Papiers Testfeld Schlicker in die schlanke Lücke erwähnt, dh unter den Rändern des Laminierungfilm Loch. Dies hält die Papier Test-Pads an Ort und Stelle. </li><li> Bereiten Sie die Nitrite Assay Teil der Vorrichtung. <ol><li> Bestreichen Sie die Nitrit-Assay-Pad mit 4 ul Nitrit Indikatorlösung (hergestellt in Schritt 2.4) und lassen Sie es vollständig bei Raumtemperatur trocknen. </li></ol></li><li> Bereiten Sie die Gesamtprotein-Assay Portion der Erfassungsvorrichtung. <ol><li> Coat die Gesamtproteinassay-Pad mit 4 &amp; mgr; l BSA-Indikatorlösung (hergestellt in Schritt 2.5) und ermöglichen es vollständig bei Umgebungstemperatur trocknen. </li></ol></li><li> Bereiten Sie die Uroblinogen Assay Portion der Erfassungsvorrichtung. <ol><li> Mantel der uroblinogen Assay-Pad mit 4 ul uroblinogen Indikator (hergestellt in Schritt 2.6) und lassen Sie es vollständig bei Raumtemperatur trocknen. </li></ol></li></ol> 4. Erstellen von Standardkurven für die Cotton-basierte Analysegerät <ol><li> Für jeden Standard vorbereitet, tauchen die Absorptions Ende eines vorbereiteten Gerät (mit Test Indikatoren vorbelastet (Abschnitt 3.4) zu sehen) in die Standardlösung für 10 sec (das Absorptionsvolumen ~200-300 ul) (2F). </li><li> Legen Sie die Baumwolle-basierten Gerät in einer Umgebung für 10 min kolorimetrischen Reaktionen (2F) zu vervollständigen. Wiederholen Sie jede Experiment in dreifacher Ausfertigung. </li><li> Scannen Sie das Gerät die kolorimetrische Änderung zu analysieren an jedem Testfeld auftritt (2G). Ort resultierenden Testflächen auf dem Glas eines Desktop-Scanner und Scan-Test-Pads in RGB-Modus mit 600 dpi der Bildauflösung. Speichern Sie jedes Bild im JPEG-Format. </li><li> Analysieren des gescannten Bildes auf einer Computerbildanalysesoftware unter Verwendung der jeweiligen Farbintensitäten (Figur 2H) , um zu bestimmen. <ol><li> Download von ImageJ Software bei http://imagej.nih.gov/ij/. Öffnen Sie die gescannten Bilddateien. Wählen Sie das Bild in den Menübefehlen, und wählen Sie &quot;Type&quot; in RGB-Bilder in 8-Bit Graustufen umwandeln. </li><li> Verwenden Sie das &quot;Oval&quot; in der Werkzeugleiste das Testfeld Analysebereich zu wählen. Wählen Sie &quot;Analysieren&quot; im Menü commands, und wählen Sie &quot;Messen&quot; Farbintensität zu analysieren. Nehmen mittlere Intensität Ergebnisse. </li></ol></li><li> Stellen Sie die Standardkurven von Nitrit, Gesamtprotein und Urobilinogen Assays (2I). <ol><li> Zeigen verschiedene Konzentrationen von Standard Nitrit, Gesamtprotein und Urobilinogen Lösungen und korrelierte mittlere Intensität Ergebnisse auf einem zweidimensionalen Koordinatensystem stastical Software. </li><li> Den Standardkurve für einen Nitrit-Assay durch ein quadratisches Modell und die Standardkurven für Gesamtprotein und Urobilinogen Assays durch lineare Regressionsmodelle. </li></ol></li></ol> 5. Bestimmen Unbekannte Probenkonzentrationen mit etablierten Standardkurve Werte <ol><li> Um zu bestimmen, Nitrit, Gesamtprotein und Urobilinogen Konzentrationen in unbekannten Lösungen, verwenden Sie das Gerät wie zur Messung Standardlösungskonzentrationen und Ersatz gemessene Intensität Ergebnisse für Nitrit, Gesamtprotein beschrieben, und urobilinogen Assays in die Gleichungen der integrierten Modelle in Schritt 2 aus. </li></ol>

<ol>
	<li>Yager, P., Domingo, G. J., Gerdes, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Point-of-care+diagnostics+for+global+health.">Point-of-care diagnostics for global health.</a> Annu. Rev. Biomed. Eng. 10, 107-144 (2008).</li><li>Chin, C. D., Linder, V., Sia, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Commercialization+of+microfluidic+point-of-care+diagnostic+devices.">Commercialization of microfluidic point-of-care diagnostic devices.</a> Lab Chip. 12, 2118-2134 (2012).</li><li>Lu, Y., Shi, W., Jiang, L., Qin, J., Lin, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+prototyping+of+paper-based+microfluidics+with+wax+for+low-cost,+portable+bioassay.">Rapid prototyping of paper-based microfluidics with wax for low-cost, portable bioassay.</a> Electrophoresis. 30 (9), 1497-1500 (2009).</li><li>Ballerini, D. R., Li, X., Shen, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flow+control+concepts+for+thread-based+microfluidic+devices.">Flow control concepts for thread-based microfluidic devices.</a> Biomicrofluidics. 5 (1), 014105 (2011).</li><li>Lin, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cotton-based+Diagnostic+Devices.">Cotton-based Diagnostic Devices.</a> Scientific reports. 4, 6976-6976 (2013).</li><li>Hsu, M. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+the+VEGF+level+in+aqueous+humor+of+patients+with+ophthalmologically+relevant+diseases+via+ultrahigh+sensitive+paper-based+ELISA.">Monitoring the VEGF level in aqueous humor of patients with ophthalmologically relevant diseases via ultrahigh sensitive paper-based ELISA.</a> Biomaterials. 35 (12), 3729-3735 (2014).</li><li>Hsu, M. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+VEGF+levels+with+low-volume+sampling+in+major+vision-threatening+diseases:+age-related+macular+degeneration+and+diabetic+retinopathy.">Monitoring VEGF levels with low-volume sampling in major vision-threatening diseases: age-related macular degeneration and diabetic retinopathy.</a> Lab Chip. 15 (11), 2357-2363 (2015).</li><li>Kwok, D., Neumann, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contact+angle+measurement+and+contact+angle+interpretation.">Contact angle measurement and contact angle interpretation.</a> Adv. Colloid Interface Sci. 81 (3), 167-249 (1999).</li><li>Martinez, A. W., Phillips, S. T., Butte, M. J., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patterned+paper+as+a+platform+for+inexpensive,+low-volume,+portable+bioassays.">Patterned paper as a platform for inexpensive, low-volume, portable bioassays.</a> Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 46 (8), 1318-1320 (2007).</li><li>Li, X., Tian, J. F., Shen, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+biomarker+assay+with+microfluidic+paper-based+analytical+devices.">Quantitative biomarker assay with microfluidic paper-based analytical devices.</a> Anal. Bioanal. Chem. 396 (1), 495-501 (2010).</li><li>Coad, S., Friedman, B., Geoffrion, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+Urinalysis.">Understanding Urinalysis.</a> medscape. 7 (3), 269-279 (2012).</li><li>Kupka, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accuracy+of+urine+urobilinogen+and+bilirubin+assays+in+predicting+liver+function+test+abnormalities.">Accuracy of urine urobilinogen and bilirubin assays in predicting liver function test abnormalities.</a> Ann. Emerg. Med. 16 (11), 1231-1235 (1987).</li><li>Binder, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Failure+of+prediction+of+liver+function+test+abnormalities+with+the+urine+urobilinogen+and+urine+bilirubin+assays.">Failure of prediction of liver function test abnormalities with the urine urobilinogen and urine bilirubin assays.</a> Arch. Pathol. Lab. Med. 113 (1), 73-76 (1989).</li><li>Gubala, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Point+of+care+diagnostics:+status+and+future.">Point of care diagnostics: status and future.</a> Anal. chem. 84 (2), 487-515 (2011).</li><li>Vaidya, V. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Urinary+biomarkers+for+sensitive+and+specific+detection+of+acute+kidney+injury+in+humans.">Urinary biomarkers for sensitive and specific detection of acute kidney injury in humans.</a> Clin. Transl. Sci. 1 (3), 200-208 (2008).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests. S.C.L., C.M.K., F.G.T., and C.M.C. are inventors of a patent (patent No.: US 8691162 B1) owned by National Tsing Hua University on the basis of the work reported in this manuscript. S.C.L., C.M.K., F.G.T., and C.M.C.have patents pending in Taiwan and China based on the work reported in this manuscript. M.Y.H. declares no potential conflict of interest.

Kritische Schritte in diesem Protokoll enthalten, die geeignete Kombination aus Baumwollmaterial zu bestimmen (mit unterschiedlicher Hydrophobizität / Hydrophilie) und Filterpapier (Chromatographie Filterpapier oder quantitative Filterpapier). Eine gut geplante und durchgeführte Gerätedesign macht die beste Leistung für kolorimetrische Assays Attribute. Aus unserer Farbtestergebnisse, die auf Baumwollbasis hier vorgestellten Analysegerät zeigt großes Potenzial als Plattform für mehrere Krankheitserkennung. <p...

Die Entwicklung von Point-of-Care (POC) Diagnose - Geräte , die erschwinglich, robust und leicht verwendet zur Verbesserung der globalen Gesundheit 1,2 zwingend notwendig ist. Insbesondere bestehen Geräte aus Cellulosesubstraten (zB Papier, Faden und Baumwolle) bieten vielversprechende analytische Plattformen für Low-Cost - Analyse wegen ihrer Allgegenwart, Erschwinglichkeit, einfache Bedienung, Robustheit und Kapazität 3-7 schnelle Ergebnisse zu liefern. Hier präsentieren wir die Entwicklung eines Baumwollbasierten Analysegerät, der eine Lateral-Flow-basierten Format verwendet zur Urinanalyse. Diese Baumwolle-basierte Analysegerät stellt einen alternativen Nachweis Ansatz mit mehreren wichtigen Vorteile: i) Herstellung mit minimaler menschlicher Anstrengung; ii) niedrige Kosten; iii) die Fähigkeit, werden verwendet, um mehrere verschiedene Assays ohne Kreuzkontamination betrifft zuführen; . iv) Geräteunabhängigkeit, dh die Fähigkeit , ohne zusätzliche Geräte und / oder Strom betrieben werden; und, v) Geschwindigkeit (kolorimetrische Assays können innerhalb von 10 min) durchgeführt werden. Die Struktur dieser Baumwollbasis Analysegerät kann in vier Teile unterteilt werden: i) Baumwolle, die auf ihrer äußeren hydrophoben Schicht natürlich hydrophob ist; ii) Baumwolle, die intern hydrophil ist, und dient als ein Transportkanal für Flüssigkeit wicking; iii) Laminieren Film, bindet und komprimiert die Baumwolle verwendet werden, sondern enthält Löcher für die Platzierung von Reaktions- / Test-Pads herausgebohrt; und iv) Chromatographiepapier Testpads, die beschichtet sind / eingebettet mit reaktiven Reagenzien, auf der äußeren Oberfläche der Baumwolle gelegt (insbesondere in dem Raum aus dem Laminatfilm gebohrt) als Reaktionsbereiche für kolorimetrische Assays (dh, Nitrit, Gesamtprotein, pH-Wert und Urobilinogen-Assays) und Ergebnisanzeige. Der zugrunde liegende Mechanismus des Tests ist wie folgt. Die Baumwolle-basierte Analysegerät ist mit Linien erzielt, die auf halbem Weg durch den Abt eindringenh des Baumwollmaterial einen Strömungskanal zu schaffen, die Probenflüssigkeit erlaubt die reaktiven Pads zu erreichen ist. Die Absorptionskante des analytischen Hilfsmittels in die Zielprobe eingetaucht, worauf die Lösung entlang der Fluid - Kanal aus dem Absorptionsende zu den Prüfkontaktflächen (Abbildung 1) Losen ist. Weil die Absorptionsstärke der Test-Unterlage ist größer als die aus Baumwolle, die von den Test-Pads absorbierten Lösungen sind fest innerhalb der Test-Unterlage Papier enthalten, so daß es keine Reflow zurück in den Fluidkanal ist, und die farbmetrischen Ergebnisse sich in der Folge auf der festen Testkissenmaterial. Am Ende der Reaktion kolorimetrischen Ergebnisse werden über einen Desktop-Scanner erfasst und mittels Bildanalysesoftware analysiert.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>bovine serum albumin</td>
			<td>Sigma-Aldrich, US</td>
			<td>No. 9048468</td>
			<td>&#8805; 99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>nitrite&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich, US</td>
			<td>No. 7632000</td>
			<td>&#8805; 99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>urobilinogen&#160;</td>
			<td>Santa Cruz Bio, US</td>
			<td>No. SC-296690</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>citrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich U.S</td>
			<td>No. 6132043</td>
			<td>&#8805; 99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tetrabromophenol blue</td>
			<td>Sigma-Aldrich U.S</td>
			<td>No. 4430255</td>
			<td>&#8805; 99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sulfanilamide</td>
			<td>Sigma-Aldrich U.S</td>
			<td>No. 63741</td>
			<td>&#8805; 99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>citric acid&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich U.S</td>
			<td>No. 77929</td>
			<td>&#8805; 99.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#160;N-(1-naphthyl) ethylenediamine dihydrochloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich U.S</td>
			<td>No. 1465254</td>
			<td>&#8805; 98%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-(Dimethylamine)benzaldehyde</td>
			<td>AlfaAesar, U.S</td>
			<td>No. A11712</td>
			<td>&#8805; 98%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methyl Red sodium salt</td>
			<td>sigma, U.S</td>
			<td>No. 114502</td>
			<td>&#8805;95%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bromothyle blue</td>
			<td>sigma, U.S</td>
			<td>No. 114413</td>
			<td>&#8805;95%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shiseido Cleansing Cotton</td>
			<td>Shiseido, Japan</td>
			<td>No. 79014</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>chromatography paper</td>
			<td>GE Healthcare Whatman, Springfield Mill, UK</td>
			<td>No. 30306132</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>plastic substrate</td>
			<td>lamination film, MAS</td>
			<td>A4</td>
			<td>216 mm &#215; 303 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>scanner</td>
			<td>microtek scanmaker</td>
			<td>&#160;i2400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>paper cutter</td>
			<td>Life paper cutter</td>
			<td>No.306</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>laminator</td>
			<td>AURORA&#160;</td>
			<td>LM4231H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>laminator film</td>
			<td>UNI LAMI&#160;</td>
			<td>4A</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabricating cotton analytical devices

Eine robuste, kostengünstige Analysegerät sollte benutzerfreundlich, schnell und erschwinglich sein. Solche Geräte sollten auch in der Lage sein, mit knappen Proben zu betreiben und Informationen für die Behandlung Follow-up zur Verfügung stellen. Hier zeigen wir die Entwicklung eines auf Baumwollbasis Harnanalyse (dh, Nitrit, Gesamtprotein und Urobilinogen Assays) analytisches Gerät , das eine Lateral - Fluss-basiertes Format verwendet, und kostengünstig ist, leicht hergestellt, schnelle und verwendet werden kann zur Durchführung mehrere Tests ohne Kreuzkontamination Sorgen. Baumwolle wird mit natürlichen Absorptionseigenschaften von Zellulosefasern bestehen, die für die Flow-basierte Analyse genutzt werden können. Die einfache, aber elegante Herstellungsprozess unserer Baumwollbasis Analysegerät wird in dieser Studie beschrieben. Die Anordnung der Baumwollstruktur und Test-Unterlage nutzt die Hydrophobizität und Absorptionsstärke jedes Material. Aufgrund dieser physikalischen Eigenschaften können farbmetrischen Ergebnisse beharrlich auf die Probe haftenPad. Dieses Gerät ermöglicht es Ärzten, klinischen Informationen in einer angemessenen Weise zu empfangen und zeigt ein großes Potenzial als Instrument für frühzeitiges Eingreifen.

Wir haben gezeigt , erfolgreich die Entwicklung von Baumwolle-basierten Analysegeräte von durch hydrophile (inneren Teil) und hydrophoben (Außenbereich) Eigenschaften (1A) gekennzeichnet kommerziell erhältliche Reinigungs Baumwolle verwenden. 3 sind die Ergebnisse der Kontaktwinkelmessung zeigt. Die hydrophobe Oberfläche von außen Baumwolle war 127,35 ° ± 4,73 °. Von einer benutzerfreundlichen Perspektive hier verwendeten farbmetrischen Assays di...

Watch this Scientific Journal Video about Fabricating Cotton Analytical Devices at JoVE.com

Fabricating Cotton Analytical Devices

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.

Die Herstellung von Baumwolle Analytische Geräte

A robust, low-cost analytical device should be user-friendly, rapid, and affordable. Such devices should also be able to operate with scarce samples and ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

6.6K Aufrufe.  National Tsing Hua University. 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.

Serie: Fabricating Cotton Analytical Devices

Manufacturing Devices and Instruments for Easier Rat Liver Transplantation

Orthotopic rat liver transplantation is a popular model, which has been shown in a recent JoVE paper with the use of the "quick-linker" device. This technique allows for easier venous cuff-anatomoses after a reasonable learning curve. The device is composed of two handles, which are carved out from scalpel blades, one approximator, which is obtained by modifying Kocher's forceps, and cuffs designed from fine-bore polyethylene tubing. The whole process can be performed at a low-cost using common laboratory material. The present report provides a step-by-step protocol for the design of the required pieces and includes stencils.

We describe the design of the &#x201C;quick-linker&#x201D; device for easier orthotopic rat liver transplantation.

Fertigung von Geräten und Instrumenten für eine einfachere Rat Liver Transplantation

Orthotopic rat liver transplantation is a popular model, which has been shown in a recent JoVE paper with the use of the "quick-linker" device. This ...

Forschung

Biotechnik

Fabricating Complex Culture Substrates Using Robotic Microcontact Printing (R-&#181;CP) and Sequential Nucleophilic Substitution

In tissue engineering, it is desirable to exhibit spatial control of tissue morphology and cell fate in culture on the micron scale. Culture substrates presenting grafted poly(ethylene glycol) (PEG) brushes can be used to achieve this task by creating microscale, non-fouling and cell adhesion resistant regions as well as regions where cells participate in biospecific interactions with covalently tethered ligands. To engineer complex tissues using such substrates, it will be necessary to sequentially pattern multiple PEG brushes functionalized to confer differential bioactivities and aligned in microscale orientations that mimic in vivo niches. Microcontact printing (&#956;CP) is a versatile technique to pattern such grafted PEG brushes, but manual &#956;CP cannot be performed with microscale precision. Thus, we combined advanced robotics with soft-lithography techniques and emerging surface chemistry reactions to develop a robotic microcontact printing (R-&#956;CP)-assisted method for fabricating culture substrates with complex, microscale, and highly ordered patterns of PEG brushes presenting orthogonal &#8216;click&#8217; chemistries. Here, we describe in detail the workflow to manufacture such substrates.

Fabricating Complex Culture Substrates Using Robotic Microcontact Printing R- &#181;CP and Sequential Nucleophilic Substitution

Cell culture substrates functionalized with microscale patterns of biological ligands have immense utility in the field of tissue engineering. Here, we demonstrate the versatile and automated manufacture of tissue culture substrates with multiple, micropatterned poly(ethylene glycol) brushes presenting orthogonal chemistries that enable spatially precise and site-specific immobilization of biological ligands.

Herstellung von komplexen Kultursubstrate verwenden Robotic Mikrokontaktdrucken (R-mCP) und Sequential Nucleophile Substitution

In tissue engineering, it is desirable to exhibit spatial control of tissue morphology and cell fate in culture on the micron scale. Culture substrates ...

Generation of Scalable, Metallic High-Aspect Ratio Nanocomposites in a Biological Liquid Medium

The goal of this protocol is to describe the synthesis of two novel biocomposites with high-aspect ratio structures. The biocomposites consist of copper and cystine, with either copper nanoparticles (CNPs) or copper sulfate contributing the metallic component. Synthesis is carried out in liquid under biological conditions (37 &#176;C) and the self-assembled composites form after 24 hr. Once formed, these composites are highly stable in both liquid media and in a dried form. The composites scale from the nano- to micro- range in length, and from a few microns to 25 nm in diameter. Field emission scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) demonstrated that sulfur was present in the NP-derived linear structures, while it was absent from the starting CNP material, thus confirming cystine as the source of sulfur in the final nanocomposites. During synthesis of these linear nano- and micro-composites, a diverse range of lengths of structures is formed in the synthesis vessel. Sonication of the liquid mixture after synthesis was demonstrated to assist in controlling average size of the structures by diminishing the average length with increased time of sonication. Since the formed structures are highly stable, do not agglomerate, and are formed in liquid phase, centrifugation may also be used to assist in concentrating and segregating formed composites.

Here we present a protocol to synthesize novel, high-aspect ratio biocomposites under biological conditions and in liquid media. The biocomposites scale from nanometers to micrometers in diameter and length, respectively. Copper nanoparticles (CNPs) and copper sulfate combined with cystine are the key components for the synthesis.

Generation skalierbar, Metallic Hochseitenverhältnis Nanokomposite in einer biologischen Flüssigmedium

The goal of this protocol is to describe the synthesis of two novel biocomposites with high-aspect ratio structures. The biocomposites consist of copper ...

Fabricating Superhydrophobic Polymeric Materials for Biomedical Applications

Superhydrophobic materials, with surfaces possessing permanent or metastable non-wetted states, are of interest for a number of biomedical and industrial applications. Here we describe how electrospinning or electrospraying a polymer mixture containing a biodegradable, biocompatible aliphatic polyester (e.g., polycaprolactone and poly(lactide-co-glycolide)), as the major component, doped with a hydrophobic copolymer composed of the polyester and a stearate-modified poly(glycerol carbonate) affords a superhydrophobic biomaterial. The fabrication techniques of electrospinning or electrospraying provide the enhanced surface roughness and porosity on and within the fibers or the particles, respectively. The use of a low surface energy copolymer dopant that blends with the polyester and can be stably electrospun or electrosprayed affords these superhydrophobic materials. Important parameters such as fiber size, copolymer dopant composition and/or concentration, and their effects on wettability are discussed. This combination of polymer chemistry and process engineering affords a versatile approach to develop application-specific materials using scalable techniques, which are likely generalizable to a wider class of polymers for a variety of applications.

Two- and three-dimensional superhydrophobic polymeric materials are prepared by electrospinning or electrospraying biodegradable polymers blended with a lower surface energy polymer of similar composition.

Herstellung Superhydrophobe Polymere Materialien für biomedizinische Anwendungen

Superhydrophobic materials, with surfaces possessing permanent or metastable non-wetted states, are of interest for a number of biomedical and industrial ...

Using Adhesive Patterning to Construct 3D Paper Microfluidic Devices

We demonstrate the use of patterned aerosol adhesives to construct both planar and nonplanar 3D paper microfluidic devices. By spraying an aerosol adhesive through a metal stencil, the overall amount of adhesive used in assembling paper microfluidic devices can be significantly reduced. We show on a simple 4-layer planar paper microfluidic device that the optimal adhesive application technique and device construction style depends heavily on desired performance characteristics. By moderately increasing the overall area of a device, it is possible to dramatically decrease the wicking time and increase device success rates while also reducing the amount of adhesive required to keep the device together. Such adhesive application also causes the adhesive to form semi-permanent bonds instead of permanent bonds between paper layers, enabling single-use devices to be non-destructively disassembled after use. Nonplanar 3D origami devices also benefit from the semi-permanent bonds during folding, as it reduces the likelihood that unrelated faces may accidently stick together. Like planar devices, nonplanar structures see reduced wicking times with patterned adhesive application vs uniformly applied adhesive.

We demonstrate the use of patterned aerosol adhesives to construct 3D paper microfluidic devices. This method of adhesive application forms semi-permanent bonds between layers, enabling single-use devices to be non-destructively disassembled after use and to ease folding complex nonplanar structures.

Mit Adhesive Patterning 3D Paper Mikrofluidik-Vorrichtungen bauen

We demonstrate the use of patterned aerosol adhesives to construct both planar and nonplanar 3D paper microfluidic devices. By spraying an aerosol ...

High-throughput Identification of Bacteria Repellent Polymers for Medical Devices

Medical devices are often associated with hospital-acquired infections, which place enormous strain on patients and the healthcare system as well as contributing to antimicrobial resistance. One possible avenue for the reduction of device-associated infections is the identification of bacteria-repellent polymer coatings for these devices, which would prevent bacterial binding at the initial attachment step. A method for the identification of such repellent polymers, based on the parallel screening of hundreds of polymers using a microarray, is described here. This high-throughput method resulted in the identification of a range of promising polymers that resisted binding of various clinically relevant bacterial species individually and also as multi-species communities. One polymer, PA13 (poly(methylmethacrylate-co-dimethylacrylamide)), demonstrated significant reduction in attachment of a number of hospital isolates when coated onto two commercially available central venous catheters. The method described could be applied to identify polymers for a wide range of applications in which modification of bacterial attachment is important.

A high-throughput microarray method for the identification of polymers which reduce bacterial surface binding on medical devices is described.

Hochdurchsatz-Identifizierung von Bakterien abstoßenden Polymere für medizinische Geräte

Medical devices are often associated with hospital-acquired infections, which place enormous strain on patients and the healthcare system as well as ...

Automated Robotic Liquid Handling Assembly of Modular DNA Devices

Recent advances in modular DNA assembly techniques have enabled synthetic biologists to test significantly more of the available &#34;design space&#34; represented by &#34;devices&#34; created as combinations of individual genetic components. However, manual assembly of such large numbers of devices is time-intensive, error-prone, and costly. The increasing sophistication and scale of synthetic biology research necessitates an efficient, reproducible way to accommodate large-scale, complex, and high throughput device construction.
Here, a DNA assembly protocol using the Type-IIS restriction endonuclease based Modular Cloning (MoClo) technique is automated on two liquid-handling robotic platforms. Automated liquid-handling robots require careful, often times tedious optimization of pipetting parameters for liquids of different viscosities (e.g. enzymes, DNA, water, buffers), as well as explicit programming to ensure correct aspiration and dispensing of DNA parts and reagents. This makes manual script writing for complex assemblies just as problematic as manual DNA assembly, and necessitates a software tool that can automate script generation. To this end, we have developed a web-based software tool, http://mocloassembly.com, for generating combinatorial DNA device libraries from basic DNA parts uploaded as Genbank files. We provide access to the tool, and an export file from our liquid handler software which includes optimized liquid classes, labware parameters, and deck layout. All DNA parts used are available through Addgene, and their digital maps can be accessed via the Boston University BDC ICE Registry. Together, these elements provide a foundation for other organizations to automate modular cloning experiments and similar protocols.
The automated DNA assembly workflow presented here enables the repeatable, automated, high-throughput production of DNA devices, and reduces the risk of human error arising from repetitive manual pipetting. Sequencing data show the automated DNA assembly reactions generated from this workflow are ~95% correct and require as little as 4% as much hands-on time, compared to manual reaction preparation.

Here, an automated workflow to perform modular DNA &#34;device&#34; assembly using a modular cloning DNA assembly method on liquid-handling robots is presented. The protocol uses an intuitive software tool for generating liquid handler picklists for combinatorial DNA device library generation, which we demonstrate using two liquid handling platforms.

Automatisierte Roboter Liquid Handling Versammlung Modular DNA-Geräte

Recent advances in modular DNA assembly techniques have enabled synthetic biologists to test significantly more of the available &#34;design space&#34; ...

Multi-step Variable Height Photolithography for Valved Multilayer Microfluidic Devices

Microfluidic systems have enabled powerful new approaches to high-throughput biochemical and biological analysis. However, there remains a barrier to entry for non-specialists who would benefit greatly from the ability to develop their own microfluidic devices to address research questions. Particularly lacking has been the open dissemination of protocols related to photolithography, a key step in the development of a replica mold for the manufacture of polydimethylsiloxane (PDMS) devices. While the fabrication of single height silicon masters has been explored extensively in literature, fabrication steps for more complicated photolithography features necessary for many interesting device functionalities (such as feature rounding to make valve structures, multi-height single-mold patterning, or high aspect ratio definition) are often not explicitly outlined. 
Here, we provide a complete protocol for making multilayer microfluidic devices with valves and complex multi-height geometries, tunable for any application. These fabrication procedures are presented in the context of a microfluidic hydrogel bead synthesizer and demonstrate the production of droplets containing polyethylene glycol (PEG diacrylate) and a photoinitiator that can be polymerized into solid beads. This protocol and accompanying discussion provide a foundation of design principles and fabrication methods that enables development of a wide variety of microfluidic devices. The details included here should allow non-specialists to design and fabricate novel devices, thereby bringing a host of recently developed technologies to their most exciting applications in biological laboratories.

Multilayer microfluidic devices often involve the fabrication of master molds with complex geometries for functionality. This article presents a complete protocol for multi-step photolithography with valves and variable height features tunable to any application. As a demonstration, we fabricate a microfluidic droplet generator capable of producing hydrogel beads.

Mehrstufige Höhenverstellbarem Lithografie für Valved Mehrschichtige Mikrofluidiksysteme

Microfluidic systems have enabled powerful new approaches to high-throughput biochemical and biological analysis. However, there remains a barrier to ...

High-resolution Patterning Using Two Modes of Electrohydrodynamic Jet: Drop on Demand and Near-field Electrospinning

Electrohydrodynamic (EHD) jet printing has drawn attention in various fields because it can be used as a high-resolution and low-cost direct patterning tool. EHD printing uses a fluidic supplier to maintain the extruded meniscus by pushing the ink out of the nozzle tip. The electric field is then used to pull the meniscus down to the substrate to produce high-resolution patterns. Two modes of EHD printing have been used for fine patterning: continuous near-field electrospinning (NFES) and dot-based drop-on-demand (DOD) EHD printing. According to the printing modes, the requirements for the printing equipment and ink viscosity will differ. Even though two different modes can be implemented with a single EHD printer, the realization methods significantly differ in terms of ink, fluidic system, and driving voltage. Consequently, without a proper understanding of the jetting requirements and limitations, it is difficult to obtain the desired results. The purpose of this paper is to present a guideline so that inexperienced researchers can reduce the trial and error efforts to use the EHD jet for their specific research and development purposes. To demonstrate the fine-patterning implementation, we use Ag nanoparticle ink for the conductive patterning in the protocol. In addition, we also present the generalized printing guidelines that can be used for other types of ink for various fine-patterning applications.

Here, we present a protocol to produce high-resolution conductive patterns using electrohydrodynamic (EHD) jet printing. The protocol includes two modes of EHD jet printing: the continuous near-field electrospinning (NFES) and the dot-based drop-on-demand (DOD) EHD printing.

Hochauflösende Musterung mit zwei Modi der Electrohydrodynamic Jet: Drop-on-Demand und Nahfeld-Elektrospinnen

Electrohydrodynamic (EHD) jet printing has drawn attention in various fields because it can be used as a high-resolution and low-cost direct patterning ...

Fabricating a Kidney Cortex Extracellular Matrix-Derived Hydrogel

Extracellular matrix (ECM) provides important biophysical and biochemical cues to maintain tissue homeostasis. Current synthetic hydrogels offer robust mechanical support for in vitro cell culture but lack the necessary protein and ligand composition to elicit physiological behavior from cells. This manuscript describes a fabrication method for a kidney cortex ECM-derived hydrogel with proper mechanical robustness and supportive biochemical composition. The hydrogel is fabricated by mechanically homogenizing and solubilizing decellularized human kidney cortex ECM. The matrix preserves native kidney cortex ECM protein ratios while also enabling gelation to physiological mechanical stiffnesses. The hydrogel serves as a substrate upon which kidney cortex-derived cells can be maintained under physiological conditions. Furthermore, the hydrogel composition can be manipulated to model a diseased environment which enables the future study of kidney diseases.

Here we present a protocol to fabricate a kidney cortex extracellular matrix-derived hydrogel to retain the native kidney extracellular matrix (ECM) structural and biochemical composition. The fabrication process and its applications are described. Finally, a perspective on using this hydrogel to support kidney-specific cellular and tissue regeneration and bioengineering is discussed.

Herstellung einer Niere Cortex extrazelluläre Matrix abgeleitet Hydrogel

Extracellular matrix (ECM) provides important biophysical and biochemical cues to maintain tissue homeostasis. Current synthetic hydrogels offer robust ...