Name: fabricating cotton analytical devices
Uploaded: 2016-08-30T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 40 s
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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>

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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><tbody><tr><td>bovine serum albumin</td><td>Sigma-Aldrich, US</td><td>No. 9048468</td><td>&amp;ge; 99%</td></tr><tr><td>nitrite&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich, US</td><td>No. 7632000</td><td>&amp;ge; 99%</td></tr><tr><td>urobilinogen&amp;nbsp;</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>&amp;ge; 99%</td></tr><tr><td>tetrabromophenol blue</td><td>Sigma-Aldrich U.S</td><td>No. 4430255</td><td>&amp;ge; 99%</td></tr><tr><td>sulfanilamide</td><td>Sigma-Aldrich U.S</td><td>No. 63741</td><td>&amp;ge; 99%</td></tr><tr><td>citric acid&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich U.S</td><td>No. 77929</td><td>&amp;ge; 99.5%</td></tr><tr><td>&amp;nbsp;N-(1-naphthyl) ethylenediamine dihydrochloride</td><td>Sigma-Aldrich U.S</td><td>No. 1465254</td><td>&amp;ge; 98%</td></tr><tr><td>4-(Dimethylamine)benzaldehyde</td><td>AlfaAesar, U.S</td><td>No. A11712</td><td>&amp;ge; 98%</td></tr><tr><td>Methyl Red sodium salt</td><td>sigma, U.S</td><td>No. 114502</td><td>&amp;ge;95%</td></tr><tr><td>Bromothyle blue</td><td>sigma, U.S</td><td>No. 114413</td><td>&amp;ge;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 x 303 mm</td></tr><tr><td>scanner</td><td>microtek scanmaker</td><td>&amp;nbsp;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&amp;nbsp;</td><td>LM4231H</td><td></td></tr><tr><td>laminator film</td><td>UNI LAMI&amp;nbsp;</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...

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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

6.7K 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

Fabrication of Electrochemical-DNA Biosensors for the Reagentless Detection of Nucleic Acids, Proteins and Small Molecules

As medicine is currently practiced, doctors send specimens to a central laboratory for testing and thus must wait hours or days to 
receive the results. Many patients would be better served by rapid, bedside tests. To this end our laboratory and others have developed a versatile, reagentless 
biosensor platform that supports the quantitative, reagentless, electrochemical detection of nucleic acids (DNA, RNA), proteins (including antibodies) and small 
molecules analytes directly in unprocessed clinical and environmental samples. In this video, we demonstrate the preparation and use of several biosensors in this 
"E-DNA" class. In particular, we fabricate and demonstrate sensors for the detection of a target DNA sequence in a polymerase chain reaction mixture, an HIV-specific antibody and the drug cocaine. The preparation procedure requires only three hours of hands-on effort followed by an overnight incubation, and their use requires only minutes.

"E-DNA" sensors, reagentless, electrochemical biosensors that perform well even when challenged directly in blood and other complex matrices, have been adapted to the detection of a wide range of nucleic acid, protein and small molecule analytes. Here we present a general procedure for the fabrication and use of such sensors.

Herstellung von elektrochemischen DNA Biosensoren für die Reagenzienfreier Nachweis von Nukleinsäuren, Proteinen und kleinen Molekülen

As medicine is currently practiced, doctors send specimens to a central laboratory for testing and thus must wait hours or days to 
receive the results. ...

Forschung

Biotechnik

Fabrication of Large-area Free-standing Ultrathin Polymer Films

This procedure describes a method for the fabrication of large-area and ultrathin free-standing polymer films. Typically, ultrathin films are prepared using either sacrificial layers, which may damage the film or affect its mechanical properties, or they are made on freshly cleaved mica, a substrate that is difficult to scale. Further, the size of ultrathin film is typically limited to a few square millimeters. In this method, we modify a surface with a polyelectrolyte that alters the strength of adhesion between polymer and deposition substrate. The polyelectrolyte can be shown to remain on the wafer using spectroscopy, and a treated wafer can be used to produce multiple films, indicating that at best minimal amounts of the polyelectrolyte are added to the film. The process has thus far been shown to be limited in scalability only by the size of the coating equipment, and is expected to be readily scalable to industrial processes. In this study, the protocol for making the solutions, preparing the deposition surface, and producing the films is described.

We describe a method for the fabrication of large-area (up to 13 cm diameter) and ultrathin (as thin as 8 nm) polymer films. Instead of using a sacrificial interlayer to delaminate the film from its substrate, we use a self-limiting surface treatment suitable for arbitrarily large areas.

Herstellung von großflächigen Freistehende ultradünne Polymerfilme

This procedure describes a method for the fabrication of large-area and ultrathin free-standing polymer films.  Typically, ultrathin films are prepared ...

Chemie

Fabrication of Carbon Nanotube High-Frequency Nanoelectronic Biosensor for Sensing in High Ionic Strength Solutions

The unique electronic properties and high surface-to-volume ratios of single-walled carbon nanotubes (SWNT) and semiconductor nanowires (NW) 1-4 make them good candidates for high sensitivity biosensors. When a charged molecule binds to such a sensor surface, it alters the carrier density5 in the sensor, resulting in changes in its DC conductance. However, in an ionic solution a charged surface also attracts counter-ions from the solution, forming an electrical double layer (EDL). This EDL effectively screens off the charge, and in physiologically relevant conditions ~100 millimolar (mM), the characteristic charge screening length (Debye length) is less than a nanometer (nm). Thus, in high ionic strength solutions, charge based (DC) detection is fundamentally impeded6-8.
We overcome charge screening effects by detecting molecular dipoles rather than charges at high frequency, by operating carbon nanotube field effect transistors as high frequency mixers9-11. At high frequencies, the AC drive force can no longer overcome the solution drag and the ions in solution do not have sufficient time to form the EDL. Further, frequency mixing technique allows us to operate at frequencies high enough to overcome ionic screening, and yet detect the sensing signals at lower frequencies11-12. Also, the high transconductance of SWNT transistors provides an internal gain for the sensing signal, which obviates the need for external signal amplifier.
Here, we describe the protocol to (a) fabricate SWNT transistors, (b) functionalize biomolecules to the nanotube13, (c) design and stamp a poly-dimethylsiloxane (PDMS) micro-fluidic chamber14 onto the device, and (d) carry out high frequency sensing in different ionic strength solutions11.

We describe the device fabrication and measurement protocol for carbon nanotube based high frequency biosensors. The high frequency sensing technique mitigates the fundamental ionic (Debye) screening effect and allows nanotube biosensor to be operated in high ionic strength solutions where conventional electronic biosensors fail. Our technology provides a unique platform for point-of-care (POC) electronic biosensors operating in physiologically relevant conditions.

Herstellung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen Hochfrequenztechnik Nanoelectronic Biosensor für Sensing in hoher Ionenstärke Lösungen

The unique electronic properties and high surface-to-volume ratios of single-walled carbon nanotubes (SWNT) and semiconductor nanowires (NW) 1-4 make them ...

Microfluidic Dry-spinning and Characterization of Regenerated Silk Fibroin Fibers

The protocol demonstrates a method for mimicking the spinning process of silkworm. In the native spinning process, the contracting spinning duct enables the silk proteins to be compact and ordered by shearing and elongation forces. Here, a biomimetic microfluidic channel was designed to mimic the specific geometry of the spinning duct of the silkworm. Regenerated silk fibroin (RSF) spinning doped with high concentration, was extruded through the microchannel to dry-spin fibers at ambient temperature and pressure. In the post-treated process, the as-spun fibers were drawn and stored in ethanol aqueous solution. Synchrotron radiation wide-angle X-ray diffraction (SR-WAXD) technology was used to investigate the microstructure of single RSF fibers, which were fixed to a sample holder with the RSF fiber axis normal to the microbeam of the X-ray. The crystallinity, crystallite size, and crystalline orientation of the fiber were calculated from the WAXD data. The diffraction arcs near the equator of the two-dimensional WAXD pattern indicate that the post-treated RSF fiber has a high orientation degree.

A protocol for the microfluidic spinning and microstructure characterization of regenerated silk fibroin monofilament is presented.

Mikrofluidische trocken-Spinnen und Charakterisierung von regenerierten Seide Fibroin Fasern

The protocol demonstrates a method for mimicking the spinning process of silkworm. In the native spinning process, the contracting spinning duct enables ...

Fabrication of an Optical Cell Dryer for the Spectroscopic Analysis Cells

Optical cells, which are experimental instruments, are small, square tubes sealed on one side. A sample is placed in this tube, and a measurement is performed with a spectroscope. The materials used for optical cells generally include quartz glass or plastic, but expensive quartz glass is reused by removing substances, other than liquids, to be analyzed that adhere to the interior of the container. In such a case, the optical cells are washed with water or ethanol and dried. Then, the next sample is added and measured. Optical cells are dried naturally or with a manual hairdryer. However, drying takes time, which makes it one of the factors that increase the experiment time. In this study, the objective is to drastically reduce the drying time with a dedicated automatic dryer that can dry multiple optical cells at once. To realize this, a circuit was designed for a microcomputer, and the hardware using it was independently designed and manufactured.

A protocol for fabricating a device for simultaneously drying multiple optical cells is presented.

Herstellung von eine optische Zelle Trockner für die spektroskopische Analyse-Zellen

Optical cells, which are experimental instruments, are small, square tubes sealed on one side. A sample is placed in this tube, and a measurement is ...

Ingenieurwesen

Hybrid Printing for the Fabrication of Smart Sensors

A method to combine additively manufactured substrates or foils and multilayer inkjet printing for the fabrication of sensor devices is presented. First, three substrates (acrylate, ceramics, and copper) are prepared. To determine the resulting material properties of these substrates, profilometer, contact angle, scanning electron microscope (SEM), and focused ion beam (FIB) measurements are done. The achievable printing resolution and suitable drop volume for each substrate are, then, found through the drop size tests. Then, layers of insulating and conductive ink are inkjet printed alternately to fabricate the target sensor structures. After each printing step, the respective layers are individually treated by photonic curing. The parameters used for the curing of each layer are adapted depending on the printed ink, as well as on the surface properties of the respective substrate. To confirm the resulting conductivity and to determine the quality of the printed surface, four-point probe and profilometer measurements are done. Finally, a measurement set-up and results achieved by such an all-printed sensor system are shown to demonstrate the achievable quality.

Here we present a protocol for the fabrication of inkjet-printed multilayer sensor structures on additively manufactured substrates and foil.

Hybrid für die Herstellung von intelligenten Sensoren drucken

A method to combine additively manufactured substrates or foils and multilayer inkjet printing for the fabrication of sensor devices is presented. First, ...

Fabrication of Three-dimensional Paper-based Microfluidic Devices for Immunoassays

Paper wicks fluids autonomously due to capillary action. By patterning paper with hydrophobic barriers, the transport of fluids can be controlled and directed within a layer of paper. Moreover, stacking multiple layers of patterned paper creates sophisticated three-dimensional microfluidic networks that can support the development of analytical and bioanalytical assays. Paper-based microfluidic devices are inexpensive, portable, easy to use, and require no external equipment to operate. As a result, they hold great promise as a platform for point-of-care diagnostics. In order to properly evaluate the utility and analytical performance of paper-based devices, suitable methods must be developed to ensure their manufacture is reproducible and at a scale that is appropriate for laboratory settings. In this manuscript, a method to fabricate a general device architecture that can be used for paper-based immunoassays is described. We use a form of additive manufacturing (multi-layer lamination) to prepare devices that comprise multiple layers of patterned paper and patterned adhesive. In addition to demonstrating the proper use of these three-dimensional paper-based microfluidic devices with an immunoassay for human chorionic gonadotropin (hCG), errors in the manufacturing process that may result in device failures are discussed. We expect this approach to manufacturing paper-based devices will find broad utility in the development of analytical applications designed specifically for limited-resource settings.

We detail a method to fabricate three-dimensional paper-based microfluidic devices for use in the development of immunoassays. Our approach to device assembly is a type of multilayer, additive manufacturing. We demonstrate a sandwich immunoassay to provide representative results for these types of paper-based devices.

Herstellung von dreidimensionalen Papierbasis Microfluidic Devices für Immunoassays

Paper wicks fluids autonomously due to capillary action. By patterning paper with hydrophobic barriers, the transport of fluids can be controlled and ...

A Simple and Scalable Fabrication Method for Organic Electronic Devices on Textiles

Today, wearable electronics devices combine a large variety of functional, stretchable, and flexible technologies. However, in many cases, these devices cannot be worn under everyday conditions. Therefore, textiles are commonly considered the best substrate to accommodate electronic devices in wearable use. In this paper, we describe how to selectively pattern organic electroactive materials on textiles from a solution in an easy and scalable manner. This versatile deposition technique enables the fabrication of wearable organic electronic devices on clothes.

In this paper, we present a protocol to selectively deposit organic materials on textiles, which allows for the direct integration of organic electronic devices with wearables. The fabricated devices can be fully integrated in textiles, respecting their mechanical appearance and enabling sensing capabilities.

Eine einfache und skalierbare Herstellungsverfahren für organische elektronische Vorrichtungen auf Textilien

Today, wearable electronics devices combine a large variety of functional, stretchable, and flexible technologies. However, in many cases, these devices ...

Mikrogeprägte Herstellung von Nanocellulose-papierbasierten Analysegeräten  

Microembossing: A Convenient Process for Fabricating Microchannels on Nanocellulose Paper-Based Microfluidics

Nanopaper, derived from nanofibrillated cellulose, has generated considerable interest as a promising material for microfluidic applications. Its appeal lies in a range of excellent&#160;qualities, including an exceptionally smooth surface, outstanding optical transparency, a uniform nanofiber matrix with nanoscale porosity, and customizable chemical properties. Despite the rapid growth of nanopaper-based microfluidics, the current techniques used to create microchannels on nanopaper, such as 3D printing, spray coating, or manual cutting and assembly, which are crucial for practical applications, still possess certain limitations, notably susceptibility to contamination. Furthermore, these methods are restricted to the production of millimeter-sized channels. This study introduces a straightforward process that utilizes convenient plastic micro-molds for simple microembossing operations to fabricate microchannels on nanopaper, achieving a minimum width of 200 &#181;m. The developed microchannel outperforms existing approaches, achieving a fourfold improvement, and can be fabricated within 45 min. Furthermore, fabrication parameters have been optimized, and a convenient quick-reference table is provided for application developers. The proof-of-concept for a laminar mixer, droplet generator, and functional nanopaper-based analytical devices (NanoPADs) designed for Rhodamine B sensing using surface-enhanced Raman spectroscopy was demonstrated. Notably, the NanoPADs exhibited exceptional performance with improved limits of detection. These outstanding results can be attributed to the superior optical properties of nanopaper and the recently developed accurate microembossing method, enabling the integration and fine-tuning of the NanoPADs.

Autor im Rampenlicht: Revolutionierung der Mikrofluidik durch Mikrokanal-Fertigung auf Nanopapier 

This protocol describes a straightforward process that utilizes convenient plastic micro-molds for simple microembossing operations to fabricate microchannels on nanofibrillated cellulose paper, achieving a minimum width of 200 &#181;m.

Mikroprägung: Ein praktisches Verfahren zur Herstellung von Mikrokanälen auf Mikrofluidik auf Nanozellulosepapier

Nanopaper, derived from nanofibrillated cellulose, has generated considerable interest as a promising material for microfluidic applications. Its appeal ...

Die Herstellung von Baumwolle Analytische Geräte

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Herstellung von elektrochemischen DNA Biosensoren für die Reagenzienfreier Nachweis von Nukleinsäuren, Proteinen und kleinen Molekülen

Herstellung von großflächigen Freistehende ultradünne Polymerfilme

Herstellung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen Hochfrequenztechnik Nanoelectronic Biosensor für Sensing in hoher Ionenstärke Lösungen

Mikrofluidische trocken-Spinnen und Charakterisierung von regenerierten Seide Fibroin Fasern

Herstellung von eine optische Zelle Trockner für die spektroskopische Analyse-Zellen

Hybrid für die Herstellung von intelligenten Sensoren drucken

Herstellung von dreidimensionalen Papierbasis Microfluidic Devices für Immunoassays

Eine einfache und skalierbare Herstellungsverfahren für organische elektronische Vorrichtungen auf Textilien

Mikroprägung: Ein praktisches Verfahren zur Herstellung von Mikrokanälen auf Mikrofluidik auf Nanozellulosepapier

Mikroprägung: Ein praktisches Verfahren zur Herstellung von Mikrokanälen auf Mikrofluidik auf Nanozellulosepapier