בעל ביצועים גבוהים פלטפורמת עכבה מבוססת איתור דרג אידוי

Summary

מאמר זה מציג מנגנון מבוסס-עכבה לגילוי שיעור האידוי של פתרונות. הוא מציע יתרונות ברורים על פני גישת הרזיה קונבנציונלית: תגובה מהירה, איתור רגישות גבוהה, דרישת מדגם קטנה, מדידות מדגם מרובות, ופירוק קל למטרות ניקוי והשימוש חוזרים.

Abstract

מאמר זה מתאר את שיטת פלטפורמת עכבה מבוססת רומן לצורך זיהוי של שיעור האידוי. החומצה ההיאלורונית מודל המתחם הועסקה כאן למטרות הדגמה. בדיקות אידוי מרובות על מתחם המודל בתור humectant עם ריכוזים שונים בפתרונות נערכו לצרכי השוואה. גישת הרזיה קונבנציונלית ידועה בתור הטכניקה ביותר הפשוטה, אבל זמן רב, מדידה לגילוי שיעור אידוי. עם זאת, חסרון ברור הוא כי נפח גדול של מדגם נדרש ובדיקות מדגם מרובות לא יכולות להתנהל באותו הזמן. בפעם הראשונה בספרות, שבב חישת עכבה חשמלי מוחל בהצלחת חקירת אידוי בזמן אמת שיתוף זמן, באופן רציף ואוטומטי. יתר על כן, קטן כמו 0.5 מיליליטר של דגימות בדיקה נדרש במנגנון עכבה מבוססת זה, וגרסת עכבה גדולה מודגמת בין soluti השונה לדלללפיירפוקס. חישת עכבת הרגישות גבוהה המוצעת ומהירה-תגובת המערכת נמצאת להכות גישת הרזיה קונבנציונלית במונחים של שיעור איתור אידוי.

Introduction

אידוי הוא סוג של אידוי הנוזל מתרחש לאורך הממשק הנוזלי גז של גוף קולקטיבי של מים. מולקולות המים הסמוכים לפני השטח להיות מסוגלות להימלט מן הנוזל בשל התנגשות של מולקולות מים. שיעור האידוי הוא גורם מפתח חשוב בתהליך של אידוי. באופן כללי, צינור איזון או נפח ^1-3 הוא בשימוש נרחב כדי לאתר את ההתאדות של פתרונות. עם זאת, זה לוקח הרבה זמן למדוד את קצב האידוי בשל מגבלת הדיוק של איזון או צינור נפח. מסיבה זו, מכשיר קשוב רגישות הגבוהה יש לפתח לפשפש הפרטים של תהליך האידוי.

ספקטרוסקופיה העכבה אלקטרוכימיות (EIS) היא תגובה מהירה, אמצעי ניסיוני רגיש ויעיל מבחינת זיהוי עכבת in-situ לאפיון מערכת אלקטרו ^4. לכן, EIS ניתן ליישם אוף שוניםLDS, כמו מחקרים שנעשו לאחרונה על התנהגות הסלולר ^5, חישה bioanalytical ^6-7, אלקטרוליזה ^8, פולימרים מוליכים ^9, ו ^-10 החילוץ אלקטרוכימיים. למרות מערכות EIS כבר מיושמות בהצלחה במגוון רחב של תחומים, קיימים מספר קטן מאוד של פרסומים על יישומו מחקר אידוי.

חומצה היאלורונית, רב-סוכר משקל מולקולרי גבוה עם פוטנציאל מים מחייבים חזק, הוא humectant ידוע עבור יישומים קוסמטיים. מולקולת חומצה היאלורונית אפשר לקשור עד 500 מולקולות מים ¹¹ ולהגיע 1,000 פעמים נפח המקורי ^12. סכום קטן מאוד של חומצה היאלורונית יכול להחזיק פונקצית לחות ^13-14. בשל שמירת לחות הגבוהה, חומצה היאלורונית הפכה מרכיב חשוב של מוצרי humectant קוסמטיים בעלי ערך מסחרי גבוה ברחבי העולם ^15.

Tבמחקרו מציג את השיטה של מנגנון מבוסס עכבת רומן שמציע זיהוי מהירות גבוה, דרישת מדגם נפח קטנה, ומדידות מדגם מרובות ^16-19. זה מוצג עם דגש על השוואת התעריפים של אידוי ביחס בין פתרונות כדרך לאמת את עליונותו של מנגנון זיהוי החדשני מעל באופן במשקל קונבנציונלי.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

1. ניסיוני צ'יפ מודול

1. לפברק תחמוצת אינדיום בדיל (איטו) אלקטרודה שבב ידי photolithography ותהליכים תחריט רטוב כימיים
   1. קבל מצע איטו (370 מ"מ x 480 מ"מ x 0.5 מ"מ (H x W x L)) בשכבת 2,600 Å איטו מסחרי (ראה רשימת חומרים). פורסים את המצע איטו לממדים של 90 מ"מ x 90 מ"מ x 0.5 מ"מ עם חתכי זכוכית לתהליך דפוסים האלקטרודה איטו בתוך aligner 4 אינץ '.
   2. השתמש במנקה קולית לניקוי זכוכית איטו עם אצטון ולאחר מכן עם מים ללא יונים, במשך 15 דקות כל אחד. יבש את משטח הזכוכית איטו עם אוויר נקי ויבש.
   3. לוותר 5 מ"ל של תמיסת photoresist חיובי על פני השטח של הזכוכית איטו.
   4. השתמש coater ספין על XG 500 במשך 30 שניות כדי לייצר שכבת photoresist אחידה. ואז לאפות על פלטה חמה על 90 מעלות צלזיוס למשך 5 דקות כדי ומגרשי ממס עודף photoresist.
   5. לחשוף את זכוכית איטו ל -14 mW של אור אולטרה סגול ב 436 ננומטר ב -3.1 שניות through photomask סרט עם דפוס תוכנן (ראה רשימת חומרים).
   6. לטבול את המדגם בתמיסה פיתוח 60 מ"ל ב 23 מעלות צלזיוס למשך 30 שניות כדי לפתח את נתיבי בדוגמת. ואז לאפות על פלטה חמה ב 120 מעלות צלזיוס במשך 10 דקות כדי להקשות את photoresist ולשפר הידבקות photoresist.
   7. לטבול את המדגם עבור 3 דקות 60 מיליליטר תחריט פתרון על 80 מעלות צלזיוס כדי לחרוט את שכבת איטו לא המוגנת.
   8. לטבול את המדגם עבור 1 דקות ב 60 מ"ל אצטון כדי להסיר photoresist על פני הזכוכית איטו.
   9. פורסים את זכוכית איטו לתוך המימדים של 62 מ"מ x 35 מ"מ עבור שבב אלקטרודה איטו הניסוי (איור 1) עם חתכי זכוכית.

איור 1:. שבב אלקטרודה איטו מפוברק שבב איטו עם 8 זוגות של נתיבי האלקטרודה בדוגמת מוצג. ישנם 15 אלקטרודות מדידת 2 מ"מ x 8 מ"מ בקצה בצד, ואת שני המסלולים המרכזיים חולקים את אותה אלקטרודה. המרחק בין כל זוג אצבעות אלקטרודה בתוך באר מבחן הוא 7 מ"מ. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

2. לבנות מודול שבב הניסוי
   1. נקה את מערך סיליקון 8-היטב המסחרי שואב קולי כפי שמוצג באיור 2 עם חומרי ניקוי, מים ללא יונים אז, אז 95% אתנול, ומי deionized מכן, במשך 15 דקות כל אחד.
   2. יבש את המערך סיליקון 8-היטב על ידי נושבת באוויר נקי ויבש.
   3. לחצו על מערך סיליקון 8-היטב לתוך שבב איטו כדי ליצור מודול שבב הניסוי (איור 3). בחוזקה לאגד את מערך סיליקון שבב איטו.

54575fig2.jpg "/>
איור 2:. מערך היטב סיליקון מערך סיליקון 8-היטב המסחרי יכול להחזיק 8 בדגימות שנבדקו בו זמנית. גודלו של כל אחד גם הוא 11 מ"מ x 8 מ"מ x 8.5 מ"מ (H x W x L). נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 3:. מודול שבב ניסיוני שבב האלקטרודה איטו מצורף עם מערך סיליקון 8-גם כדי ליצור את מודול שבב הניסוי. ההדבקה בין מערך סיליקון שבב איטו היא חזקה. לכן, מערך סיליקון שבב איטו יכול להתחבר יחדיו לשימוש ללא כל חומר דביק. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

2. מדידת עכבה

1. חבר את המגבר למחשב, נעילה אישי, מתג הממסר כדי ליצור את מודול ההודעה עכב כפי שמוצג באיור 4.

איור 4:. סכמטי של המנגנון מבוסס עכבת המנעול-מגבר, מתג ממסר, ומחשב אישי המרכיב את מודול הודעת עכבה. המגבר המסחרי רגיש שלב הנעילה משמש לשליחה ולחלץ את האותות החשמליים. מעגל ממסר מתג תוצרת בית חיבור שבבי איטו שונה משמש כדי לציין אילו היטב ואשר שבב איטו להיבדק. סך של 6 שבבים ניתן לחבר את ממסר מתג ציון 48 דגימות באופן שיתוף זמן. הריאל-זמן-שלב ההתנגדות ואת פאזה אות של הפתרון נבדק נרשמות באופן רציף במחשב אישי עבור evaporat כולותהליך היון. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

2. מכניסים את מודול שבב הניסוי לשקע של ממסר מתג.
3. פרמטרים קלט בתוכנת המחשב. קלט תדר האות (1 kHz), מספר גם שצוין (0-7), מחזור ביצוע (100), ואת שם הקובץ (HA).

3. ניסויי אידוי

1. הכן ארבעה פתרונות חומצה היאלורונית 2.5 מ"ל ב 0, 0.05, 0.5 ו -1 w / v% במים. מניח כל פתרון 2.5 מיליליטר מדגם בבקבוקון המדיד 14.75 מ"מ x 45 מ"מ x 8 מ"מ (OD x ג x ID).
2. עבור כל פתרון, להוסיף פתרון 0.5 מ"ל מדגם באר אחת של מודול שבב איטו.
3. לשקול ולהקליט את המשקל ההתחלתי של כל בקבוקון ידי מכונת משקל האלקטרונית.
4. הפעל את תוכנת מחשב כדי למדוד באופן אוטומטי ולהקליט את בזמן אמת ההתנגדות פאזיים ואת האות pמשמרת hase בארות שצוינו על שבב איטו.
5. התחל ניסויי האידוי זמנית באותו המקום על ידי שתי שיטת שקילת שיטת עכבה.
6. לשקול ולהקליט את המשקל של כל בקבוקון ידי מכונת האיזון האלקטרונית בנקודות זמן מתוכננות.
7. ניתוח נתונים שנאספו שיטת שיטת עכבה במשקל. ¹⁹

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

תוצאות

במהלך תהליך האידוי, יוני מוליך הפתרון נבדק הפכו מרוכזים עם נפח פתרון והפוחת, ואת העכבה של פתרון זה ירד. שיעורי ירידה במשקל וירידה עכבה בהתקדמות אידוי עבור כל פתרון נבדק נמדדו. לשם השוואה, את הנתונים בשיעורי ירידה במשקל וירידה עכבה היו מנורמל מים ולאחר מכן קשרו יחד

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

השלב הקריטי למדידת אידוי זיהוי עכבה מבוססת זה הוא הכנת הפתרונים שנבדקו. מי Deionized לא ניתן להשתמש בשל העכבה העצומה שלה. במקום זאת, מי ברז המכילים יונים מוליכים שימש להכנת פתרונות חומצה היאלורונית לניסויים. עם זאת, המאפיינים החשמליים...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
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	Radwag Inc., Radom, Poland	AS 60/220/C/2