この作品は、台湾の科学技術省（MOST 104から2628-E-007から001-MY3（CMC））、および台中ベテランズ総合病院<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））からの助成金によって部分的にサポートされていました。

注意：適切な実験室の衛生練習が必要です。このPOCデバイスを使用する際に手袋と普遍的予防策が必要とされています。適切な滅菌手順が正しく行われていない場合、結果または感染の汚染が発生する可能性があります。 1.テストストリップデバイスを準備します<ol><li>接触角測定8（ 図3）により洗浄綿の外側層の疎水性を決定します。 </li><li> 5.5センチメートルペーパーカッター（ 図2A）を使用して、x 1cmの小片にクレンジングコットンを切断することにより、綿ベースの分析装置を製作。 </li><li> 3の行の積層膜の標準シートにドリル穴（φ= 0.5センチ）。二つの連続する穴の間の距離は1cmです。 注：3つのテスト領域をそれぞれ有するように多くの36のような個々のテストストリップは、積層膜（×2 cmの5.5センチ）（ 図2B）の標準的なシートを用いて作製することができます。 </li><li>サンドイッチクレンジングコットン（characteriz積層膜、 すなわち 、一方の面に積層膜の穴ドリル加工シート、および他側の積層膜のundrilledシート（穴のない）の2枚の間に外部の疎水性とインテリア親水性）によって編。デバイスをパッケージ化するためにラミネーターにアセンブリを配置します。これは、デバイスの機械的強度を高め、外部の、不浸透性の層を提供します。 注：穴の直径は0.5センチメートル積層後に〜0.47センチメートルから縮小されます。いくつかのわずかな隙間が各ホールの周囲クレンジングコットンと積層膜との間に残ります。これらのわずかな隙間は、後の工程で作られた試験パッドの円の配置を容易にします。 </li><li> すなわちアセンブリから個々の5.5センチメートルのx 1センチメートルテストストリップデバイスを切断するはさみのペアを使用して、掘削積層シート/綿パッド/ undrilled積層シート「サンドイッチ」（ 図2C）。 （後述するように48のデバイスは、標準曲線を作成するために、合計18のデバイスを作りますBSAアッセイのための亜硝酸塩アッセイのため、15デバイス、およびウロビリノーゲンのアッセイのための15のデバイス）。 </li><li>各試験領域の中心（積層膜で覆われていない）から（小流体チャネルとして）スリットをカットする鋭いナイフやカミソリを使用して、全体の縦デバイスの親水性層にテスト領域の疎水性層を介して、サンド装置（ 図2D）の深さの途中でカットすることに慎重です。 </li><li>ラミネーション（ 図2E）の各穴の周囲に隙間にそれらをスライドさせることにより、紙のテストパッド（φ= 0.5センチ）を適用します。 </li></ol> 2.尿検査のための基準と指標のソリューションを準備します<ol><li>脱イオン（DI）水100ミリリットルで69.0 mgの亜硝酸ナトリウムを溶解することにより10.0 mMのに亜硝酸原液を準備します。亜硝酸塩濃度標準液（2500、1250、625、312、156、および78μM）のシリーズを作成するために、DI水中の亜硝酸原液を希釈（ 図図4（a））。 </li><li> 100mlのPBS溶液415 mgのBSAを溶解することにより60μMウシ血清アルブミン（BSA）のストック溶液を調製し（10 Mリン酸緩衝液、0.0027 M塩化カリウムおよび0.137 M塩化ナトリウム、pHは7.0）。 BSA濃度の標準溶液のシリーズを作成するために、DI水中のBSA原液を希釈（30、15、7.5、3.75、および1.875μM）（ 図4B）。 </li><li> 100ミリリットルのDI水中に2.5グラムのウロビリノーゲンを溶解させて25グラム/ Lウロビリノーゲンストック溶液を準備します。ウロビリノーゲン濃度標準液（7.8、15.6、31.2、62.5、および125 mg / Lで）（ 図4C）のシリーズを作成するために、DI水の株式ウロビリノーゲン液を希釈します。 </li><li> 50mMのスルファニルアミド、330 mMのクエン酸、及び10mMのN-（1-ナフチル）エチレンジアミン二塩酸塩を含む亜硝酸指示薬溶液を調製します。 </li><li> 250mMのにクエン酸緩衝液（pH 1.8）、95％エタノール中のテトラブロモフェノールブルーの3.3 mM溶液を含むBSA指示薬溶液を調製します。 </li><li>0.1 M 4 - ジメチルアミンベンズアルデヒドを含むウロビリノーゲン指示薬溶液を準備します。 </li></ol> 3.インジケータパッドを準備します<ol><li> 3円形のパッドやディスク（φ= 0.5 cm）のクロマトグラフィー紙からをカットし、ソリューション標準曲線（セクション4）を作成し、各テストストリップデバイスにそれら（3-アッセイストリップ上の各アッセイのための1）のそれぞれを挿入します。 </li><li>アセンブリの3積層フィルム孔の各々において、積層膜とカット穴の非常に縁で綿のテストパッドとの間に僅かな隙間を観察します。ノート、積層膜の孔は、紙試験パッドよりも直径がわずかに小さいです。 注：これらの機能、 すなわち 、積層フィルムの穴の縁の下に記載のスリム隙間に紙試験パッドスリップの縁ように紙試験パッドはデバイスの綿試験パッド部分に対して適用されることを可能にします。これは適切に紙のテストパッドを保持しています。 </li><li>亜硝酸アッサを準備デバイスのy部分。 <ol><li>コー​​ト（ステップ2.4​​で調製した）亜硝酸指示薬溶液4μlのと亜硝酸アッセイパッドと、それは周囲温度で完全に乾燥させます。 </li></ol></li><li>検出装置の総タンパク質アッセイ部分を準備します。 <ol><li>コー​​ト（ステップ2.5で調製した）BSA指示薬溶液4μlの持つ全タンパク質アッセイパッドと、それは周囲温度で完全に乾燥させます。 </li></ol></li><li>検出装置のUroblinogenアッセイ部分を準備します。 <ol><li>コー​​ト（ステップ2.6で調製した）uroblinogenインジケータの4μlのでuroblinogenアッセイパッドと、それは周囲温度で完全に乾燥させます。 </li></ol></li></ol> 4.コットンベースの分析装置のための標準曲線を作成します。 <ol><li>調製した各標準について、準備されたデバイスの吸収端を浸し〜10秒（吸収量のための標準溶液に（アッセイ指標（セクション3.4を参照）がプリインストール）200から300μl）を（ 図2F）。 </li><li>比色反応（ 図2F）を完了するために10分間、周囲環境に綿ベースのデバイスを配置します。三連で各実験を繰り返します。 </li><li>各テストパッド（ 図2G）で生じる比色変化を分析するためのデバイスをスキャンします。デスクトップスキャナと画像解像度の600dpiのでRGBモードでのスキャンテストパッドのガラス上にテストパッドを生じた場所。 JPEG形式の各画像を保存します。 </li><li>各色の強度（ 図2H）を決定するために画像解析ソフトウェアを用いてコンピュータ上でスキャンした画像を解析します。 <ol><li> http://imagej.nih.gov/ij/でImageJソフトウェアをダウンロードしてください。スキャンした画像ファイルを開きます。メニューコマンドでイメージを選択し、8ビットグレースケールにRGB画像を変換するために、「タイプ」を選択します。 </li><li>テストパッドの分析領域を選択し、ツールバーの「楕円」ツールを使用してください。メニューCOMMで「分析」を選択論理積、および色の強度を分析するために「測定」を選択します。録音は、強度の結果を意味します。 </li></ol></li><li>亜硝酸塩、総タンパク質、及びウロビリノーゲンアッセイ（ 図2I）の標準曲線を確立します。 <ol><li>標準亜硝酸塩、総タンパク質、及びウロビリノーゲン溶液の異なる濃度を示し、stasticalソフトウェアを使用して二次元の座標系での平均強度結果を相関。 </li><li>二次モデルと線形回帰モデルによる総タンパク質およびウロビリノーゲンアッセイのための標準曲線によって亜硝酸塩アッセイのための標準曲線をフィット。 </li></ol></li></ol> 5.確立された標準曲線値を使用して未知試料の濃度を決定<ol><li> 、亜硝酸塩、総タンパク質、および未知の溶液中のウロビリノーゲンの濃度を決定する標準液濃度および亜硝酸塩の代わりに測定された強度結果、総タンパク質を測定するための記載の装置を使用し、urobiするためにステップ2で構築されたモデルの式にアッセイをlinogen。 </li></ol>

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	<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. 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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.

このプロトコルにおける重要なステップは、濾紙（クロマトグラフィ濾紙または定量濾紙）（疎水性/親水性を変化させて）、綿素材の適切な組合せを決定含ま。よく計画され、実行デバイスの設計は、最高のパフォーマンスを比色アッセイのために属性をレンダリングします。我々の比色アッセイの結果から、本明細書に提示綿ベースの分析装置は、複数の疾患の検出のためのプラットフォ...

手頃な価格ポイント・オブ・ケア（POC）診断装置の開発、堅牢、かつ簡単に使用するには、世界的な健康1,2を向上させるために不可欠です。具体的には、デバイスは、セルロース基質（ 例えば 、紙、糸、綿）ため、その普遍性、手頃な価格、迅速な結果3-7を提供するために使用、堅牢性、および容量の容易性の低コスト分析のための有望な分析プラットフォームを提供で構成される。 ここでは、尿検査のためのラテラルフローベースのフォーマットを使用しています綿ベースの分析装置の開発を発表します。これは綿ベースの分析装置は、いくつかの重要な利点で代替検出アプローチを提供します。最小限の人間の努力でⅰ）製造を。 ⅱ）低コスト。 iii）の容量は、交差汚染の心配なしに複数の異なるアッセイを実施するために使用されます。 ⅳ）デバイスに依存しない、 すなわち 、追加の装置および/ ​​または電気なしで実行することができる能力。そして、V）速度（比色アッセイ）を10分以内に完了することができます。 この綿ベースの分析装置の構造は、4つの部分に分けることができた：i）その外部の疎水性層上に自然に疎水性である綿。 ⅱ）内部的に親水性であり、液体吸上げ用の輸送路として機能綿;結合し、綿が使用されているが、反応/テストパッドを配置するための穴を掘削含ま圧縮iii）の積層膜。比色アッセイのための反応領域としての綿の外側表面上に配置された反応性試薬が埋め込 ​​ま/被覆されていると、iv）のクロマトグラフィー紙試験パッド、（具体的には、空間内の積層膜のうち、穿孔）（ すなわち 、亜硝酸塩、総タンパク質、pH、およびウロビリノーゲン検定）と結果が表示されます。 次のようにテストの基本的なメカニズムです。コットンベースの分析装置は、DEPTを通じて途中に浸透線で採点されます綿素材のHは、サンプル流体は、反応性パッドが使用されて到達することを可能にする流路を作成します。溶液は、試験パッドに吸収端からの流体チャネル（ 図1）に沿って邪悪でその後の分析装置の吸収端は、標的試料に浸漬されます。試験パッドの吸収強度が綿よりも大きいため、テストパッドに吸収溶液には、リフローが流体チャネルに戻って存在しないようにしっかりとテストパッド紙の内部に収容され、測色結果は、その後に固定されてしまいますテストパッド材料。反応の終了時に、測色結果は、デスクトップスキャナを経由して記録され、画像解析ソフトウェアを介して分析します。

<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

堅牢、低コストの分析装置は、ユーザーフレンドリーな、迅速、かつ手頃な価格でなければなりません。このようなデバイスはまた、乏しいサンプルで動作することが可能とフォローアップ治療のための情報を提供すべきです。ここでは、側方流動ベースのフォーマットを採用し、かつ、容易に迅速な、安価な製造され、かつ実施するために使用することができる（ すなわち 、亜硝酸塩、総タンパク質、及びウロビリノーゲンアッセイ）分析装置綿ベースの尿検査の開発を実証します交差汚染の心配のない複数のテスト。綿は、フローベースの分析のために活用することができる天然の吸収特性を有するセルロース繊維から構成されています。我々の綿ベースの分析装置のシンプルだがエレガントな製造工程は、本研究に記載されています。綿の構造とテストパッドの配置は、各材料の疎水性および吸収強度を利用しています。そのためこれらの物理的特性のため、測色結果が永続的にテストに付着することができますパッド。このデバイスは、タイムリーに臨床情報を受信するために医師を可能にし、早期介入のためのツールと​​して大きな可能性を示しています。

我々は成功し、親水性（内側部分）によって特徴付け市販清浄綿および疎水性（外側部分）の特性（ 図1A）を用いて綿ベースの分析装置の開発を示した。 図3は、接触角測定の結果を示します 。外装綿の疎水性界面は、127.35°±4.73°でした。ユーザーフレンドリーの観点から、ここで用いられる比色アッセイは、直接肉眼で観察す...

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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.

コットン分析デバイスを製造します

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 ビュー.  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.

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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.

核酸、タンパク質と低分子のReagentless検出用電気化学DNAバイオセンサーの作製

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. ...

生物工学

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.

大面積自立超薄ポリマーフィルムの作製

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

化学

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.

高イオン強度ソリューションで感知するためのカーボンナノチューブ高周波ナノエレクトロニクスバイオセンサーの作製

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.

マイクロ流体ドライ回転と再生絹フィブロイン繊維の特性

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.

光学セルの作製分光分析セル用ドライヤー

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 ...

工学

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.

ハイブリッド スマート センサーの作製のための印刷

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.

イムノアッセイのための3次元紙ベースのマイクロ流体デバイスの作製

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.

テキスタイル上の有機電子デバイスのためのシンプルでスケーラブルな製造方法

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

ナノセルロース紙ベースの分析デバイスのマイクロエンボス加工  

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.

著者スポットライト:ナノペーパー上のマイクロチャネル製造によるマイクロ流体工学の革命 

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.

マイクロエンボス加工:ナノセルロース紙ベースのマイクロ流体工学でマイクロ流路を作製するための便利なプロセス

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

コットン分析デバイスを製造します

要約

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核酸、タンパク質と低分子のReagentless検出用電気化学DNAバイオセンサーの作製

大面積自立超薄ポリマーフィルムの作製

高イオン強度ソリューションで感知するためのカーボンナノチューブ高周波ナノエレクトロニクスバイオセンサーの作製

マイクロ流体ドライ回転と再生絹フィブロイン繊維の特性

光学セルの作製分光分析セル用ドライヤー

ハイブリッドスマートセンサーの作製のための印刷

イムノアッセイのための3次元紙ベースのマイクロ流体デバイスの作製

テキスタイル上の有機電子デバイスのためのシンプルでスケーラブルな製造方法

マイクロエンボス加工:ナノセルロース紙ベースのマイクロ流体工学でマイクロ流路を作製するための便利なプロセス

マイクロエンボス加工:ナノセルロース紙ベースのマイクロ流体工学でマイクロ流路を作製するための便利なプロセス

コットン分析デバイスを製造します

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核酸、タンパク質と低分子のReagentless検出用電気化学DNAバイオセンサーの作製

大面積自立超薄ポリマーフィルムの作製

高イオン強度ソリューションで感知するためのカーボンナノチューブ高周波ナノエレクトロニクスバイオセンサーの作製

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イムノアッセイのための3次元紙ベースのマイクロ流体デバイスの作製

テキスタイル上の有機電子デバイスのためのシンプルでスケーラブルな製造方法

マイクロエンボス加工:ナノセルロース紙ベースのマイクロ流体工学でマイクロ流路を作製するための便利なプロセス

マイクロエンボス加工:ナノセルロース紙ベースのマイクロ流体工学でマイクロ流路を作製するための便利なプロセス

ハイブリッドスマートセンサーの作製のための印刷