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1. PEDOT : PSS 솔루션 준비 <ol><li> PEDOT 50 ㎖ 행 (PEDOT로 에틸렌 글리콜 : PSS) PSS, 에틸렌 글리콜 (전도도를 증가) 1:4 부피비를 추가, 0.5 μL / 계면 활성제로서 도데 실 벤젠 설 폰산 (DBSA) ml의 10 ㎎ / ML 유리 슬라이드에 전도성 중합체의 부착을 촉진하기 위해 가교 결합제로서 3 - 글리시 독시 프로필 (GOPS). </li></ol> 2. OECT 제작 (그림 3) <ol><li> 리프트 오프 (lift-off) 리소그래피를 통해 열을 증발 금 소스와 드레인 접점을 정의 <ol><li> 30 초 동안 3,000 rpm에서 정상 깨끗한 유리 슬라이드에 코트의 포토 레지스트를 스핀. 유리의 크기는 인치 x 1에서 3입니다 </li><li> 포토 리소그래피에 의해 패턴을 정의합니다. 치수는 그러나 여기에 나열된 크기가 최적의 감도로 이어질 것으로 나타났다, 변경 될 수있다. 그런 다음 개발자를 사용합니다. </li><li> 각각 5 nm의 크롬과 골드의 100 nm의 증발. </li><li> 리프트 오프 (lift-off) 포토 레지스트를 교류에소스와 드레인 만 금 접촉 면적 기판을 떠나 1 시간 동안 ETONE 목욕. </li></ol></li><li> PEDOT의 원하는 길이 : PSS 채널 1 mm이다. 이는 파릴 렌-C (PA-C) 박리 기술을 사용하여 패터닝함으로써 달성된다 : <ol><li> 코팅 설치, 펜실베이니아-C 3.5 g을로드합니다. 균일 오의 연락처와 기판 위에 파릴 렌-C의 2 μm의 증발. </li><li> 패턴의 포토 리소그래피에 의한 채널 : <ol><li> 30 초 동안 3,000 rpm으로 코트의 포토 레지스트를 스핀. </li><li> UV에 채널과 금색 접촉 20 초를 조명하기 위해 마스크를 사용하여 노출 된 포토 레지스트는 개발자에 용해 될 것이다. </li><li> 포토 레지스트의 채널 영역을 엽니 개발자를 사용합니다. </li></ol></li><li> 채널과 금색 접촉을 열기 위해 15 분 플라즈마 단계 (O 2 (50 SCCM) 및 CHF 4 160 W에서 (3 SCCM) 플라즈마)에 의해 채널 영역에서 아빠-C 에칭. </li></ol></li><li> 스핀 코팅에 의해 PSS 혼합 용액 : PEDOT을 증착45 초 동안 500 rpm으로. 110 ℃에서 30 초 동안 구워 </li><li> 필 오프는 PA-C는 PEDOT를 공개합니다 : 아래 기판의 PSS 채널을. 이 채널은 약간 프로토콜 1에서 만든 오 연락처와 중복한다. </li><li> 대기 상태에서 140 ° C에서 1 시간 동안 구워 샘플. </li></ol> 3. 장치 조립 <ol><li> 기본 솔루션 솔루션을 치료의 비율이 1:10에 (일반적으로 키트에 함께 제공) 두 용액을 혼합하여 PDMS를 확인합니다. 120 ℃에서 1 시간 동안 굽는다 </li><li> 구멍 펀치를 사용하여 잘 디자인하고 원하는 영역 주위에 사각형을 잘라. </li><li> 약 6mm 2의 채널 영역에서 발생하는, 채널의 상부에 잘 PDMS 접착제. 소스와 드레인 접점이 덮이지는 않았는지 확인하십시오. </li><li> 그것에 구멍 (세포 배양 삽입물을위한 홀더를 사용할 수있다)와 함께 플라스틱지지를 확인 후 PDMS 상단에 접착제. 건조 하룻밤 보자. </li><li> 와트와 prefilling에 의해 누출에 대해 잘 테스트어. </li><li> 주석과 함께 소스와 드레인 접점에 전선을 납땜. </li></ol> 4. 세포 배양 <ol><li> 다음과 같이 세포 배양 매체를 준비합니다 <ol><li> DMEM에서 1 % 글루타민, 10 % 소 태아 혈청, 0.5 % 페니실린 - 스트렙토 마이신, 겐타 마이신 0.1 %를 추가합니다. </li><li> 멸균 필터 장치를 이용하여 세포 배양 배지를 살균. </li></ol></li><li> 세포 배양 배지에서, 5 % CO 2의 습한 분위기에서 37 ° C에서 통로 (49)와 68 사이에 된 Caco-2 세포를 유지한다. </li><li> × 104 세포 / 삽입 1.5에서 트립신과 씨앗을 사용하여 일주일에 한 번 세포를 나눈다. </li><li> 3 주 이상 일주일에 두 번 세포 배양 매체를 변경합니다. </li></ol> 5. OECT와 측정 <ol><li> 게이트 전극으로 사용하기 위해 소스 미터에 자세 / AgCl에 와이어를 연결합니다. 도 1a에 도시 된 바와 같이, 전해질로 사용되는 세포 배양 배지에서 팁을 담근다. </li><li> t에 소스 및 드레인에서 전선을 연결합니다그는 (듀얼 채널 설정)을 소스 미터. </li><li> 사각 펄스 양의 전압 (: 대지 기준 전극으로 사용) 게이트와 소스 사이 (V GS)를 적용합니다. 드레인 및 소스 (V DS) 간의 네거티브 정전압이인가되고, 대응하는 전류 (I DS)가 측정된다. </li><li> PC의 실행중인 프로그램의 데이터 수집을 사용합니다. 다음과 같이 정의 취득 프로그램에 입력 OECT 매개 변수가 있어야한다 : V DS = -0.2 V, V GS = 0.3 V, V GS 시간에 = 2 초, 시간 꺼짐 = 28 초. </li><li> 소스 - 드레인 전류 (I DS) 및 게이트 전류 (I GS)을 판독. 안정된 기준 신호를 확인하는 데 몇 분 정도의 측정을 수행하십시오. </li></ol> 6. 측정을 위해 OECT와 세포 통합 참고 : 실험 전에, 세포층의 무결성 임피던스 분광 장치 TER을 측정함으로써 확인 될 수있다. 각 3 주령 된 Caco-2 세포 INSE의 TERRT는 400 Ω 이상이어야합니다. cm 2. <ol><li> OECT 둘레의 오프 시간 동안 : 전해액으로부터 게이트 전극을 분리 세포 배양 삽입물을 통합하고, 세포 배양 인서트 안에 게이트 전극을 대체. </li><li> 안정적인 신호를 확인하기 위해 몇 분 동안 세포와 기준 측정을 수행하십시오. 이 기준선은 그대로 단층 (0)에 대응하는 정규화 된 값의 계산으로 사용된다. </li></ol> 7. 준비 및 독성 화합물 소개 <ol><li> 제 트리스 염기 7.4에 용액의 pH를 조정, DI 물에 EGTA의 1 M 용액을 제조 하였다. </li><li> 계정에 볼륨을 복용 (예를 들면 5 ㎜, 100 ㎜ 사이) 원하는 농도를 얻기 위해 적절한 볼륨 EGTA 솔루션을 추가합니다. EGTA는 오프 시간 동안 기초 챔버에 추가해야합니다. </li><li> 프로토콜 5와 90 분 동안 연속적으로 측정한다. 측정은 베이 있으면NG는 실온에서, 셀의 안정성을 90 분 후에 일정하게 유지되지 수행. </li><li> 런의 ​​끝에서,이 시점은 제거 필터와 미디어 게이트 전극을 침지하여 수행 할 수있는 15 분 동안 장벽 층과 측정 값의 완전한 파괴를 초래하는 셀 층을 긁어. 이 기준선은 파괴 단층에 대응하는 정규화 된 값의 계산으로 사용된다. </li></ol>

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이 프로젝트는 FP7 - 사람-2009-RG, 마리 퀴리 프로젝트 번호 256367 (CELLTOX)과 유럽 연구위원회 ERC-2010-엑츄 제안 없음 258966 (IONOSENSE)뿐만 아니라, 헌법위원회 지역 드에서 공동 교부금에 의해 지원됩니다 ST에 대한 프로방스 알프 코트 다 쥐르와 CDL 제약. 우리는 OECT의 디자인과 기능에 관한 유용한 토론을위한 조지 Malliaras 감사합니다.

이 기법은 장벽 조직 무결성을 측정하는 생균과 유기 전기 화학 트랜지스터를 통합하는 새로운 방법을 제공한다. 이 기술의 주요 장점은 신속성과 감도, 또한 장벽 조직의 동적 모니터링 장치의 저비용이다. 이 방법은 살아있는 세포를 사용하기 때문에, 중요한 점은 그대로 장벽 층을 나타내는 단일 층을 사용해야하는 것입니다. 배리어의 파라미터는 세포주의 특성 중에 정?...

위장관 상피는 신체의 다른 구획 간의 분자의 통과를 제어하는​​ 배리어 조직의 일례이다. 물과 몸을 유지하기 위해 필요한 영양소의 통과를 허용하면서 상피 세포는 병원체와 독소에 대한 물리적 장벽 1을 제공하는 단백질의 복합체에 의해 조인 긴 원주 세포로 구성되어 있습니다. 루멘과 하부 조직 2,3 정박 세포의 기저 측에 노출 된 세포의 정점 측이 선택은 두 개의 다른 멤브레인 도메인을 생성 상피 세포의 분극에 기인한다. 단단한 접합 (TJ)는 상피 세포의 꼭대기 부분에 존재하는 단백질의 복합체이며, 혀끝의 접합 4로 알려진 큰 단지의 일부입니다. 장벽 조직에서 이온의 흐름 (셀을 통해) 세포 횡단을 통해 또는 (두 개의 인접한 세포 사이) 세포층의 경로를 통해 갈 수도 있고. 화의두 경로를 통해 전송은 transepithelial 저항으로 알려져있다. 혀끝의 접합은 이온과 특정 열고 닫는 기능을 통해 장벽 5,6에 걸쳐 통과 분자의 규제에 대한 책임이 있습니다. 이 단백질 복합체의 기능 장애 또는 중단은 종종 질병 7-11에 관련되어 있습니다. 또한, 많은 장내 병원균 / 독소는 장벽 12-14에서 이온 / 물 흐름의 대규모 조절 장애의 결과로 대부분함으로써 몸을 입력하고 설사로 이어지는, 특히이 단지를 대상으로 알려져있다. 차단 티슈는 또한 세포 외 미세 환경을 변화시킴으로써 수정 될 수있다. 헤린은 세포 - 세포 접착에 중요한 단백질이며, 정점 접합의 형성에 관여한다. 칼슘 헤린의 정확한 구조적 형태를 위해 필요하며, 세포 외 칼슘의 감소는 세포 - 세포 접합의 파괴와의 후속 개구 초래할 것으로 나타났다셀 (15) 사이의 세포층의 통로. 그것이 갖는 한 본 연구에서는 EGTA (에틸렌 글리콜 - 비스 (베타 - 아미노 에틸 에테르)-N, N, N &#39;, N&#39;-테트라 아세트산), 특정 칼슘 킬 레이터는, 장벽 조직 위반을 유도하는 데 사용 된 이온은 16, 17 흐름 세포층에 신속하고 과감한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이 칼슘 킬레이트 화제가 된 Caco-2 세포 라인의 합류와 차별화 된 단층에 사용되었다. 세포 배양에서 배양 삽입물이 세포주는 위장관의 특성을 개발하는 것으로 알려져 있고 널리 18,19 약물의 흡수를 테스트하는 제약 산업에서 사용된다. 장벽 조직의 무결성을 모니터링하는 방법은 많다. 이러한 방법은 혀끝의 접합 (20)에있는 것으로 알려진 특정 단백질의 면역 형광 염색에 의존, 또는 장벽 조직에 일반적으로 불 투과성 형광 추적 분자의 정량화에 의존, 자주 광학 있습니다(21, 22). 라벨의 사용이 유물이 발생, 종종 비용과 분석 시간이 증가 할 수 있습니다 그러나, (즉, 형광 / 발색단없이) 라벨이없는 방법이 바람직하다. 장벽 조직의 전기, 레이블이없는 모니터링는 최근 동적 모니터링 방법 23로 떠오르고있다. 예를 들어 전기 임피던스 분광법 최근의 기술 진보는 transepithelial 저항 (TER), 전지 층에 걸쳐 이온 전도도의 측정을 측정 할 수있는 상업적으로 이용 가능한 주사 장치 (24, 25)의 개발을 허용했다. 유기 전자는 전자와 이온 캐리어를 모두 수행 할 수 전도성 고분자를 사용하여 전자 공학 및 생물학 (26, 27) (28, 29)의 세계를 인터페이스 할 수있는 독특한 기회를 만들었습니다. OECT 30 ~ 32을 사용하여 장벽 조직에서 위반을 탐지하는 새로운 기술은 최근에 도입되었다. 이 장치는 기존의 기술을 우리에 대해 유효성이 확인되었다Cellzscope를 사용하여 루시퍼 노란색 사용하여 면역, 침투성 분석 등의 장벽 조직 무결성 및 임피던스 분광을 평가하는 ED. 시험 된 모든 독성 화합물의 경우, OECT는 동일하거나 더 나은 감도로 작동하는 것으로 확인하고, 상기 기술에 비해 증가 된 시간 해상도와 하였다. 이 장치에서, PEDOT는 : PSS, 안정하고 생체 적합성 33,34 것으로 도시되어 전도성 중합체는 트랜지스터 채널의 활성 물질로서 사용된다. OECT은 전도성 고분자 채널의 양측에 소스 및 드레인 전극으로 구성된다. 이는이어서 장치의 필수적인 부분을 형성하고, 전해질과 접촉된다. 게이트 전극은 전해질 (도 1)에 침지하고, 양의 게이트 전압이 게이트에인가 될 때, 전해질에서 양이온 따라서 전도성 중합체를 탈 도핑와 소스 - 드레인의 변화의 결과로, 채널로 강제 현재. Device 따라서 인해 트랜지스터에 의해 증폭 이온 플럭스에 분 변화에 매우 민감합니다. 세포 배양 인서트상에서 성장한 세포 층은 게이트 전극과 전도성 고분자 채널 사이에 배치 하였다. 그대로 전지 층의 존재는, 드레인 전류 감소는 (: 영역에서 B로 전환 그림 2) 양이온 그대로 단층의 존재, 따라서 전도성 중합체로 입력하기위한 장벽으로서 작용한다. 독성 화합물의 존재하에, 장벽 조직 점진적 양이온 고분자 필름에 입력시키는와 (: 영역 (C)도 2)의 드레인 전류가 증가하고, 그 완전성을 잃을 것이다. 이 방법으로, 장벽 조직 위반은 단층 걸쳐 광속의 변조에 대응하는 드레인 전류의 변조에 의해 알 수있다. 이 장치는 실시간으로 전례가없는 시간 분해능과 감도와 이온 플럭스에 분 변화를 측정 할 수있다. 이 기술 줘야난 약물 검사, 질병의 진단 또는 장벽 모델을 쉽게 적용 할 수있는 기초 연구에 대한 독성의 도메인에 관심을. 이 방법은 또한 체외 모델의 유효성 검사가 생체 내 시험에서 대체 할 수 있습니다로, 동물 실험을 줄이기 위해 도움이 될 것입니다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="589">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">CLEVIOS PH 1000</td>
			<td style="width:87px;">HERAUS CLEVIOS</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:216px;">AZ9260 resin</td>
			<td style="width:87px;">CIPEC SPECIALITIES</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">Dodecylbenzenesulfonic acid (DBSA)</td>
			<td style="width:87px;">Acros Organic</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:216px;">3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (GOPS)</td>
			<td style="width:87px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:216px;">24-well Suspended cell Culture insert Millicell&#160; PET 0.4 &#956;m Millipore</td>
			<td style="width:87px;">Dominique dutscher</td>
			<td style="width:119px;">51705</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">24-well cell culture plate BD Falcon</td>
			<td style="width:87px;">Dominique dutscher</td>
			<td style="width:119px;">51705</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">STERICUP-GP PES 0.22 &#956;M</td>
			<td style="width:87px;">Dominique dutscher</td>
			<td style="width:119px;">51246</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">ADVANCED DMEM Marque GIBCO</td>
			<td style="width:87px;">Fisher scientific</td>
			<td style="width:119px;">E3434T</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">FBS HEAT INACT. S.AMERICAN</td>
			<td style="width:87px;">Fisher scientific</td>
			<td style="width:119px;">E3387M</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">PENICILLIN STREPTOMYCIN</td>
			<td style="width:87px;">Fisher scientific</td>
			<td style="width:119px;">E3470C</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">GLUTAMAX</td>
			<td style="width:87px;">Fisher scientific</td>
			<td style="width:119px;">E3524T</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">TRYPSIN 0.05% EDTA</td>
			<td style="width:87px;">Fisher scientific</td>
			<td style="width:119px;">E3513N</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:216px;">EGTA (Ethylene glycol-bis(2-aminoethylether)-N,N,N&#8242;,N&#8242;-tetraacetic acid)</td>
			<td style="width:87px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">E4378</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">ETHYLENE GLYCOL, ANHYDROUS, 99.8%,</td>
			<td style="width:87px;">Sigma aldrich</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Caco-2 cells</td>
			<td style="width:87px;">ATCC</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:216px;">PDMS</td>
			<td style="width:87px;">Dow corning</td>
			<td style="width:119px;">SYLGARD 184 SILICONE ELASTOMER</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Au (99.99%)</td>
			<td style="width:87px;">NEYCO</td>
			<td style="width:119px;">AU3X6</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Chromium (99.95%)</td>
			<td style="width:87px;">NEYCO</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:216px;">Parylene C</td>
			<td style="width:87px;">Specialty Coating Systems</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">Ag/AgCl wire</td>
			<td style="width:87px;">HARVARD APPARATUS</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:216px;">Photoresist</td>
			<td style="width:87px;">CIPEC SPECIALITIES</td>
			<td style="width:119px;">R&#233;sine AZ9260</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

sensing of barrier tissue disruption with an organic electrochemical transistor

위장관 필요한 이온 및 분자의 통과를 허용하면서, 병원체 및 독소의 엔트리에 대해 물리적 장벽을 제공 장벽 조직의 일례이다. 이 장벽에 위반 세포 외 칼슘 농도의 감소가 발생할 수 있습니다. 칼슘 농도의 감소는 세포층의 플럭스의 증가로 이어지는, 장벽의 밀봉에 관련된 단백질의 구조적 변화가 발생합니다. 이 효과를 모방하는 칼슘 킬레이트 에틸렌 글리콜 - 비스 (베타 - 아미노 에틸 에테르)-N, N, N은 &#39;, N&#39;-테트라 아세트산 (EGTA)은 위장관의 대표적인 것으로 알려진 세포의 단층에 사용 하였다. 장벽 조직의 파괴를 검출하는 다른 방법은 이미 면역 분석법 및 투과성으로 존재한다. 그러나 이러한 방법은 시간과 비용이 많이 들고 동적 또는 높은 처리량 측정에 적합하지 않습니다. 장벽 조직을 측정하기위한 방법으로 전자무결성은 또한 transepithelial 저항 (TER)의 측정을 위해 존재한다, 그러나 이들은 종종 비용이 많이 들고 복잡하다. 장벽 조직의 무결성이 약물 발견 및 병원체 / 독소의 진단에 중요한 매개 변수로, 신속 저렴하고 민감한 방법의 개발이 절실히 필요합니다. 장벽 조직 형성 세포와 통합 유기 전기 트랜지스터 (OECT)는 동적으로 차단 티슈 무결성을 모니터링 할 수있는 새로운 장치로서 도시되었다. 장치는 장벽 조직 무결성 지표로, 실시간으로, 지금까지없는 시간 분해능과 감도와 이온 플럭스의 미세한 변화를 측정 할 수있다. 이 새로운 방법은 높은 처리량 검사 응용 프로그램과 호환 및 저렴한 비용으로 제조 할 수있는 간단한 장치를 기반으로합니다.

측정의 제 1 단계 동안, 드레인 전류는 약간 다를 수 있지만, 대부분의 경우에 (도 2 부) 안정적으로 유지한다. 신호가 안정되지 않으면, 트랜지스터는 폐기되고 교체되어야한다. 이 안정성 검사는 또한 장치의 도전율 어떤 초기 손실은 후속 측정에 영향을주지 않는 것을 보장한다. 측정의 몇 분 후, 세포 장벽 조직을 형성하는 인서트는 채널의 상단에 배치됩니다. 드레인 전류는 즉시 <...

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Sensing of Barrier Tissue Disruption with an Organic Electrochemical Transistor

유기 전기 트랜지스터는 생균과 통합 위장관 상피 장벽을 가로 질러 이온 플럭스를 모니터링하는 데 사용된다. 본 연구에서, 칼슘 킬레이트 EGTA (에틸렌 글리콜 - 비스 (베타 - 아미노 에틸 에테르)-N, N, N &#39;, N&#39;-테트라 아세트산의 존재에 의해 유도 타이트 접합 중단, 관련된 이온 플럭스의 증가, 산)가 측정된다.

유기 전기 트랜지스터와 장벽 조직 혼란의 감지

The gastrointestinal tract is an example of barrier tissue that provides a physical barrier against entry of pathogens and toxins, while allowing the ...

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

11.6K 조회수.  Ecole Nationale Superieure des Mines.  유기 전기 트랜지스터는 생균과 통합 위장관 상피 장벽을 가로 질러 이온 플럭스를 모니터링하는 데 사용된다. 본 연구에서, 칼슘 킬레이트 EGTA (에틸렌 글리콜 - 비스 (베타 - 아미노 에틸 에테르)-N, N, N ', N'-테트라 아세트산의 존재에 의해 유도 타이트 접합 중단, 관련된 이온 플럭스의 증가, 산)가 측정된다. 

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Hollow Microneedle-based Sensor for Multiplexed Transdermal Electrochemical Sensing

The development of a minimally invasive multiplexed monitoring system for rapid analysis of biologically-relevant molecules could offer individuals suffering from chronic medical conditions facile assessment of their immediate physiological state. Furthermore, it could serve as a research tool for analysis of complex, multifactorial medical conditions. In order for such a multianalyte sensor to be realized, it must be minimally invasive, sampling of interstitial fluid must occur without pain or harm to the user, and analysis must be rapid as well as selective.
Initially developed for pain-free drug delivery, microneedles have been used to deliver vaccines and pharmacologic agents (e.g., insulin) through the skin.1-2 Since these devices access the interstitial space, microneedles that are integrated with microelectrodes can be used as transdermal electrochemical sensors. Selective detection of glucose, glutamate, lactate, hydrogen peroxide, and ascorbic acid has been demonstrated using integrated microneedle-electrode devices with carbon fibers, modified carbon pastes, and platinum-coated polymer microneedles serving as transducing elements.3-7,8
This microneedle sensor technology has enabled a novel and sophisticated analytical approach for in situ and simultaneous detection of multiple analytes. Multiplexing offers the possibility of monitoring complex microenvironments, which are otherwise difficult to characterize in a rapid and minimally invasive manner. For example, this technology could be utilized for simultaneous monitoring of extracellular levels of, glucose, lactate and pH,9 which are important metabolic indicators of disease states7,10-14 (e.g., cancer proliferation) and exercise-induced acidosis.15

This article details the construction of a multiplexed microneedle-based sensor. The device is being developed for in situ sampling and electrochemical analysis of multiple analytes in a rapid and selective manner. We envision clinical medicine and biomedical research uses for these microneedle-based sensors.

다중 Transdermal 전기 감지를위한 빈 Microneedle 기반 센서

The development of a minimally invasive multiplexed monitoring system for rapid analysis of biologically-relevant molecules could offer individuals ...

연구

생체공학

Bacterial Detection &amp; Identification Using Electrochemical Sensors

Electrochemical sensors are widely used for rapid and accurate measurement of blood glucose and can be adapted for detection of a wide variety of analytes. Electrochemical sensors operate by transducing a biological recognition event into a useful electrical signal. Signal transduction occurs by coupling the activity of a redox enzyme to an amperometric electrode. Sensor specificity is either an inherent characteristic of the enzyme, glucose oxidase in the case of a glucose sensor, or a product of linkage between the enzyme and an antibody or probe.
Here, we describe an electrochemical sensor assay method to directly detect and identify bacteria. In every case, the probes described here are DNA oligonucleotides. This method is based on sandwich hybridization of capture and detector probes with target ribosomal RNA (rRNA). The capture probe is anchored to the sensor surface, while the detector probe is linked to horseradish peroxidase (HRP). When a substrate such as 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine (TMB) is added to an electrode with capture-target-detector complexes bound to its surface, the substrate is oxidized by HRP and reduced by the working electrode. This redox cycle results in shuttling of electrons by the substrate from the electrode to HRP, producing current flow in the electrode.

We describe an electrochemical sensor assay method for rapid bacterial detection and identification. The assay involves a sensor array functionalized with DNA oligonucleotide capture probes for ribosomal RNA (rRNA) species-specific sequences. Sandwich hybridization of target rRNA with the capture probe and a horseradish peroxidase-linked DNA oligonucleotide detector probe produces a measurable amperometric current.

전기 화학 센서를 사용하여 세균의 검출 및 식별

Electrochemical  sensors are widely used for rapid and accurate measurement of blood glucose and  can be adapted for detection of a wide variety of ...

Electric Cell-substrate Impedance Sensing for the Quantification of Endothelial Proliferation, Barrier Function, and Motility

Electric Cell-substrate Impedance Sensing (ECIS) is an in vitro impedance measuring system to quantify the behavior of cells within adherent cell layers. To this end, cells are grown in special culture chambers on top of opposing, circular gold electrodes. A constant small alternating current is applied between the electrodes and the potential across is measured. The insulating properties of the cell membrane create a resistance towards the electrical current flow resulting in an increased electrical potential between the electrodes. Measuring cellular impedance in this manner allows the automated study of cell attachment, growth, morphology, function, and motility. Although the ECIS measurement itself is straightforward and easy to learn, the underlying theory is complex and selection of the right settings and correct analysis and interpretation of the data is not self-evident. Yet, a clear protocol describing the individual steps from the experimental design to preparation, realization, and analysis of the experiment is not available. In this article the basic measurement principle as well as possible applications, experimental considerations, advantages and limitations of the ECIS system are discussed. A guide is provided for the study of cell attachment, spreading and proliferation; quantification of cell behavior in a confluent layer, with regard to barrier function, cell motility, quality of cell-cell and cell-substrate adhesions; and quantification of wound healing and cellular responses to vasoactive stimuli. Representative results are discussed based on human microvascular (MVEC) and human umbilical vein endothelial cells (HUVEC), but are applicable to all adherent growing cells.

This protocol reviews Electric Cell-substrate Impedance Sensing, a method to record and analyze the impedance spectrum of adherent cells for the quantification of cell attachment, proliferation, motility, and cellular responses to pharmacological and toxic stimuli. Detection of endothelial permeability and assessment of cell-cell and cell-substrate contacts are emphasized.

전기 세포 기판 임피던스 내피 증식, 장벽 기능의 정량화에 대한 감지 및 운동성

Electric Cell-substrate Impedance Sensing (ECIS) is an in vitro impedance measuring system to quantify the behavior of cells within adherent cell layers. ...

Preparation of Silicon Nanowire Field-effect Transistor for Chemical and Biosensing Applications

Surveillance using biomarkers is critical for the early detection, rapid intervention, and reduction in the incidence of diseases. In this study, we describe the preparation of polycrystalline silicon nanowire field-effect transistors (pSNWFETs) that serve as biosensing devices for biomarker detection. A protocol for chemical and biomolecular sensing by using pSNWFETs is presented. The pSNWFET device was demonstrated to be a promising transducer for real-time, label-free, and ultra-high-sensitivity biosensing applications. The source/drain channel conductivity of a pSNWFET is sensitive to changes in the environment around its silicon nanowire (SNW) surface. Thus, by immobilizing probes on the SNW surface, the pSNWFET can be used to detect various biotargets ranging from small molecules (dopamine) to macromolecules (DNA and proteins). Immobilizing a bioprobe on the SNW surface, which is a multistep procedure, is vital for determining the specificity of the biosensor. It is essential that every step of the immobilization procedure is correctly performed. We verified surface modifications by directly observing the shift in the electric properties of the pSNWFET following each modification step. Additionally, X-ray photoelectron spectroscopy was used to examine the surface composition following each modification. Finally, we demonstrated DNA sensing on the pSNWFET. This protocol provides step-by-step procedures for verifying bioprobe immobilization and subsequent DNA biosensing application.

We describe key steps for biosensing by using polysilicon nanowire field-effect transistors, including the preparation of the device and the immobilization and confirmation of a DNA molecular probe on the nanowire surface, as well as conditions for DNA sensing.

Surveillance using biomarkers is critical for the early detection, rapid intervention, and reduction in the incidence of diseases. In this study, we ...

Tissue Engineering by Intrinsic Vascularization in an In Vivo Tissue Engineering Chamber

In reconstructive surgery, there is a clinical need for an alternative to the current methods of autologous reconstruction which are complex, costly and trade one defect for another. Tissue engineering holds the promise to address this increasing demand. However, most tissue engineering strategies fail to generate stable and functional tissue substitutes because of poor vascularization. This paper focuses on an in vivo tissue engineering chamber model of intrinsic vascularization where a perfused artery and a vein either as an arteriovenous loop or a flow-through pedicle configuration is directed inside a protected hollow chamber. In this chamber-based system angiogenic sprouting occurs from the arteriovenous vessels and this system attracts ischemic and inflammatory driven endogenous cell migration which gradually fills the chamber space with fibro-vascular tissue. Exogenous cell/matrix implantation at the time of chamber construction enhances cell survival and determines specificity of the engineered tissues which develop. Our studies have shown that this chamber model can successfully generate different tissues such as fat, cardiac muscle, liver and others. However, modifications and refinements are required to ensure target tissue formation is consistent and reproducible. This article describes a standardized protocol for the fabrication of two different vascularized tissue engineering chamber models in vivo.

Tissue Engineering by Intrinsic Vascularization in an In Vivo Tissue Engineering Chamber

This is a guideline for constructing in vivo vascularized tissue using a microsurgical arteriovenous loop or a flow-through pedicle configuration inside a tissue engineering chamber. The vascularized tissues generated can be employed for organ regeneration and replacement of tissue defects, as well as for drug testing and disease modeling.

에 내장 혈관 신생에 의하여 조직 공학<em&gt; 생체</em&gt; 조직 공학 상공 회의소

In reconstructive surgery, there is a clinical need for an alternative to the current methods of autologous reconstruction which are complex, costly and ...

Wet Chemistry and Peptide Immobilization on Polytetrafluoroethylene for Improved Cell-adhesion

Endowing materials surface with cell-adhesive properties is a common strategy in biomaterial research and tissue engineering. This is particularly interesting for already approved polymers that have a long standing use in medicine because these materials are well characterized and legal issues associated with the introduction of newly synthesized polymers may be avoided. Polytetrafluoroethylene (PTFE) is one of the most frequently employed materials for the manufacturing of vascular grafts but the polymer lacks cell adhesion promoting features. Endothelialization, i.e., complete coverage of the grafts inner surface with a confluent layer of endothelial cells is regarded key to optimal performance, mainly by reducing thrombogenicity of the artificial interface.
This study investigates the growth of endothelial cells on peptide-modified PTFE and compares these results to those obtained on unmodified substrate. Coupling with the endothelial cell adhesive peptide Arg-Glu-Asp-Val (REDV) is performed via activation of the fluorin-containing polymer using the reagent sodium naphthalenide, followed by subsequent conjugation steps. Cell culture is accomplished using Human Umbilical Vein Endothelial Cells (HUVECs) and excellent cellular growth on peptide-immobilized material is demonstrated over a two-week period.

Cell-adhesiveness is key to many approaches in biomaterial research and tissue engineering. A step-by-step technique is presented using wet-chemistry for the surface modification of the important polymer PTFE with peptides.

향상된 세포 접착 폴리 테트라 플루오로 에틸렌에 젖은 화학 및 펩티드 고정화

Endowing materials surface with cell-adhesive properties is a common strategy in biomaterial research and tissue engineering. This is particularly ...

Development of an Electrochemical DNA Biosensor to Detect a Foodborne Pathogen

Vibrio parahaemolyticus (V. parahaemolyticus) is a common foodborne pathogen that contributes to a large proportion of public health problems globally, significantly affecting the rate of human mortality and morbidity. Conventional methods for the detection of V. parahaemolyticus such as culture-based methods, immunological assays, and molecular-based methods require complicated sample handling and are time-consuming, tedious, and costly. Recently, biosensors have proven to be a promising and comprehensive detection method with the advantages of fast detection, cost-effectiveness, and practicality. This research focuses on developing a rapid method of detecting V. parahaemolyticus with high selectivity and sensitivity using the principles of DNA hybridization. In the work, characterization of synthesized polylactic acid-stabilized gold nanoparticles (PLA-AuNPs) was achieved using X-ray Diffraction (XRD), Ultraviolet-visible Spectroscopy (UV-Vis), Transmission Electron Microscopy (TEM), Field-emission Scanning Electron Microscopy (FESEM), and Cyclic Voltammetry (CV). We also carried out further testing of stability, sensitivity, and reproducibility of the PLA-AuNPs. We found that the PLA-AuNPs formed a sound structure of stabilized nanoparticles in aqueous solution. We also observed that the sensitivity improved as a result of the smaller charge transfer resistance (Rct) value and an increase of active surface area (0.41 cm2). The development of our DNA biosensor was based on modification of a screen-printed carbon electrode (SPCE) with PLA-AuNPs and using methylene blue (MB) as the redox indicator. We assessed the immobilization and hybridization events by differential pulse voltammetry (DPV). We found that complementary, non-complementary, and mismatched oligonucleotides were specifically distinguished by the fabricated biosensor. It also showed reliably sensitive detection in cross-reactivity studies against various food-borne pathogens and in the identification of V. parahaemolyticus in fresh cockles.

A protocol for the development of an electrochemical DNA biosensor comprising a polylactic acid-stabilized, gold nanoparticles-modified, screen-printed carbon electrode to detect Vibrio parahaemolyticus is presented.

Foodborne 병원 체를 검출 하는 전기 화학 DNA 바이오 센서의 개발

Vibrio parahaemolyticus (V. parahaemolyticus) is a common foodborne pathogen that contributes to a large proportion of public health problems globally, ...

In Vitro Multiparametric Cellular Analysis by Micro Organic Charge-modulated Field-effect Transistor Arrays

Modern electrophysiology has been constantly fueled by the parallel development of increasingly sophisticated tools and materials. In turn, discoveries in this field have driven technological progress in a back-and-forth process that ultimately determined the impressive achievements of the past 50 years. However, the most employed devices used for cellular interfacing (namely, the microelectrode arrays and microelectronic devices based on transistors) still present several limitations such as high cost, the rigidity of the materials, and the presence of an external reference electrode. To partially overcome these issues, there have been developments in a new scientific field called organic bioelectronics, resulting in advantages such as lower cost, more convenient materials, and innovative fabrication techniques.
Several interesting new organic devices have been proposed during the past decade to conveniently interface with cell cultures.&#160;This paper presents the protocol for the fabrication of devices for cellular interfacing based on the organic charge-modulated field-effect transistor (OCMFET). These devices, called micro OCMFET arrays (MOAs), combine the advantages of organic electronics and the peculiar features of the OCMFET to prepare transparent, flexible, and reference-less tools with which it is possible to monitor both the electrical and the metabolic activities of cardiomyocytes and neurons in vitro, thus allowing a multiparametric evaluation of electrogenic cell models.

In Vitro Multiparametric Cellular Analysis by Micro Organic Charge-modulated Field-effect Transistor Arrays

Here, we present the fabrication protocol of an organic charge-modulated field-effect transistor (OCMFET)-based device for in vitro cellular interfacing. The device, called a micro OCMFET array, is a flexible, low-cost, and reference-less device, which will enable the monitoring of the electrical and metabolic activities of electroactive cell cultures.

시험관 내 마이크로 유기 전하 변조 필드 효과 트랜지스터 어레이에 의한 다단계 세포 분석

Modern electrophysiology has been constantly fueled by the parallel development of increasingly sophisticated tools and materials. In turn, discoveries in ...

Disruption of the Blood-Spinal Cord Barrier Using Low-Intensity Focused Ultrasound in a Rat Model

Low-intensity focused ultrasound (LIFU) uses ultrasonic pulsations at lower intensities than ultrasound and is being tested as a reversible and precise neuromodulatory technology. Although LIFU-mediated blood-brain barrier (BBB) opening has been explored in detail, no standardized technique for blood-spinal cord barrier (BSCB) opening has been established to date. Therefore, this protocol presents a method for successful BSCB disruption using LIFU sonication in a rat model, including descriptions of animal preparation, microbubble administration, target selection&#160;and localization, as well as BSCB disruption visualization and confirmation. The approach reported here is particularly useful for researchers who need a fast and cost-effective method to test and confirm target localization and precise BSCB disruption in a small animal model with a focused ultrasound transducer, evaluate the BSCB efficacy of sonication parameters, or explore applications for LIFU at the spinal cord, such as drug delivery, immunomodulation, and neuromodulation. Optimizing this protocol for individual use is recommended, especially for advancing future preclinical, clinical, and translational work.

Disruption of the blood-spinal cord barrier (BSCB) can be successfully achieved with the intravenous administration of microbubbles and the application of low-intensity focused ultrasound (LIFU). This protocol details the opening of the BSCB using LIFU in a rodent model, including equipment setup, microbubble injection, target localization, and BSCB disruption visualization.

쥐 모델에서 저강도 집속 초음파를 사용한 혈액-척수 장벽 파괴

Low-intensity focused ultrasound (LIFU) uses ultrasonic pulsations at lower intensities than ultrasound and is being tested as a reversible and precise ...

전기 셀 기판 감지에 의한 MOF 유도 셀 거동 변화 평가

Electric Cell-Substrate Sensing for Real-Time Evaluation of Metal-Organic Framework Toxicological Profiles

Metal-organic frameworks (MOFs) are hybrids formed through the coordination of metal ions and organic linkers in organic solvents. The implementation of MOFs in biomedical and industrial applications has led to concerns regarding their safety. Herein, the profile of a selected MOF, a zeolitic imidazole framework, was evaluated upon exposure to human lung epithelial cells. The platform for evaluation was a real-time technique (i.e., electric cell-substrate impedance sensing [ECIS]). This study identifies and discusses some of the deleterious effects of the selected MOF on the exposed cells. Furthermore, this study demonstrates the benefits of using the real-time method versus other biochemical assays for comprehensive cell evaluations. The study concludes that observed changes in cell behavior could hint at possible toxicity induced upon exposure&#160;to MOFs of different physicochemical characteristics and the dosage of those frameworks being used. By understanding changes in cell behavior, one foresees the ability to improve safe-by-design strategies of MOFs to be used for biomedical applications by specifically tailoring their physicochemical characteristics.

저자 스포트라이트: Advances in Evaluating Human Lung Epithelial Cells' Response to Metal-Organic Frameworks (금속-유기 프레임워크에 대한 인간 폐 상피 세포의 반응 평가의 발전) 

The following study evaluates the toxicological profile of a selected metal-organic framework utilizing electric cell-substrate impedance sensing (ECIS), a real-time, high-throughput screening technique.

금속-유기 프레임워크 독성 프로파일의 실시간 평가를 위한 전기 전지-기질 감지

Metal-organic frameworks (MOFs) are hybrids formed through the coordination of metal ions and organic linkers in organic solvents. The implementation of ...