Name: hollow microneedle-based sensor for multiplexed transdermal electrochemical sensing
Uploaded: 2012-06-01T13:00:00
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Sandia est laboratoire multiprogramme opéré par Sandia Corporation, une société Lockheed Martin, pour la United States Department of Energy National Nuclear Security Administration en vertu du contrat DE-AC04-94AL85000. Les auteurs tiennent à remercier le financement du Laboratoire de Sandia National Laboratories »Réalisé Recherche &amp; Développement (LDRD) programme.

1. MICRO fabrication <ol><li> En utilisant trois dimensions logiciels de modélisation Solidworks (Dassault Systèmes SA, Velizy, France), concevoir un tableau de forme pyramidale Micro-aiguille creuse (Figure 1) 3-5. </li><li> Concevoir une structure de soutien pour le réseau micro-aiguille à l&#39;aide Magics RP 13 logiciels (Materialise NV, Leuven, Belgique). La structure de support permet à la résine de s&#39;écouler à partir du dispositif pendant la fabrication et fournit une bas...

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	<li>Henry, S., McAllister, D. V., Allen, M. G., Prausnitz, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfabricated+microneedles:+a+novel+approach+to+transdermal+drug+delivery.">Microfabricated microneedles: a novel approach to transdermal drug delivery.</a> J. Pharm. Sci. 87, 922-925 (1998).</li><li>Prausnitz, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microneedles+for+transdermal+drug+delivery.">Microneedles for transdermal drug delivery.</a> Adv. Drug Deliv. Rev. 56, 581-587 (2004).</li><li>Miller, P. R., Gittard, S. D., Edwards, T. L., Lopez, D. M., Xiao, X., Wheeler, D. R., Monteiro-Riviere, N. A., Brozik, S. M., Polsky, R., Narayan, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrated+carbon+fiber+electrodes+within+hollow+polymer+microneedles+for+transdermal+electrochemical+sensing.">Integrated carbon fiber electrodes within hollow polymer microneedles for transdermal electrochemical sensing.</a> Biomicrofluidics. 5, 013415-013415 (2011).</li><li>Windmiller, J. R., Zhou, N., Chuang, M. C., Valdés-Ramírez, G., Santhosh, P., Miller, P. R., Narayan, R., Wang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microneedle+array-based+carbon+paste+amperometric+sensors+and+biosensors.">Microneedle array-based carbon paste amperometric sensors and biosensors.</a> Analyst. 136, 1846-1851 (2011).</li><li>Windmiller, J. R., Vald&#233;s-Ram&#237;rez, G., Zhou, N., Zhou, M., Miller, P. R., Jin, C., Brozik, S. M., Polsky, R., Katz, E., Narayan, R., Wang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bicomponent+microneedle+array+biosensor+for+minimally-invasive+glutamate+monitoring.">Bicomponent microneedle array biosensor for minimally-invasive glutamate monitoring.</a> Electroanal. 23, 2302-2309 (2011).</li><li>Ricci, F., Moscone, D., Palleschi, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ex+vivo+continuous+glucose+monitoringwith+microdalysis+technique:+The+example+of+GlucoDay.">Ex vivo continuous glucose monitoringwith microdalysis technique: The example of GlucoDay.</a> IEEE Sensors J. 8, 63-70 (2008).</li><li>Zimmermann, S., Fienbork, D., Flounders, A. W., Liepmann, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In-device+enzyme+immobilization:+Wafer-level+fabrication+of+an+integrated+glucose.">In-device enzyme immobilization: Wafer-level fabrication of an integrated glucose.</a> Sens. Actuat. B. 99, 163-173 (2004).</li><li>Miller, P. R., Skoog, S. A., Edwards, T. L., Lopez, D. M., Wheeler, D. R., Arango, D. C., Xiao, X., Brozik, S. M., Wang, J., Polsky, R., Narayan, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiplexed+microneedle-based+biosensor+array+for+characterization+of+metabolic+acidosis.">Multiplexed microneedle-based biosensor array for characterization of metabolic acidosis.</a> Biomicrofluidics. 88, 739-742 (2012).</li><li>Miller, P. R., Skoog, S. A., Edwards, T. L., Lopez, D. M., Wheeler, D. R., Arango, D. C., Xiao, X., Brozik, S. M., Wang, J., Polsky, R., Narayan, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiplexed+microneedle-based+biosensor+array+for+characterization+of+metabolic+acidosis.">Multiplexed microneedle-based biosensor array for characterization of metabolic acidosis.</a> Talanta. 88, 739-742 (2012).</li><li>Rofstad, E. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microenvironment-induced+cancer+metastasis.">Microenvironment-induced cancer metastasis.</a> Int. J. Radiat. Biol. 76, 589-605 (2000).</li><li>Vander Heiden, M. G., Cantley, L. C., Thompson, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+the+Warburg+effect:+the+metabolic+requirements+of+cell+proliferation.">Understanding the Warburg effect: the metabolic requirements of cell proliferation.</a> Science. 324, 1029-1033 (2009).</li><li>Warburg, O., Wind, F., Negelein, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+metabolism+of+tumors+in+the+body.">The metabolism of tumors in the body.</a> J. Gen. Physiol. 8, 519-530 (1927).</li><li>Goode, J. A., Chadwick, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Tumour+Microenvironment:+Causes+and+Consequences+of+Hypoxia+and+Acidity.">The Tumour Microenvironment: Causes and Consequences of Hypoxia and Acidity.</a> Novartis Foundation Symposium 240. , (2008).</li><li>Cardone, R. A., Casavola, V., Reshkin, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+disturbed+pH+dynamics+and+the+Na+/H++exchanger+in+metastasis.">The role of disturbed pH dynamics and the Na+/H+ exchanger in metastasis.</a> Nature Rev. Cancer. 5, 786-795 (2005).</li><li>Robergs, R. A., Ghiasvand, F., Parker, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biochemistry+of+exercise-induced+metabolic+acidosis.">Biochemistry of exercise-induced metabolic acidosis.</a> Am. J. Phys. 287, R502-R516 (2004).</li><li>Wang, J., Liu, J., Chen, L., Lu, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+selective+membrane-free,+mediator-free+glucose+biosensor.">Highly selective membrane-free, mediator-free glucose biosensor.</a> Anal. Chem. 66, 3600-3603 (1994).</li><li>Makos, M. A., Omiatek, D. M., Ewing, A. G., Heien, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+characterization+of+a+voltammetric+carbon-fiber+microelectrode+pH+sensor.">Development and characterization of a voltammetric carbon-fiber microelectrode pH sensor.</a> Langmuir. 26, 10386-10391 (2010).</li><li>Wang, J., Chen, Q., Pedrero, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+selective+biosensing+of+lactate+at+lactate+oxidase+containing+rhodium-dispersed+carbon+paste+electrodes.">Highly selective biosensing of lactate at lactate oxidase containing rhodium-dispersed carbon paste electrodes.</a> Anal. Chem. Acta. 304, 41-46 (1995).</li></ol>

Aspects multiples de la conception de ce capteur micro-aiguille à base ont été pris en compte avant la fabrication de dispositifs. Afin d&#39;utiliser ce capteur pour la détection en temps réel, le temps de réponse du capteur doit être faible; dans ce protocole, chaque capteur testé présentait un temps de réponse ci-dessous une quinzaine de secondes. Pâtes utilisées dans le présent protocole ont également été choisis pour leur sélectivité dans dans des environnements in vivo, qui cont...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nom du réactif </td><td> Entreprise </td><td> Numéro de catalogue </td></tr><tr><td> Câble plat souple </td><td> Molex </td><td> 3302/10SF </td></tr><tr><td> 0,003 bande latérale &quot;face </td><td> Melinex </td><td></td></tr><tr><td> 0.004 &quot;ruban adhésif double face </td><td> Melinex </td><td></td></tr><tr><td> Lactate oxydase </td><td> Sigma </td><td> L0638 </td></tr><tr><td> La glucose oxydase </td><td> Sigma </td><td> G7141 </td></tr><tr><td> Rhodium sur carbone </td><td> Sigma </td><td> 206164 </td></tr><tr><td> Poudre de graphite </td><td> Sigma </td><td> 385031000 </td></tr><tr><td> poly (éthylènimine) </td><td> Acros </td><td> 178570010 </td></tr><tr><td> Huile minérale </td><td> Sigma </td><td> M5904 </td></tr><tr><td> Glucose </td><td> Sigma &lt;/ Td&gt; <td> G8270 </td></tr><tr><td> Lactate </td><td> Sigma </td><td> L1750 </td></tr><tr><td> Fast Blue RR sel </td><td> Sigma </td><td> F0500 </td></tr><tr><td> e-Shell 300 </td><td> EnvisionTEC </td><td></td></tr><tr><td> e-Shell 200 </td><td> EnvisionTEC </td><td></td></tr><tr><td> Électrode de référence Ag / AgCl </td><td> Basi </td><td> MF-2052 </td></tr><tr><td> Fil de Pt </td><td> Basi </td><td></td></tr><tr><td> PGSTAT12 AutolabPotentiostat </td><td> EcoChemie </td><td></td></tr><tr><td> Perfactory RP </td><td> EnvisionTEC </td><td></td></tr><tr><td> Ottoflash postdurcissement système </td><td> EnvisionTEC </td><td></td></tr><tr><td> L&#39;acide phosphorique </td><td> Pêcheur </td><td> A366-4 </td></tr><tr><td> 60W modèle 6,75 CO 2 trame / vecteur système laser </td><td> Universitésal Laser Systems </td><td> PLS6.75 </td></tr><tr><td> CorelDraw </td><td> Corel </td><td></td></tr><tr><td> Solidworks </td><td> Dassault Systèmes </td><td> 2009 </td></tr><tr><td> Magics RP13 </td><td> Materialise </td><td></td></tr></tbody></table>

hollow microneedle-based sensor for multiplexed transdermal electrochemical sensing

Le développement d&#39;un système de surveillance multiplexés mini-invasive pour l&#39;analyse rapide de molécules biologiquement pertinentes pourraient offrir-des individus souffrant de maladies chroniques d&#39;évaluation facile de leur état physiologique immédiate. En outre, elle pourrait servir comme un outil de recherche pour l&#39;analyse des complexes, une multitude de conditions médicales. Pour un tel capteur multianalyte être réalisé, il doit être minimalement invasive, l&#39;échantillonnage de fluide interstitiel doit se faire sans douleur ou des dommages à l&#39;utilisateur, et l&#39;analyse doit être rapide, ainsi que sélective. Initialement développé pour la douleur sans délivrance de médicaments, micro-aiguilles ont été utilisés pour fournir des vaccins et des agents pharmacologiques (par exemple, l&#39;insuline) à travers la peau. 1-2 Étant donné que ces appareils accéder à l&#39;espace interstitiel, micro-aiguilles qui sont intégrés avec des microélectrodes peut être utilisé comme transdermique capteurs électrochimiques. La détection sélective de glucose, le glutamate, le lactate, hl&#39;acide peroxyde d&#39;ydrogen, et l&#39;acide ascorbique a été démontrée à l&#39;aide d&#39;électrodes intégrées microaiguilles-périphériques avec des fibres de carbone, des pâtes de carbone modifiés, et de micro-aiguilles polymère recouvert de platine servant d&#39;éléments de transduction. 3-7,8 Cette technologie de capteur micro-aiguille a permis un roman et sophistiqué approche analytique pour la détection in situ et simultanée de plusieurs analytes. Multiplexage offre la possibilité de contrôler microenvironnements complexes, qui sont par ailleurs difficiles à caractériser de manière rapide et peu invasive. Par exemple, cette technologie pourrait être utilisée pour la surveillance simultanée des niveaux extracellulaires de glucose, le lactate et le pH, 9 qui sont d&#39;importants indicateurs métaboliques de la maladie Etats 7,10-14 (par exemple, le cancer prolifération) et induite par l&#39;exercice d&#39;acidose 15.

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Hollow Microneedle-based Sensor for Multiplexed Transdermal Electrochemical Sensing

Cet article décrit la construction d&#39;un multiplex microaiguilles capteur à base de. Le dispositif est en cours d&#39;élaboration pour l&#39;échantillonnage in situ et d&#39;analyse électrochimique des analytes multiples, d&#39;une manière rapide et sélective. Nous envisageons la médecine clinique et la recherche biomédicale utilise pour ces capteurs à base de micro-aiguille.

MICRO-creux à base de capteur pour multiplexée transdermique Sensing électrochimique

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biomolecular Detection employing the Interferometric Reflectance Imaging Sensor (IRIS)

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Détection biomoléculaire employant le capteur interférométrique Réflectance Imaging (IRIS)

The sensitive measurement of biomolecular interactions has use in many fields and industries such as basic biology and microbiology, ...

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Bio-ingénierie

Bacterial Detection &amp; Identification Using Electrochemical Sensors

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Bacterial Detection &amp; identification au moyen de capteurs électrochimiques

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

Sensing of Barrier Tissue Disruption with an Organic Electrochemical Transistor

Détection de perturbation des tissus barrière avec un transistor électrochimique organique

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

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

Électrique Cell-substrat Impedance Sensing pour la quantification de la prolifération endothéliale, de la fonction barrière, et la motilité

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

A Microfluidic-based Electrochemical Biochip for Label-free DNA Hybridization Analysis

Une biopuce microfluidique électrochimique à base d&#39;analyse ADN hybridation Sans étiquette

Miniaturization of analytical benchtop procedures into the micro-scale provides significant advantages in regards to reaction time, cost, and integration ...

Biomembrane Fabrication by the Solvent-assisted Lipid Bilayer (SALB) Method

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Biomembrane Fabrication par le solvant assistée bicouche lipidique (SALB) Méthode

In order to mimic cell membranes, the supported lipid bilayer (SLB) is an attractive platform which enables in vitro investigation of membrane-related ...

Hollow Fiber Bioreactors for In Vivo-like Mammalian Tissue Culture

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