Name: hollow microneedle-based sensor for multiplexed transdermal electrochemical sensing
Uploaded: 2012-06-01T13:00:00
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Sandia ist Multiprogramm Labor von Sandia Corporation, ein Unternehmen Lockheed Martin, für die der Vereinigten Staaten, Department of National Nuclear Security Administration Energy unter Vertrag DE-AC04-94AL85000 betrieben. Die Autoren danken der Finanzierung von den Sandia National Laboratories &#39;Laboratory Directed Research &amp; Development (LDRD) Programm.

1. Microneedle Fabrication <ol><li> Mit dreidimensionalen Modellierung Software Solidworks (Dassault Systemes SA, Velizy, Frankreich), die Gestaltung eines pyramidal-förmige hohle Mikronadel Array (Abbildung 1). 5.3 </li><li> Entwerfen Sie eine Struktur zur Unterstützung der Mikronadelarrays mit Magics RP 13 Software (Materialise NV, Leuven, Belgien). Die Trägerstruktur kann das Harz aus der Vorrichtung während der Herstellung Drain und stellt eine Basis, auf der die Mikronadeln gebaut....

<ol>
	<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>

Mehrere Aspekte der Gestaltung dieser Mikronadel-basierten Sensor wurden als vor der Herstellung der Vorrichtung. Um diesen Sensor für die Echtzeit-Detektion verwendet, muss die Reaktion des Sensors gering; in diesem Protokoll, zeigte jede getestete Sensor eine Reaktionszeit unter fünfzehn Sekunden. Pasten im Sinne dieses Protokolls wurden auch auf ihre Selektivität in In-vivo-Umgebungen, die elektrisch aktiven Biomoleküle, die mit Elektroden-Reaktion stören können enthalten gewählt. Neben der Kompositio...

<table border="1"><tbody><tr><td> Name des Reagenzes </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td></tr><tr><td> Flexible Flachbandkabel </td><td> Molex </td><td> 3302/10SF </td></tr><tr><td> 0.003 &quot;Side Klebeband </td><td> Melinex </td><td></td></tr><tr><td> 0.004 &quot;Doppelseitiges Klebeband </td><td> Melinex </td><td></td></tr><tr><td> Lactatoxidase </td><td> Sigma </td><td> L0638 </td></tr><tr><td> Glucose-Oxidase </td><td> Sigma </td><td> G7141 </td></tr><tr><td> Rhodium auf Kohle </td><td> Sigma </td><td> 206164 </td></tr><tr><td> Graphitpulver </td><td> Sigma </td><td> 385031000 </td></tr><tr><td> Poly (ethylenimin) </td><td> Acros </td><td> 178570010 </td></tr><tr><td> Mineralöl </td><td> Sigma </td><td> M5904 </td></tr><tr><td> Glucose </td><td> Sigma &lt;/ Td&gt; <td> G8270 </td></tr><tr><td> Laktat </td><td> Sigma </td><td> L1750 </td></tr><tr><td> Fast Blue RR Salz </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> Ag / AgCl-Referenzelektrode </td><td> Basi </td><td> MF-2052 </td></tr><tr><td> Pt-Draht </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 Nachhärtung System </td><td> EnvisionTEC </td><td></td></tr><tr><td> Phosphorsäure </td><td> Fischer </td><td> A366-4 </td></tr><tr><td> Modell 60W 6,75 CO 2-Raster / Vektor-Laser-System </td><td> Unisal Laser Systems </td><td> PLS6.75 </td></tr><tr><td> CorelDraw </td><td> Corel </td><td></td></tr><tr><td> Solidworks </td><td> Dassault Systemes </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

Die Entwicklung einer minimal-invasiven Multiplex-Monitoring-System für die schnelle Analyse von biologisch-relevante Moleküle bieten konnte Individuen mit chronischen Erkrankungen facile Bewertung ihrer unmittelbaren physiologischen Zustand. Darüber hinaus könnte es als Recherche-Tool für die Analyse von komplexen, multifaktoriellen Erkrankungen dienen. Um für einen solchen Multianalyt Sensor realisiert werden, muss es minimal-invasive, Probenahme von interstitiellen Flüssigkeit muss ohne Schmerzen oder Schäden für den Benutzer auftreten, und die Analyse muss schnell als auch selektiv. Zunächst für die schmerzfreie Drug Delivery entwickelt, Mikronadeln wurden zur Herstellung von Vakzinen und pharmakologische Mittel (zB Insulin) durch die Haut zu liefern. 1-2 Da diese Geräte in den interstitiellen Raum zuzugreifen, können Mikronadeln, die mit Mikroelektroden integriert sind als transdermales verwendet werden elektrochemischen Sensoren. Die selektive Detektion von Glucose, Glutamat, Lactat, hydrogen Peroxid und Ascorbinsäure wurde anhand von integrierten Mikronadel-Elektrodeneinrichtungen mit Kohlefasern, modifizierte Kohlenstoffprodukt Pasten, und Platin-beschichteten Polymer Mikronadeln, die als Wandlerelemente. 3-7,8 Diese Mikronadel Sensorik hat einen neuartigen und anspruchsvollen analytischen Ansatz zur in-situ und simultane Detektion von mehreren Analyten aktiviert. Multiplexing bietet die Möglichkeit der Überwachung komplexer Mikroumgebungen, die sonst nur schwer in einer schnellen und minimal-invasive Weise zu charakterisieren sind. Zum Beispiel kann diese Technik zur gleichzeitigen Überwachung der extrazelluläre Konzentration von könnte verwendet werden, Glukose, Laktat und pH-Wert 9 sind wichtige Indikatoren für metabolische Erkrankungen 7,10-14 (zB Krebs Proliferation) und belastungsinduzierten Azidose. 15

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Hollow Microneedle-based Sensor for Multiplexed Transdermal Electrochemical Sensing

Dieser Artikel beschreibt den Bau eines Multiplex-Mikronadel-basierten Sensor. Das Gerät wird für die in situ Probenahme und elektrochemischen Analyse von mehreren Analyten in einer schnellen und selektiven Weise entwickelt. Wir haben die Vision der klinischen Medizin und der biomedizinischen Forschung verwendet für diese Mikronadel-basierte Sensoren.

Hohle Mikronadel-basierten Sensor für Multiplex Transdermale elektrochemische Nachweis

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)

Biomolecular Detection employing the Interferometric Reflectance Imaging Sensor IRIS

Biomolekulare Erkennung Einsatz der Interferometrische Reflectance Imaging Sensor (IRIS)

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

Forschung

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Bacterial Detection &amp; Identification Using Electrochemical Sensors

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