Name: hollow microneedle-based sensor for multiplexed transdermal electrochemical sensing
Uploaded: 2012-06-01T13:00:00
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Sandia é laboratório multiprogram operado por Sandia Corporation, uma empresa da Lockheed Martin, para o Reino demonstrados Departamento de Administração da Energia Nacional de Segurança Nuclear no âmbito do contrato DE-AC04-94AL85000. Os autores agradecem o financiamento do Laboratório Sandia National Laboratories &quot;Direção de Pesquisa e Desenvolvimento de programa (LDRD).

1. Fabricação de microagulhas <ol><li> Usando modelagem tridimensional software Solidworks (Dassault Systemes SA, Velizy, França), criar um piramidal em forma de matriz de microagulhas oco (Figura 1) 3-5. </li><li> Projetar uma estrutura de suporte para a matriz de microagulhas usando Magics RP 13 software (Materialise NV, Leuven, Bélgica). A estrutura de suporte permite que a resina para drenar a partir do dispositivo durante a fabricação e fornece uma base sobre a qual as microagulh...

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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>

Múltiplos aspectos da concepção deste sensor microneedle baseado foram considerados antes da fabricação do dispositivo. A fim de utilizar este sensor para detecção em tempo real, o tempo de resposta do sensor deve ser baixa; neste protocolo, cada sensor testados exibiram um tempo de resposta inferior a quinze segundos. Pastas utilizadas neste protocolo foram também escolhidos por sua seletividade dentro em ambientes in vivo, que contêm biomoléculas eletroativos que podem interferir na respost...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome do reagente </td><td> Companhia </td><td> Número de catálogo </td></tr><tr><td> Cabo flexível plano </td><td> Molex </td><td> 3302/10SF </td></tr><tr><td> 0,003 fita Side &quot;face </td><td> Melinex </td><td></td></tr><tr><td> 0,004 &quot;fita dupla face </td><td> Melinex </td><td></td></tr><tr><td> Lactato-oxidase </td><td> Sigma </td><td> L0638 </td></tr><tr><td> Glucose oxidase </td><td> Sigma </td><td> G7141 </td></tr><tr><td> Ródio sobre carbono </td><td> Sigma </td><td> 206164 </td></tr><tr><td> Pó de grafite </td><td> Sigma </td><td> 385031000 </td></tr><tr><td> poli (etilenimina) </td><td> Acros </td><td> 178570010 </td></tr><tr><td> Óleo mineral </td><td> Sigma </td><td> M5904 </td></tr><tr><td> Glicose </td><td> Sigma &lt;/ Td&gt; <td> G8270 </td></tr><tr><td> Lactato </td><td> Sigma </td><td> L1750 </td></tr><tr><td> Fast Blue RR sal </td><td> Sigma </td><td> F0500 </td></tr><tr><td> Shell e-300 </td><td> EnvisionTEC </td><td></td></tr><tr><td> Shell e-200 </td><td> EnvisionTEC </td><td></td></tr><tr><td> Ag / AgCl eletrodo de referência </td><td> Basi </td><td> MF-2052 </td></tr><tr><td> Fio 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 sistema Postcuring </td><td> EnvisionTEC </td><td></td></tr><tr><td> O ácido fosfórico </td><td> Pescador </td><td> A366-4 </td></tr><tr><td> 60W Modelo 6,75 CO 2 raster / vector sistema laser </td><td> Universidadesal 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

O desenvolvimento de um sistema de monitoramento minimamente invasivo multiplexados para análise rápida de moléculas biologicamente relevantes poderia oferecer aos indivíduos que sofrem de doenças crônicas avaliação simplista de seu estado fisiológico imediato. Além disso, poderia servir como uma ferramenta de pesquisa para a análise de complexos, multifatoriais condições médicas. A fim de que um tal sensor de multianalyte a ser realizado, ele deve ser minimamente invasiva, a amostragem de fluido intersticial deve ocorrer sem dor ou danos para o utilizador, e análise deve ser rápida, bem como selectiva. Inicialmente desenvolvido para a dor livre de entrega da droga, microagulhas têm sido utilizados para fornecer vacinas e agentes farmacológicos (por exemplo, insulina) através da pele. 1-2 Uma vez que estes dispositivos de acesso ao espaço intersticial, microagulhas que são integrados com microeletrodos pode ser usado como transdérmica sensores eletroquímicos. Detecção selectiva da glucose, o glutamato, lactato, hácido ydrogen peróxido, e ascórbico foi demonstrada utilizando integrados microagulhas de eléctrodos de dispositivos com fibras de carbono, pastas de carbono modificados e microagulhas platina revestidos de polímero que servem como elementos de transdução. 3-7,8 Esta tecnologia de sensor de microagulhas permitiu uma nova e sofisticada abordagem analítica para detecção in situ e simultânea de múltiplos analitos. Multiplexing oferece a possibilidade de controlar microambientes complexos, que são de outro modo difícil de caracterizar de forma rápida e minimamente invasiva. Por exemplo, esta tecnologia pode ser utilizado para monitorização simultânea dos níveis extracelulares de, lactato, glicose e pH 9, que são importantes indicadores metabólicos de estados de doença 7,10-14 (por exemplo, cancro da proliferação) e induzida por exercício acidose. 15

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Hollow Microneedle-based Sensor for Multiplexed Transdermal Electrochemical Sensing

Este artigo detalha a construção de um sensor de microagulhas multiplexados baseado. O dispositivo está a ser desenvolvido para a amostragem in situ ea análise electroquímica de analitos múltiplos de uma maneira rápida e selectiva. Nós encaramos a medicina clínica e pesquisa biomédica usa para esses sensores baseados microagulhas.

Sensor de microagulhas baseado oco para Multiplexed Transdermal Eletroquímica Sensing

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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Detecção de Biomolecular empregando o sensor de imagem Interferometric Reflectância (IRIS)

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

Bioengenharia

Bacterial Detection &amp; Identification Using Electrochemical Sensors

Bacterial Detection & Identification Using Electrochemical Sensors

Bacteriana Detecção e Identificação Utilizando sensores eletroquímicos

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Sensing of Barrier Tissue Disruption with an Organic Electrochemical Transistor

Sensoriamento de Barreira rompimento do tecido com um transistor Eletroquímica Orgânica

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

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

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

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Biorreactores de fibras ocas para<em&gt; In Vivo</em&gt; -como Cultura tecidos de mamíferos

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