Name: hollow microneedle-based sensor for multiplexed transdermal electrochemical sensing
Uploaded: 2012-06-01T13:00:00
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Sandia es un laboratorio multiprograma operado por Sandia Corporation, una compañía de Lockheed Martin, para el Reino Dicho Departamento de Nacional de Energía Nuclear Security Administration bajo el contrato DE-AC04-94AL85000. Los autores agradecen la financiación del Laboratorio Nacional de Sandia Laboratories Dirección de Investigación y Desarrollo (LDRD) del programa.

1. Fabricación Microneedle <ol><li> Uso de modelado tridimensional software de SolidWorks (Dassault Systèmes SA, Vélizy, Francia), el diseño de una matriz de forma piramidal de microagujas huecas (Figura 1) 3-5. </li><li> Diseñar una estructura de apoyo para la matriz de microagujas con Magics RP 13 software (Materialise NV, Lovaina, Bélgica). La estructura de soporte permite que la resina para drenar desde el dispositivo durante la fabricación y proporciona una base sobre la cual la...

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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>

Múltiples aspectos del diseño de este sensor de microagujas basado fueron considerados antes de la fabricación del dispositivo. Para poder utilizar este sensor de detección en tiempo real, el tiempo de respuesta del sensor debe ser baja, en este protocolo, cada sensor de prueba mostraron un tiempo de respuesta por debajo de quince segundos. Las pastas se utilizan en este protocolo fueron elegidos también por su selectividad en vivo en ambientes que contienen biomoléculas electroactivos que pueden interfer...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nombre del reactivo </td><td> Empresa </td><td> Número de catálogo </td></tr><tr><td> Cable plano flexible </td><td> Molex </td><td> 3302/10SF </td></tr><tr><td> 0.003 &quot;Side cinta adhesiva </td><td> Melinex </td><td></td></tr><tr><td> 0.004 &quot;cinta de doble cara </td><td> Melinex </td><td></td></tr><tr><td> Lactato oxidasa </td><td> Sigma </td><td> L0638 </td></tr><tr><td> La glucosa oxidasa </td><td> Sigma </td><td> G7141 </td></tr><tr><td> Rodio sobre carbono </td><td> Sigma </td><td> 206164 </td></tr><tr><td> El polvo de grafito </td><td> Sigma </td><td> 385031000 </td></tr><tr><td> poli (etilenimina) </td><td> Acros </td><td> 178570010 </td></tr><tr><td> Aceite mineral </td><td> Sigma </td><td> M5904 </td></tr><tr><td> Glucosa </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> 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 electrodo de referencia </td><td> Basi </td><td> MF-2052 </td></tr><tr><td> Pt de alambre </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 postvulcanizado sistema de </td><td> EnvisionTEC </td><td></td></tr><tr><td> El ácido fosfórico </td><td> Pescador </td><td> A366-4 </td></tr><tr><td> 60W Modelo 6.75 de CO 2 raster / vector de sistema láser </td><td> UniversidadSal 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

El desarrollo de un sistema de monitorización mínimamente invasiva multiplexado para el análisis rápido de las moléculas biológicamente relevantes podrían ofrecer a las personas que sufren de condiciones médicas crónicas evaluación fácil de su estado fisiológico inmediato. Además, podría servir como una herramienta de investigación para el análisis de las condiciones médicas complejas, multifactoriales. A fin de que dicho sensor multianalítico a ser realizado, debe ser mínimamente invasiva, el muestreo de líquido intersticial debe ocurrir sin dolor o daño para el usuario, y el análisis debe ser rápido, así como selectiva. Inicialmente desarrollado para el dolor sin la administración de fármacos, microagujas han sido utilizados para entregar vacunas y agentes farmacológicos (por ejemplo, insulina) a través de la piel. 1-2 Puesto que estos dispositivos acceder al espacio intersticial, microagujas que se integran con microelectrodos se puede utilizar como transdérmica electroquímicas sensores. Detección selectiva de la glucosa, glutamato, lactato, hácido peróxido ydrogen, y ascórbico se ha demostrado utilizando electrodos integrados microaguja-dispositivos con fibras de carbono, modificados pastas de carbono, y revestidos de platino-microagujas polímeros que sirven como elementos de transducción. 3-7,8 Esta tecnología de sensores de microagujas ha permitido un enfoque novedoso y de análisis sofisticado para la detección in situ y simultánea de múltiples analitos. Multiplexación ofrece la posibilidad de monitorear microambientes complejos, que son de otra manera difícil de caracterizar de una manera rápida y mínimamente invasiva. Por ejemplo, esta tecnología podría ser utilizada para el control simultáneo de los niveles extracelulares de, glucosa, lactato y pH 9, que son importantes indicadores metabólicos de estados de enfermedad 7,10-14 (por ejemplo, cáncer de proliferación) y acidosis inducida por el ejercicio. 15

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Hollow Microneedle-based Sensor for Multiplexed Transdermal Electrochemical Sensing

Este artículo detalla la construcción de un multiplexado basado en el sensor de microagujas. El dispositivo está siendo desarrollado para el muestreo in situ y el análisis electroquímico de múltiples analitos en una manera rápida y selectiva. Tenemos la visión de la medicina clínica y la investigación biomédica utiliza para estos sensores de microagujas basadas en.

Hollow Microneedle basado en sensores para la detección electroquímica multiplexado transdérmica

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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Biomoleculares de detección utilizando el sensor de reflectancia de imágenes interferométricas (IRIS)

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