Name: hollow microneedle-based sensor for multiplexed transdermal electrochemical sensing
Uploaded: 2012-06-01T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Hollow Microneedle-based Sensor for Multiplexed Transdermal Electrochemical Sensing at JoVE.com

Sandia är multiprogram laboratorium som drivs av Sandia Corporation, en Lockheed Martin Company, för Förenta Anges Department of Energy National Nuclear Security Administration i kontraktet DE-AC04-94AL85000. Författarna erkänner finansiering från Sandia National Laboratories &quot;Laboratory Regi Research &amp; Development (LDRD) program.

1. Mikronål Fabrication <ol><li> Med tre-dimensionell Solidworks modellering programvara (Dassault Systemes SA, Velizy, Frankrike), designa en pyramidformad ihåligt mikronål array (figur 1). 3-5 </li><li> Designa en stödstruktur för mikronålen array med Magics RP 13 mjukvara (Materialise NV, Leuven, Belgien). Stödkonstruktionen tillåter hartset att dränera från anordningen under tillverkning och ger en bas på vilken de mikronålar byggs. Ett exempel stödstruktur visas i ...

<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>

Flera aspekter av utformningen av denna mikronålen-sensor ansågs före Komponentframställning. För att kunna använda denna sensor i realtid upptäckt, måste svarstiden för sensorn vara låg, i detta protokoll uppvisade varje testad sensor en svarstid under femton sekunder. Pastor i detta protokoll har också valt för sin selektivitet inom in vivo miljöer som innehåller elektroaktiva biomolekyler som kan störa elektrod svar. Förutom att klistra komposition, de verksamma potentialer valda för att min...

<table border="1"><tbody><tr><td> Namnet på reagens </td><td> Företaget </td><td> Katalognummer </td></tr><tr><td> Platta flexibla kabeln </td><td> Molex </td><td> 3302/10SF </td></tr><tr><td> 0,003 &quot;Side tejp </td><td> Melinex </td><td></td></tr><tr><td> 0,004 &quot;Dubbelsidig tejp </td><td> Melinex </td><td></td></tr><tr><td> Laktatoxidas </td><td> Sigma </td><td> L0638 </td></tr><tr><td> Glukosoxidas </td><td> Sigma </td><td> G7141 </td></tr><tr><td> Rodium på kol </td><td> Sigma </td><td> 206.164 </td></tr><tr><td> Grafitpulver </td><td> Sigma </td><td> 385031000 </td></tr><tr><td> poly (etylenimin) </td><td> Acros </td><td> 178570010 </td></tr><tr><td> Mineralolja </td><td> Sigma </td><td> M5904 </td></tr><tr><td> Glukos </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-salt </td><td> Sigma </td><td> F0500 </td></tr><tr><td> e-Shell 300 </td><td> EnvisionTEC </td><td></td></tr><tr><td> e-Skiktet 200 </td><td> EnvisionTEC </td><td></td></tr><tr><td> Ag / AgCl-referenselektrod </td><td> Basi </td><td> MF-2052 </td></tr><tr><td> Pt-tråd </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 efterhärdning systemet </td><td> EnvisionTEC </td><td></td></tr><tr><td> Fosforsyra </td><td> Fisher </td><td> A366-4 </td></tr><tr><td> 60W Modell 6,75 CO 2 raster / vektor lasersystem </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

Utvecklingen av en multiplex minimalinvasiv övervakningssystem för snabb analys av biologiskt relevanta molekyler skulle kunna erbjuda individer som lider av kroniska sjukdomar enkel bedömning av deras omedelbara fysiologiska tillstånd. Dessutom kan det tjäna som ett forskningsverktyg för analys av komplexa, multifaktoriella sjukdomar. För en sådan multianalyte sensor skall kunna förverkligas, måste det vara minimalt invasiva, provtagning av interstitiell vätska ska ske utan smärta eller skada för användaren, och analysen ska vara snabb och selektiv. Ursprungligen utvecklades för smärtfri drug delivery, har mikronålar använts för att ge vacciner och farmakologiska medel (t.ex. insulin) genom huden. 1-2 Eftersom dessa enheter tillgång till mellanrummet kan mikronålar som är integrerade med mikroelektroder användas som transdermal elektrokemiska sensorer. Selektiv detektering av glukos, glutamat-, laktat-, hydrogen peroxid, och askorbinsyra har demonstrerats med användning integrerade mikronål-elektrodanordningarna med kolfibrer, modifierade pastor kol och platina-belagda mikronålar polymer som fungerar som transducerande element. 3-7,8 Denna mikronål sensorteknik har möjliggjort en ny och sofistikerad analytiskt förhållningssätt för in situ och samtidig detektering av flera analyter. Multiplexing ger möjlighet att övervaka komplexa mikromiljöer, som annars är svåra att karakterisera på ett snabbt och minimalt invasiva sätt. Exempelvis skulle denna teknik kunna användas för samtidig övervakning av extracellulära nivåer av glukos, laktat och pH, 9 vilka är viktiga metaboliska indikatorer på sjukdomstillstånd 7,10-14 (t.ex. cancer proliferation) och ansträngningsutlöst acidos. 15

Watch this Scientific Journal Video about Hollow Microneedle-based Sensor for Multiplexed Transdermal Electrochemical Sensing at JoVE.com

Hollow Microneedle-based Sensor for Multiplexed Transdermal Electrochemical Sensing

Denna artikel detaljer konstruktionen av en multiplexerad mikronål-baserad sensor. Anordningen håller på att utvecklas för in situ provtagning och elektrokemisk analys av flera analyter i en snabb och selektiv sätt. Vi ser framför oss klinisk medicin och biomedicinsk forskning använder för dessa mikronål-baserade sensorer.

Ihåliga mikronål-baserad sensor för Multiplexade Transdermal Elektrokemisk 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)

Biomolecular Detection employing the Interferometric Reflectance Imaging Sensor IRIS

Biomolekylära Detection anställa interferometriska Sensor Reflektans Imaging (IRIS)

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

Bacterial Detection &amp; Identification Using Electrochemical Sensors

Bacterial Detection & Identification Using Electrochemical Sensors

Bakteriell Detection &amp; identifiering med elektrokemiska sensorer

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

Avkänning av Barrier Tissue Störningar med en organisk Elektro Transistor

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

Elektrisk cell-substrat Impedans Sensing för kvantifiering av Endothelial Proliferation, barriärfunktion, och Motility

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

En mikroflödesbaserad Elektro Biochip för Label-fritt DNA hybridisering Analys

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

Biomembrane Fabrication by the Solvent-assisted Lipid Bilayer SALB Method

Biomembran Fabrication av lösningsmedel assisterad lipiddubbelskiktet (SALB) Metod

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

Hollow Fiber Bioreactors for In Vivo-like Mammalian Tissue Culture

Hålfiber Bioreaktorer för<em&gt; In Vivo</em&gt; -liknande Mammalian Tissue Culture

Tissue culture has been used for over 100 years to study cells and responses ex vivo. The convention of this technique is the growth of anchorage ...

Extraction of Plant-based Capsules for Microencapsulation Applications

Utvinning av vegetabiliska kapslar för Mikroinkapslings Applications

Microcapsules derived from plant-based spores or pollen provide a robust platform for a diverse range of microencapsulation applications. Sporopollenin ...

Microfluidic Platform with Multiplexed Electronic Detection for Spatial Tracking of Particles

Mikroflödes Plattform med Multiplex elektronisk detektering för rumslig Spårning av partiklar

Microfluidic processing of biological samples typically involves differential manipulations of suspended particles under various force fields in order to ...

Snap Chip for Cross-reactivity-free and Spotter-free Multiplexed Sandwich Immunoassays

Knäppa Chip för Cross-Country reactivity-fri och Spotter multiplexade smörgås immunoanalyser

Multiplexed protein analysis has shown superior diagnostic sensitivity and accuracy compared to single proteins. Antibody microarrays allow for thousands ...