Name: multi-analyte biochip (mab) based on all-solid-state ion-selective electrodes (assise) for physiological research
Uploaded: 2013-04-18T08:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Multi-analyte Biochip MAB Based on All-solid-state Ion-selective Electrodes ASSISE for Physiological Research at JoVE.com

私たちは、MABのデバイスのワイヤボンディングのための資金支援（助成番号103498と103692）、パーデュー大学のBirck NantechnologyセンターガーレロックウッドのためにNASA宇宙生物学科学技術楽器開発（ASTID）プログラムに感謝したい、とヨンジュンヒョンParkのでしょうフローセル室のCAD図面。

1。ポリの調製（3,4 -エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（ナトリウム4 -スチレン）（PEDOT：PSS）H +とCO 3 2用電解ソリューション-イオン<ol><li>完全に分散するまで（約10秒）10ミリリットル脱イオン（DI）水と渦に- 70mgのポリ（ナトリウム4 -スチレン）（のNa + PSS）を追加します。 </li><li>溶液が完全に混合されるまで、1.1のソリューション、?...

<ol>
	<li>Migdalski, J., Bas, B., Blaz, T., Golimowski, J., Lewenstam, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Miniaturized+and+Integrated+Galvanic+Cell+for+the+Potentiometric+Measurement+of+Ions+in+Biological+Liquids.">A Miniaturized and Integrated Galvanic Cell for the Potentiometric Measurement of Ions in Biological Liquids.</a> J. Solid State Electrochem. 13, 149-155 (2009).</li><li>Buehler, M. G., Kounaves, S. P., Martin, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Designing+a+Water-quality+Monitor+with+Ion-selective-electrodes.">Designing a Water-quality Monitor with Ion-selective-electrodes.</a> 1, 331-338 (2001).</li><li>Adamchuk, V. I., Lund, E. D., Sethuramasamyraja, B., Morgan, M. T., Doberman, A., Marx, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+Measurement+of+Soil+Chemical+Properties+on-the-go+using+Ion-selective-electrodes.">Direct Measurement of Soil Chemical Properties on-the-go using Ion-selective-electrodes.</a> Journal Computers and Electronics in Agriculture. 48 (3), 272-294 (2005).</li><li>Oel&#946;ner, W., Hermann, S., Kaden, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+Sensors+and+Sensor+Module+for+Studying+Biological+Systems+in+Space+Vehicles.">Electrochemical Sensors and Sensor Module for Studying Biological Systems in Space Vehicles.</a> Aerospace Science and Technology. 1, 291-296 (1997).</li><li>Bobacka, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conducting+Polymer-based+Solid-state+Ion-selective+Electrodes.">Conducting Polymer-based Solid-state Ion-selective Electrodes.</a> Electroanalysis. 18 (1), 7-18 (2006).</li><li>Buck, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ion Selective Electrodes in Analytical Chemistry. , (1980).</li><li>Nam, H., Cha, G. S., Yang, V. C., Ngo, T. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chapter+18.">Chapter 18.</a> Biosensors and their Applications. , (2000).</li><li>Anatova-Ivanova, S., Mattinen, U., Radu, A., Bobacka, J., Lewenstem, A., Migdalski, J., Danielewski, M., Diamond, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+Miniature+All-solid-state+Potentiometric+Sensing+System.">Development of Miniature All-solid-state Potentiometric Sensing System.</a> Sensors and Actuators B. 146, 199-205 (2010).</li><li>Michalska, A., Galuszkiewicz, A., Ogonowska, M., Ocypa, M., Maksymiuk, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PEDOT+Films:+Multifunctional+Membranes+for+Electrochemical+Ion+sensing.">PEDOT Films: Multifunctional Membranes for Electrochemical Ion sensing.</a> J. Solid State Electrochem. 8, 381-389 (2004).</li><li>Bard, A. J., Faulkner, L. R., ed, 2. n. d. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications. , (2000).</li><li>Claussen, J. C., Artiles, M. S., McLamore, E. S., Mohanty, S., Shi, J., Rickus, J., Fisher, T. S., Porterfield, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+Glutamate+Biosensing+with+Naanocube+and+Nanosphere+Augmented+Single-walled+Carbon+Nanotube+Networks:+A+Comparative+Study.">Electrochemical Glutamate Biosensing with Naanocube and Nanosphere Augmented Single-walled Carbon Nanotube Networks: A Comparative Study.</a> J. Mater. Chem. 21, 11224-11231 (2011).</li><li>Bobacka, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Potential+Stability+of+All-solid-state+Ion-selective+Electrodes+using+Conducting+Polymers+as+Ion-to-electron+Transducers.">Potential Stability of All-solid-state Ion-selective Electrodes using Conducting Polymers as Ion-to-electron Transducers.</a> Anal. Chem. 71, 4932-4937 (1999).</li><li>Lee, J. H., Yoon, I. J., Yoo, C. L., Pyun, H. J., Cha, G. S., Nam, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Potentiometric+Evaluation+of+Solvent+Polymeric+Carbonate-selective+Membranes+based+on+Molecular+Tweezer-type+Neutral+Carriers.">Potentiometric Evaluation of Solvent Polymeric Carbonate-selective Membranes based on Molecular Tweezer-type Neutral Carriers.</a> Anal. Chem. 72, 4694-4699 (2000).</li><li>Song, F., Ha, J., Park, B., Kwak, T. H., Kim, I. T., Nam, H., Cha, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=All-solid-state+Carbonate+Selective+Electrode+based+on+a+Molecular+Tweezer-type+Neutral+Carrier+with+Solvent-soluble+Conducting+Polymer+Solid+Contact.">All-solid-state Carbonate Selective Electrode based on a Molecular Tweezer-type Neutral Carrier with Solvent-soluble Conducting Polymer Solid Contact.</a> Talanta. 57, 263-270 (2002).</li></ol>

MABバイオチップは、Pt電極、測定可能な電気信号に関心のイオン濃度を伝達したとの組合せにPEDOTベースCP共役伝達層の上にISMから構成さASSISEsで構成されています。安定した電極電位はCP層とISM層の両方によって定義される。両方の層はまた、MABと測定された電気信号の品質（ノイズ、ドリフト）の作業寿命を決定する。 PEDOTは、そのイオンと電子特性（その酸化形態で?...

<table border="1">
		<tbody>
		 <tr>
			<td>Name of the items</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog number</td>
			<td>Comments </td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>3,4-Ethylenedioxythiophene</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>483028</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Poly(sodium 4-styrenesulfonate)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>243051</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>EC epsilon galvanostat/potentiostat</td>
			<td>Bioanalytical Systems Inc.</td>
			<td>e2P</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Saturated Ag/AgCl reference electrode</td>
			<td>Bioanalytical Systems Inc.</td>
			<td>MF-2052</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Pt gauze</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>10283</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Potassium ferricyanide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P-8131</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Potassium nitrate</td>
			<td>J.T. Baker</td>
			<td>3190-01</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Sodium bicarbonate</td>
			<td>Mallinckrodt/ Macron</td>
			<td>7412-12</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Sodium carbonate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S-7127</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Calcium chloride</td>
			<td>J.T. Baker</td>
			<td>1311-01</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Potassium chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P9541</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Calcium sulphate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>237132</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>C3 cell stand</td>
			<td>Bioanalytical Systems Inc.</td>
			<td>EF-1085</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Flow-cell chip holder</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Custom, courtesy of NASA Ames</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Flow-cell electrical fixture</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Custom, courtesy of NASA Ames </td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Table 2. Specific reagents and equipment.</td>
		 </tr>
		</tbody>
 </table>

multi-analyte biochip (mab) based on all-solid-state ion-selective electrodes (assise) for physiological research

環境、医学、農業、生物学、そして宇宙飛行研究のラボオンチップ（LOC）のアプリケーションは、複雑な生物学的メディア1-4に長期保管に耐えることができ、イオン選択性電極（ISE）が必要です。全固体型イオン選択性電極（ASSISE）は、前述の用途に特に魅力的である。バッチ処理を可能にし、容易に構築、低メンテナンス、および（の可能性）小型化：電極は、以下の有利な特性を持つ必要があります。微細加工ASSISE H +、Ca 2 +のを定量化するためのもの、と3 CO 2を-イオンが建設された。これは、貴金属電極層（ すなわち Pt）から、伝達層と、イオン選択性膜（ISM）層からなる。伝達層の機能は、測定可能な電気信号にイオン選択性膜の濃度依存性の化学ポテンシャルを伝達する。 T彼ASSISEの寿命は5-7導電層/膜界面の電位を維持することに依存することがわかった。 ASSISEワーキング寿命を延長することにより、界面層に安定した電位を維持するために、我々は（PEDOT）銀/塩化銀の代わりに7-9（銀/塩化銀）の導電性高分子（CP）、ポリ（3,4 -エチレンジオキシチオフェン）を利用変換器層として。我々は、多検体バイオチップ（MAB）（ 図1）と呼ばれるラボオンチップ形式でASSISEを構築した。 （測定範囲0.01ミリメートル- - 1 mM）を、およびCa 2 +（1 mMのに対数線形範囲0.01 mM）をテスト·ソリューションの校正は、MABはpH値（動作範囲のpHは4-9）、CO 3 2を監視することができることを実証した。 pHのためのMABは藻類培地のほぼ1ヶ月保存した後に近いネルンストスロープ応答を提供します。炭酸塩バイオチップは、従来のイオン選択性電極と同様の電位差プロファイルを示す。生理学ogical測定は、微細藻類クロレラ尋常性モデル系の生物学的活性を監視するために用いられた。 MABは、サイズ、汎用性に利点を伝え、そして検体センシング機能を多重化、地球上または空間内で、多くの閉じ込められた監視状況にそれが適用されること。 バイオチップの設計と実験方法バイオチップは、ディメンションで10×11ミリメートルで、作用電極（WES）と5のAg / AgCl参照電極（RES）として指定された9 ASSISEsを持っています。各ワーキング電極（WE）、直径240μmでかつ平等に、直径480ミクロンであるREを、から1.4ミリメートルに離間している。これらの電極は、0.5ミリメートル×0.5mmの寸法を有する電気接触パッドに接続されている。概略を図2に示されている。 サイクリックボルタンメトリー（CV）と定電流堆積方法はBioanalytic PEDOTを使用してフィルムをelectropolymerizeするために使用されるアル·システムズ（BASI）C3セルスタンド（ 図3）。 PEDOTフィルムの対イオンは、目的の分析物イオンに合わせて調整される。ポリ（スチレンスルホン酸）対イオン（PEDOT / PSS）とPEDOTは、H +及びCO 3 2のために利用される- 、硫酸（のCaSO 4として溶液に添加）と、ワンは、Ca 2 +のために利用されている。 PEDOT-コーティングの電気化学的特性は、WEは、レドックス活性溶液（フェリシアン化カリウムすなわち 2mMの（K 3のFe（CN）6））でCVを用いて分析されている。 CVプロファイルに基づいて、ランドレス·シェフチク分析は、有効表面積10を決定した。 1,500 rpmでスピンコーティングはMABワーキング電極（WES）で〜2μmの厚さのイオン選択膜（ISMS）をキャストするために使用されます。 MABは、藻類媒体150μlの体積を充填したマイクロ流体フローセルチャンバー中に含まれ、コンタクトパッドを電気的に（ 図 BASIシステムに接続されているURE 4）。 クロレラブルガリスの光合成活性は、周囲の明暗条件で監視されています。

<html> PEDOTのサイクリックボルタモグラム（CV）結果の例：PSSとそれに対応するカソードピーク電流（I P）対スキャン速度（V 1/2）は、それぞれ図5aおよび5bに示されている。 PEDOT：様々なスキャンレートおよびそのカソードピーク電流でのCaSO 4は表示されません。 PSSとPEDOT：ランドレス-シェフチク分析10、固体接触PEDOTの実...

Watch this Scientific Journal Video about Multi-analyte Biochip MAB Based on All-solid-state Ion-selective Electrodes ASSISE for Physiological Research at JoVE.com

Multi-analyte Biochip MAB Based on All-solid-state Ion-selective Electrodes ASSISE for Physiological Research

導電性高分子（CP）トランスデューサから構築全固体型イオン選択電極（ASSISEs）液体培地における機能生涯の数ヶ月を提供します。ここでは、ラボオンチップ形式でASSISEsの製作と校正プロセスについて説明します。 ASSISEは、複雑な生物学的培地で長期保管した後、近ネルンスト傾斜プロファイルを維持していることが実証されています。

生理学的研究のための全固体型イオン選択性電極（ASSISE）に基づき、多検体バイオチップ（MAB）

Lab-on-a-chip (LOC) applications in environmental, biomedical, agricultural, biological, and spaceflight research require an ion-selective electrode (ISE) ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Multi-analyte Biochip (MAB) Based on All-solid-state Ion-selective Electrodes (ASSISE) for Physiological Research

Microfluidic-based Electrotaxis for On-demand Quantitative Analysis of Caenorhabditis elegans' Locomotion

Microfluidic-based Electrotaxis for On-demand Quantitative Analysis of Caenorhabditis elegans' Locomotion

のオンデマンド定量分析のためのマイクロ流体ベースの走電性<em&gt;線虫（Caenorhabditis elegans）</em&gt; &#39;ロコモーション

The nematode Caenorhabditis elegans is a versatile model organism for biomedical research because of its conservation of disease-related genes and ...

A Novel Three-dimensional Flow Chamber Device to Study Chemokine-directed Extravasation of Cells Circulating under Physiological Flow Conditions

生理フローの状況の下で循環細胞のケモカイン指向溢出を研究する新規三次元フローチャンバーデバイス

Extravasation of circulating cells from the bloodstream plays a central role in many physiological and pathophysiological processes, including stem cell ...

Harmonic Nanoparticles for Regenerative Research

回生研究ハーモニックナノ粒子

In this visualized experiment, protocol details are provided for in vitro labeling of human embryonic stem cells (hESC) with second harmonic generation ...

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

ラベルフリーDNAハイブリダイゼーション分析のためのマイクロ流体ベースの電気化学バイオチップ

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

Cloning and Large-Scale Production of High-Capacity Adenoviral Vectors Based on the Human Adenovirus Type 5

ヒトアデノウイルス5型に基づく高容量アデノウイルスベクターのクローニングおよび大規模生産

High-capacity adenoviral vectors (HCAdV) devoid of all viral coding sequences represent one of the most advanced gene delivery vectors due to their high ...

A Protocol for Bioinspired Design: A Ground Sampler Based on Sea Urchin Jaws

バイオインスパイアードデザインのためのプロトコル：グランドサンプラーウニジョーズに基づいて、

Bioinspired design is an emerging field that takes inspiration from nature to develop high-performance materials and devices. The sea urchin mouthpiece, ...

Dry Film Photoresist-based Electrochemical Microfluidic Biosensor Platform: Device Fabrication, On-chip Assay Preparation, and System Operation

ドライ フィルムのレジストを用いた電気化学マイクロ流体バイオ プラットフォーム: デバイス作製、チップの試金の準備、およびシステム操作

In recent years, biomarker diagnostics became an indispensable tool for the diagnosis of human disease, especially for the point-of-care diagnostics. An ...

Fabrication and Validation of an Organ-on-chip System with Integrated Electrodes to Directly Quantify Transendothelial Electrical Resistance

作製と内皮下電気抵抗を直接定量化する統合型電極を用いたオンチップ器官システムの検証

Organs-on-chips, in vitro models involving the culture of (human) tissues inside microfluidic devices, are rapidly emerging and promise to provide useful ...

Microhoneycomb Monoliths Prepared by the Unidirectional Freeze-drying of Cellulose Nanofiber Based Sols: Method and Extensions

セルロースナノファイバーの一方向凍結乾燥法により作製した Microhoneycomb モノリス基づくゾル: メソッドと拡張機能

Monolithic honeycomb structures have been attractive to multidisciplinary fields due to their high strength-to-weight ratio. Particularly, microhoneycomb ...

Quantifying Fibrillar Collagen Organization with Curvelet Transform-Based Tools

カーブレット変換ベースのツールを使用したフィブリラーコラーゲンの定量化

Fibrillar collagens are prominent extracellular matrix (ECM) components, and their topology changes have been shown to be associated with the progression ...