Name: multi-analyte biochip (mab) based on all-solid-state ion-selective electrodes (assise) for physiological research
Uploaded: 2013-04-18T08:00:00
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우리는 MAB 장치의 와이어 본딩을위한 자금 지원 (보조금 번호 103498 및 103692), 퍼듀 대학교는 Birck Nantechnology 센터 게일 록우드에 대한 NASA 우주 생물학 과학 기술 장비 개발 (ASTID) 프로그램을 감사 좋아하고, 준 진형 공원에 대한 것 흐름 셀 챔버의 CAD 드로잉입니다.

1. 폴리 (4 - 스티렌 설포 네이트 나트륨) (PEDOT : PSS) - 이온 H +와 CO에 대한 Electropolymerization 솔루션 3 2 폴리 (3,4 - 에틸렌)의 준비 <ol><li> 완전히 (약 10 초) 분산 될 때까지 10 ㎖ 탈 이온수 (DI) 물과 소용돌이에 - 70 밀리그램 폴리 (4 - 스티렌 설포 네이트 나트륨) (나 + PSS)를 추가합니다. </li><li> 용액이 완전히 혼합 될 때까지 1.1 솔루션 소용돌이 10.7 ㎕?...

<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 바이오 칩 백금 전극, 측정 전기 신호로 관심의 이온 농도를 transduces하는의 조합에 PEDOT 기반의 CP 공액 전달 층 꼭대기 ISM에서 건설 ASSISEs으로 구성되어 있습니다. 안정된 전극 전위는 CP 층과 ISM 층 모두에 의해 정의됩니다. 두 레이어는 MAB 및 측정 전기 신호의 품질 (소음, 드리프트)의 작동 수명을 결정합니다. PEDOT 모두의 이온 및 전자 성질 (산화 된 형태)로 전달 레이어 ?...

<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

환경, 생물 의학, 농업, 생물, 그리고 우주 비행 연구 실험실 - 온 - 칩 (LOC) 응용 프로그램은 복잡한 생물학적 매체 1-4 장기간 보관을 견딜 수있는 이온 선택성 전극 (ISE)가 필요합니다. 모든 고체 이온 선택성 전극 (ASSISE)는 앞서 언급 한 응용 프로그램에 특히 매력적이다. 일괄 처리를 허용, 쉬운 건축, 낮은 유지 보수 및 (잠재력)의 소형화 : 전극은 다음과 같은 유리한 특성을 가지고 있어야합니다. 미세하게 ASSISE은 H +, 캘리포니아 2 +, 및 CO 3 2 정량화하기위한 것 - ​​이온이 건설되었다. 그것은 고귀한 금속 전극층 (즉, 백금), 전달 계층 및 이온 선택 막 (ISM) 층으로 구성되어 있습니다. 전달 계층 함수는 측정 전기 신호로 이온 선택 막 농도 의존적​​ 화학 잠재력을 형질 도입합니다. 티그는 ASSISE의 수명은 층 / 멤브레인 인터페이스 5-7 전도성의 잠재력을 유지에 의존 찾을 수 있습니다. ASSISE 작동 수명을 연장함으로써 계면 층에서 안정 가능성을 유지하기 위해, 우리는 (자세 / AgCl을)은 / 염화은 대신 전도성 고분자 (CP) 폴리 (3,4 - 에틸렌) (PEDOT) 7-9 활용 변환기 레이어. 우리는 우리가 다중 분석 바이오칩 (MAB) (그림 1)라는 실험실 - 온 - 칩 형식으로 ASSISE을 구축. (측정 범위 0.01 밀리미터 - 1 - MM) 및 CA 2 + (1 mm의 로그 선형 범위 0.01 ㎜) 테스트 솔루션의 보정은 MAB가 산도 (작동 범위 산도 4-9), CO 3 2를 모니터 할 수 있습니다 것을 보여 주었다. 산도의 MAB는 조류 중간에 거의 한 달 저장 한 후 가까운 따른다 Nernstian 경사 응답을 제공한다. 탄산 바이오칩은 기존의 이온 선택성 전극의 그것과 유사 전위차 프로필을 보여줍니다. 관심 회원ogical 측정 모델 시스템의 생물학적 활성, microalga 클로렐라의 vulgaris를 모니터링하기 위해 사용되었다. MAB 크기, 다양성의 장점을 전달하고, 분석 감지 기능 멀티 플렉스, 지구 또는 공간에 많은 제한 모니터링 상황이 적용하고. 바이오칩 설계 및 실험 방법 바이오 칩 차원에서 10 × 11mm이며, 작업 전극 (WES) 5 Ag / AgCl 기준 전극과 같은 기준 전극 (해상도)로 지정 9 ASSISEs 있습니다. 각 작업 전극 (WE) 직경 240 μm의과 동등 직경 480 μm의 수 있습니다 정규 표현식에서 1.4 mm 이격되어 있습니다. 이 전극은 0.5 mm × 0.5 mm의 차원과 전기 접촉 패드에 연결됩니다. 회로도는 그림 2에 표시됩니다. 순환 전압 전류 법 (CV)와 galvanostatic 증착 방법은 Bioanalytic를 사용하여 PEDOT 필름을 electropolymerize하는 데 사용됩니다알 시스템즈 (BASI) C3 셀 스탠드 (그림 3). PEDOT 필름의 카운터 이온이 관심의 분석 이온에 맞게 맞게 조정됩니다. 폴리 (스티렌) 카운터 이온 (PEDOT / PSS)와 PEDOT는 H +와 CO 3 2 활용 - 황산염 (카소 4와 같은 솔루션에 추가)와 하나가 칼슘 2 +에 활용되는 동안. PEDOT 코팅의 전기 화학적 특성은 우리는 산화 환원 활성 솔루션 (페리 시안화 칼륨 즉, 2 MM (K 3 철 (CN) 6))에 이력서를 사용하여 분석됩니다. CV 프로필을 기반으로, 랜들 - Sevcik 분석은 유효 표면적 10를 결정하는 데 사용되었다. 1,500 rpm으로 스핀 코팅 MAB 작업 전극 (WES)에 1 ~ 2 μm의 두께 이온 선택 막 (ISMS)를 캐스팅하는 데 사용됩니다. MAB는 조류 매체의 150 μL 볼륨 가득 미세 유체 흐름 셀 챔버에 포함되고 접촉 패드는 전기적으로 (그림 BASI 시스템에 연결되어URE 4). 클로렐라의 vulgaris의 광합성 활동은 주위의 빛과 어두운 조건에서 모니터링됩니다.

<html> PEDOT의 순환 voltammogram (CV) 결과의 예 : PSS와 해당 음극 피크 전류 (I P) 대 스캔 속도 (V 1 / 2)는 각각 그림의 5A 및 5B에 표시됩니다. PEDOT : 다양한 스캔 속도 및 음극 피크 전류에서 카소 4 표시되지 않습니다. PSS와 PEDOT : 랜들 - Sevcik 분석 10, 고체 접촉 PEDOT의 유효 표면적을 이용하여 이온 선택성 막 않고 카소 4는 각각...

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전도성 고분자 (CP) 트랜스 듀서에서 생성 모든 고체 이온 선택성 전극 (ASSISEs) 액체 매체의 기능적 수명이 몇 달을 제공합니다. 여기, 우리는 실험실 - 온 - 칩 형식 ASSISEs의 제조 및 교정 과정을 설명합니다. ASSISE 복잡한 생물학적 매체에서 장기간 보관 후 가까운 따른다 Nernstian 기울기 프로파일을 유지 한 것으로 설명된다.

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