בעל ביצועים גבוהים פלטפורמת עכבה מבוססת איתור דרג אידוי
Summary
מאמר זה מציג מנגנון מבוסס-עכבה לגילוי שיעור האידוי של פתרונות. הוא מציע יתרונות ברורים על פני גישת הרזיה קונבנציונלית: תגובה מהירה, איתור רגישות גבוהה, דרישת מדגם קטנה, מדידות מדגם מרובות, ופירוק קל למטרות ניקוי והשימוש חוזרים.
Abstract
מאמר זה מתאר את שיטת פלטפורמת עכבה מבוססת רומן לצורך זיהוי של שיעור האידוי. החומצה ההיאלורונית מודל המתחם הועסקה כאן למטרות הדגמה. בדיקות אידוי מרובות על מתחם המודל בתור humectant עם ריכוזים שונים בפתרונות נערכו לצרכי השוואה. גישת הרזיה קונבנציונלית ידועה בתור הטכניקה ביותר הפשוטה, אבל זמן רב, מדידה לגילוי שיעור אידוי. עם זאת, חסרון ברור הוא כי נפח גדול של מדגם נדרש ובדיקות מדגם מרובות לא יכולות להתנהל באותו הזמן. בפעם הראשונה בספרות, שבב חישת עכבה חשמלי מוחל בהצלחת חקירת אידוי בזמן אמת שיתוף זמן, באופן רציף ואוטומטי. יתר על כן, קטן כמו 0.5 מיליליטר של דגימות בדיקה נדרש במנגנון עכבה מבוססת זה, וגרסת עכבה גדולה מודגמת בין soluti השונה לדלללפיירפוקס. חישת עכבת הרגישות גבוהה המוצעת ומהירה-תגובת המערכת נמצאת להכות גישת הרזיה קונבנציונלית במונחים של שיעור איתור אידוי.
Introduction
אידוי הוא סוג של אידוי הנוזל מתרחש לאורך הממשק הנוזלי גז של גוף קולקטיבי של מים. מולקולות המים הסמוכים לפני השטח להיות מסוגלות להימלט מן הנוזל בשל התנגשות של מולקולות מים. שיעור האידוי הוא גורם מפתח חשוב בתהליך של אידוי. באופן כללי, צינור איזון או נפח 1-3 הוא בשימוש נרחב כדי לאתר את ההתאדות של פתרונות. עם זאת, זה לוקח הרבה זמן למדוד את קצב האידוי בשל מגבלת הדיוק של איזון או צינור נפח. מסיבה זו, מכשיר קשוב רגישות הגבוהה יש לפתח לפשפש הפרטים של תהליך האידוי.
ספקטרוסקופיה העכבה אלקטרוכימיות (EIS) היא תגובה מהירה, אמצעי ניסיוני רגיש ויעיל מבחינת זיהוי עכבת in-situ לאפיון מערכת אלקטרו 4. לכן, EIS ניתן ליישם אוף שוניםLDS, כמו מחקרים שנעשו לאחרונה על התנהגות הסלולר 5, חישה bioanalytical 6-7, אלקטרוליזה 8, פולימרים מוליכים 9, ו -10 החילוץ אלקטרוכימיים. למרות מערכות EIS כבר מיושמות בהצלחה במגוון רחב של תחומים, קיימים מספר קטן מאוד של פרסומים על יישומו מחקר אידוי.
חומצה היאלורונית, רב-סוכר משקל מולקולרי גבוה עם פוטנציאל מים מחייבים חזק, הוא humectant ידוע עבור יישומים קוסמטיים. מולקולת חומצה היאלורונית אפשר לקשור עד 500 מולקולות מים 11 ולהגיע 1,000 פעמים נפח המקורי 12. סכום קטן מאוד של חומצה היאלורונית יכול להחזיק פונקצית לחות 13-14. בשל שמירת לחות הגבוהה, חומצה היאלורונית הפכה מרכיב חשוב של מוצרי humectant קוסמטיים בעלי ערך מסחרי גבוה ברחבי העולם 15.
Tבמחקרו מציג את השיטה של מנגנון מבוסס עכבת רומן שמציע זיהוי מהירות גבוה, דרישת מדגם נפח קטנה, ומדידות מדגם מרובות 16-19. זה מוצג עם דגש על השוואת התעריפים של אידוי ביחס בין פתרונות כדרך לאמת את עליונותו של מנגנון זיהוי החדשני מעל באופן במשקל קונבנציונלי.
Protocol
Representative Results
Discussion
השלב הקריטי למדידת אידוי זיהוי עכבה מבוססת זה הוא הכנת הפתרונים שנבדקו. מי Deionized לא ניתן להשתמש בשל העכבה העצומה שלה. במקום זאת, מי ברז המכילים יונים מוליכים שימש להכנת פתרונות חומצה היאלורונית לניסויים. עם זאת, המאפיינים החשמליים…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו מומנה על ידי משרד המדע והטכנולוגיה, טייוואן, תחת מספרי מענק MOST 104-2221-E-241-001-MY3 ורוב 105-2627-B-005-002.
Materials
| 95 % ethanol | Echo Chemical Co., Ltd., Miaoli, Taiwan | 484000001103C-00EC | |
| Acetone | Avantor Performance Materials Inc., Center Valley, PA, USA | JTB-9005-68 | |
| Development solution | Kemitek Industrial Crop., Hsinchu, Taiwan | 12F01031 | KTD-1 |
| Etching solution | eSolv Technology Co., Taipei, Taiwan | EG-462 | |
| Hyaluronic acid | Shandong Freda Biopharm Co., Ltd., Jinan, China | 1010212 | Molecular weight 980k, Cosmetic Grade |
| Photoresist solution | AZ Electronic Materials Taiwan Co., Ltd., Hsinchu, Taiwan | 65101M19 | AZ6112 |
| 8-well silicone array | Greiner bio-one Inc., Frickenhausen, Baden-Württemberg, Germany | FlexiPERM | |
| ITO glass | GemTech Optoelectronics Co., Taoyuan, Taiwan | ||
| Vial | Sigma-Aldrich Co. LLC., St. Louis, MO, USA | 854190 | |
| Film photomask | Taiwan Mesh Co., Ltd, Taoyuan, Taiwan | ||
| Lock-in amplifier | Stanford Research Systems, Inc., Palo Alto, CA, USA | SR830 | |
| Switch relay | Instrument Technology Research Center, National Applied Research Laboratories, Hsinchu, Taiwan | ||
| Electronic balance machine | Precisa Co., Dietikon, Switzerland | XS225A |
References
- Francis, G. W., Bui, Y. T. H. Changes in the composition of aromatherapeutic Citrus oils during evaporation. Evid.-based Complement Altern. Med. 2015 (421695), 1-6 (2015).
- Ochiai, N., et al. Extension of a dynamic headspace multi-volatile method to milliliter injection volumes with full sample evaporation: application to green tea. J. Chromatogr. A. 1421, 103-113 (2015).
- Zribi, W., Aragues, R., Medina, E., Faci, J. M. Efficiency of inorganic and organic mulching materials for soil evaporation control. Soil Tillage Res. 148, 40-45 (2015).
- Chang, B. Y., Park, S. M. Electrochemical impedance spectroscopy. Annu. Rev. Anal. Chem. 3, 207-229 (2010).
- Brooks, E. K., Tobias, M. E., Yang, S., Bone, L. B., Ehrensberger, M. T. Influence of MC3T3-E1 preosteoblast culture on the corrosion of a T6-treated AZ91 alloy. J. Biomed. Mater. Res. Part B. 104 (2), 253-262 (2016).
- Tabrizi, M. A., Shamsipur, S., Farzin, L. A high sensitive electrochemical aptasensor for the determination of VEGF165 in serum of lung cancer patient. Biosens. Bioelectron. 74, 764-769 (2015).
- Tran, T. B., Nguyen, P. D., Baek, C., Min, J. Electrical dual-sensing method for real-time quantitative monitoring of cell-secreted MMP-9 and cellular morphology during migration process. Biosens. Bioelectron. 77, 631-637 (2016).
- Kruger, A. J., Krieg, H. M., van der Merwe, J., Bessarabov, D. Evaluation of MEA manufacturing parameters using EIS for SO2 electrolysis. Int. J. Hydrog. Energy. 39 (32), 18173-18181 (2014).
- Guler, Z., Sarac, A. S. Electrochemical impedance and spectroscopy study of the EDC/NHS activation of the carboxyl groups on poly(ε-caprolactone)/poly(m-anthranilic acid) nanofibers. Express Polym. Lett. 10 (2), 96-110 (2016).
- Xi, X., Si, G., Nie, Z., Ma, L. Electrochemical behavior of tungsten ions from WC scrap dissolution in a chloride melt. Electrochim. Acta. 184, 233-238 (2015).
- Olejnik, A., Goscianska, J., Zielinska, A., Nowak, I. Stability determination of the formulations containing hyaluronic acid. Int. J. Cosmetic Sci. 37, 401-407 (2015).
- Marcellin, E., Steen, J. A., Nielsen, L. K. Insight into hyaluronic acid molecular weight control. Appl. Microbiol. Biotechnol. 98, 6947-6956 (2014).
- Laurent, T. C., Laurent, U. B. G., Fraser, J. R. E. The structure and function of hyaluronan: An overview. Immunol. Cell Biol. 74 (2), A1-A7 (1996).
- Papakonstantinou, E., Roth, M., Karakiulakis, G. Hyaluronic acid: A key molecule in skin aging. Derm.-Endocrinol. 4 (3), 253-258 (2012).
- Sze, J. H., Brownlie, J. C., Love, C. A. Biotechnological production of hyaluronic acid: A mini review. 3 Biotech. 6, 67 (2016).
- Lin, C. Y., et al. Real-time detection of β1 integrin expression on MG-63 cells using electrochemical impedance spectroscopy. Biosens. Bioelectron. 28 (1), 221-226 (2011).
- Hsiao, S. Y., et al. Chemical-free and reusable cellular analysis: Electrochemical impedance spectroscopy with a transparent ITO culture chip. Int. J. Technol. Hum. Interact. 8 (3), 1-9 (2012).
- Lin, Y. S., et al. A real-time impedance-sensing chip for the detection of emulsion phase separation. Electrophoresis. 34 (12), 1743-1748 (2013).
- Lin, Y. S., Chen, C. Y. A novel evaporation detection system using an impedance sensing chip. Analyst. 139 (22), 5781-5784 (2014).
- Tseng, S. F., et al. Graphene-based chips fabricated by ultraviolet laser patterning for anelectrochemical impedance spectroscopy. Sens. Actuator B-Chem. 226, 342-348 (2016).
- Pavicic, T., et al. Efficacy of cream-based novel formulations of hyaluronic acid of different molecular weights in anti-wrinkle treatment. J. Drugs Dermatol. 10 (9), 990-1000 (2011).
- Gotoh, S., et al. Effects of the molecular weight of hyaluronic acid and its action mechanisms on experimental joint pain in rats. Ann. Rheum. Dis. 52 (11), 817-822 (1993).
- Saettone, M. F., Nannipieri, E., Cervetto, L., Eschini, N., Carelli, V. Electrical impedance changes and water content in O/W emulsions during evaporation. Int. J. Cosmetic Sci. 2 (2), 63-75 (1980).
- Fernandez-Sanchez, C., McNeil, C. J., Rawson, K. Electrochemical impedance spectroscopy studies of polymer degradation: application to biosensor development. Trac-Trends Anal. Chem. 24 (1), 37-48 (2005).
