Buharlaşma Hızı Algılama için bir Yüksek Performanslı Empedans tabanlı Platformu
Summary
Bu makale çözümleri buharlaşma oranı tespiti için bir empedans tabanlı cihazı sunar. Bu geleneksel bir kilo kaybı yaklaşımı üzerinde net avantajlar sunmaktadır: hızlı yanıt, yüksek hassasiyetli algılama, küçük bir örnek gereksinimi, çoklu numune ölçümleri, temizlik ve yeniden amaçlı kolay sökme.
Abstract
Bu çalışma, buharlaşma oranının saptanması için yeni bir empedans tabanlı platformun bir yöntem açıklanır. Model bileşik hyaluronik asit gösteri amaçlı burada istihdam edildi. Çözeltilerin çeşitli konsantrasyonları ile nemlendirici gibi model bileşiği birden çok buharlaşma testleri karşılaştırma amacıyla yürütülmüştür. Geleneksel kilo kaybı yaklaşım buharlaşma oranı tespiti için en basit, ancak zaman alıcı, ölçüm tekniği olarak bilinir. Bununla birlikte, açık bir dezavantaj numunenin büyük miktarda gereklidir ve birden fazla örnek testleri aynı anda yapılan edilemez olmasıdır. literatürde ilk kez, bir elektrik empedans algılama çipi başarılı bir zaman paylaşımı, sürekli ve otomatik bir şekilde, gerçek zamanlı bir buharlaştırma inceleme uygulanır. Ayrıca, az test numuneleri 0.5 ml olarak empedans tabanlı cihaz gereklidir, ve büyük bir empedans değişimi, çeşitli seyreltilmiş soluti arasında gösterilmiştirons. Önerilen yüksek hassasiyetli ve hızlı tepki empedans algılama sistemi buharlaşma oranı tespiti açısından geleneksel bir kilo kaybı yaklaşımını daha iyi performans bulunmuştur.
Introduction
Buharlaştırma, sıvı buharlaşmasının türüdür ve sudan oluşan bir topluluğun bir gaz-sıvı arayüz boyunca meydana gelir. yüzeye yakın su molekülleri nedeniyle su moleküllerinin çarpışması sıvının kaçan yeteneğine sahip olmak. buharlaşma oranı buharlaşma sürecinde önemli bir önemli bir faktördür. Genellikle, bir denge ya da hacimsel tüp 1-3 çözümleri buharlaşmasını tespit etmek için yaygın kullanılmaktadır. Ancak, bunun nedeni bir denge ya da hacimsel tüp hassas sınırlamasına buharlaşma oranını ölçmek için uzun bir zaman alır. Bu nedenle, bir duyarlı ve yüksek hassasiyetli enstrüman buharlaşma sürecinin detaya araştırmak için geliştirilmesi gerekmektedir.
Elektrokimyasal empedans Spektroskopisi (EIS), hızlı tepki, elektrokimyasal sistem karakterizasyonu 4 yerinde empedans saptanması açısından hassas ve etkili bir deney yöntemidir. Bu nedenle, EIS çeşitli bes uygulanabilirlds, Böyle bir son hücresel davranış 5 ile ilgili çalışmaların, biyoanalitik algılama 6-7, elektroliz 8, iletken polimerlerin 9 ve elektrokimyasal çıkarma 10 olarak. ÇBS sistemleri başarıyla disiplinlerden geniş bir yelpazede uygulanan olmuştu olsa da, buharlaşma araştırma yaptığı başvuruda yayınları son derece az sayıda de mevcuttur.
Hyaluronik asit, mutlaka su-bağlayıcı potansiyeli olan yüksek molekül ağırlıklı bir polisakarit, kozmetik uygulamalar için iyi bilinen bir nemlendiricidir. Bir hyaluronik asit molekülü 500 su molekülleri 11 kadar bağlamak ve 1000 kat orijinal hacminin 12 ulaşabilir. Hyaluronik asit son derece küçük bir miktar nemlendirici fonksiyonu 13-14 sahip olabilir. Nedeniyle yüksek nem tutma, hyaluronik asit, dünya çapında 15 yüksek ticari değeri olan kozmetik nemlendirici ürünleri önemli bir bileşeni haline gelmiştir.
TOnun çalışma yüksek hız algılama, küçük hacimli numune gereksinimi ve çoklu numune ölçümleri 16-19 özelliğine yeni bir empedans tabanlı aparatın yöntem sunuyor. Bu geleneksel tartı şekilde üzerinde yenilikçi algılama mekanizmasının üstünlüğü doğrulamak için bir yol olarak çözümler arasında göreceli buharlaşma oranı karşılaştırma odaklanarak sunulmuştur.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu empedans tabanlı algılama buharlaşma ölçümü için kritik bir adım test çözeltilerin hazırlanmasıdır. Deiyonize su muazzam empedans nedeniyle kullanılamaz. Bunun yerine, iletken iyonları içeren musluk suyu deneyleri için hyaluronik asit solüsyonu hazırlamak için kullanıldı. Ancak, musluk suyunun elektriksel özellikleri kullanmak için sabit değildi. Bu nedenle, bu çalışmada su nispi bir buharlaşma hızına olarak normalleştirme, buharlaştırma için alternatif …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma hibe numaraları EN 104-2221-e-241-001-My3 altında, Bilim ve Teknoloji, Tayvan Bakanlığı tarafından desteklenen ve EN 105-2627-B-005-002 oldu.
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).
