증발 속도 검출을위한 고성능 임피던스 기반 플랫폼

이 실험의 전반적인 목표는 임피던스 기반 시스템을 사용하여 용액의 증발 속도를 측정하는 것입니다. 이 방법은 화장품의 보습 경쟁력과 같은 분석 화학 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 더 빠른 검출 응답, 작은 샘플 크기, 높은 감도, 여러 샘플 관리, 세척 및 재사용을 위한 쉬운 분해입니다.

이 방법은 증발 과정에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 또한 생체 분자 해부 및 세포 행동과 같은 다른 레이스에도 적용할 수 있습니다. 이 방법에 대한 아이디어는 이러한 측정 시스템이 표준 방식의 시간 소모적인 특성으로 인해 번거롭다는 것을 알게 되었을 때 처음 떠올랐습니다.

실험용 칩 모듈 구축을 시작하려면 유리 절단기를 사용하여 인듐 주석 산화물 코팅 유리 기판을 적절한 치수로 절단합니다. ITO 유리를 아세톤으로 초음파 처리합니다. 그런 다음 탈이온수에 각각 15분 동안 넣습니다.

그런 다음 ITO 유리를 건조한 공기로 건조시킵니다. ITO 유리에 5ml의 포지티브 포토레지스트 액체를 바르고 유리를 30초 동안 스핀 코팅합니다. 유리잔을 섭씨 90도에서 5분 동안 유지합니다.

그런 다음 필름 포토 마스크로 유리를 덮고 유리를 14밀리와트의 436나노미터 자외선에 3.1초 동안 노출시킵니다. 유리를 실온으로 식히십시오. 그런 다음 30초 동안 현상액 용액에서 유리를 현상합니다.

현상된 유리를 열판에 올려 섭씨 120도의 온도에서 10분 동안 가열합니다. 유리를 섭씨 80도까지 식히십시오. 유리를 80도의 에칭 용액에 3분 동안 놓습니다.

그런 다음 유리를 아세톤에 1분 동안 놓아 잔류 감광액 물질을 제거합니다. 유리 절단기를 사용하여 칩에서 여분의 ITO 유리를 잘라냅니다. 다음으로, 8-well 실리콘 어레이와 ITO 칩을 세제, 탈이온수, 95% 에탄올 및 탈이온수에 각각 15분 동안 다시 초음파 처리합니다.

어레이를 건조시키고 건조한 공기로 칩을 만듭니다. 깨끗하고 건조한 실리콘 어레이를 ITO 칩 표면에 조심스럽게 놓아 칩의 전극 핑거가 모두 실리콘 어레이의 웰 내에 있도록 합니다. 마지막으로 실리콘 어레이를 ITO 칩에 눌러 실험용 칩 모듈을 형성합니다.

실험 준비를 시작하려면 락인(lock-in) 증폭기를 컴퓨터에 연결하십시오. 그런 다음 스위치 릴레이 회로를 락인(lock-in) 증폭기에 연결합니다. 실험용 칩 모듈을 스위치 릴레이 회로 소켓에 삽입합니다.

소프트웨어에서 신호 주파수, 샘플 웰 번호, 실행 주기 및 파일 이름을 설정합니다. 그런 다음 수돗물에 다양한 농도의 히알루론산 농도의 4ml 용액을 준비합니다. 각 용액 2.5ml를 작은 바이알에 옮깁니다.

실험을 시작하기 위해 각 샘플에 대해 0.5밀리리터를 실험용 칩 모듈의 웰로 이동합니다. 그런 다음 정밀 저울로 각 샘플 바이알의 무게를 측정하고 중량을 기록합니다. 소프트웨어에서 저항 및 신호 위상 데이터 수집을 시작합니다.

증발 실험 전반에 걸쳐 일정한 시간 간격으로 바이알의 무게를 기록합니다. 샘플 바이알의 중량 변화에 따라 증발 속도를 정확하게 측정할 수 있을 때까지 데이터 수집을 계속합니다. 물에 대한 히알루론산 용액의 증발 속도는 한 시간의 데이터 수집 후 임피던스 데이터에서 계산할 수 있습니다.

칭량 방법은 증발 속도를 결정하기 위해 반나절의 데이터 수집이 필요했습니다. 임피던스 데이터를 정규화하여 중량 손실률로 변환했을 때 히알루론산이 0.05 중량 대 부피 퍼센트인 용액의 증발 속도가 물에 비해 12% 낮다는 것을 나타냈습니다. 기존의 계량 방법은 상대 증발 속도가 감소하는 동일한 추세를 보였습니다.

그러나 정밀 저울의 감도는 임피던스 검출기의 감도보다 낮았습니다. 일단 숙달되면 이 기술을 제대로 수행하면 한 시간 안에 완료할 수 있습니다. 개발 후 이 기술은 생물 의학 분야의 연구원들이 지속적인 마이크로칩을 사용하여 생물 약물 검출 및 세포 거동을 개선할 수 있는 길을 열었습니다.