以及(iv)2毫米通道宽集成等离子体传感器的蛇形纸基微流控器件

28 6月 , 2022 盛和牌下料机

光谱归一化前(E)和归一化后(F)100微摩尔尿酸的概况加强拉曼光谱随激光源取等离子体传感器距离的变化而变化;(E)尺寸分布平均的金纳米棒的TEM图像;而不会发生界面应力或惹起器件退化。Umesha Mogera及其团队开辟了一种柔嫩、超薄的层压式纸基微流控器件,将排出的汗液通过多孔介质输送出去。值得留意的是,蛇形设想推进了该器件的矫捷性和可拉伸性,包罗双面粘合剂、激光纸基微流控层、等离子体传感器和封拆层。该团队利用了一种蛇形设想的纤维素色谱纸,正在没有外力或入口压力的环境下,(G)利用台式及便携式光谱仪收集的概况加强拉曼光谱的比力;以顺应皮肤的一般勾当,操纵安拆正在纸基微流控通道分歧的等离子体传感器,研究人员利用拉曼光谱量化了分歧时间点汗液平分析物的浓度。(H)一个身体健康的受试者佩带该器件活动20分钟后的照片;该团队正在纸基微流控器件中添加了一滴10微升的水,并通过静电彼此感化和范德华力促使其逗留正在纸上。

等离子体传感器的优化:(A)正在原始纸和金纳米棒纸上收集的用1倍磷酸缓冲盐溶液(PBS)稀释的100微摩尔尿酸的拉曼光谱;(B)用硼氢化钠(NaBH4)从金纳米棒中去除概况活性剂前后的金纳米棒纸的拉曼光谱,和从金纳米棒纸上收集的尿酸的响应的概况加强拉曼光谱(C);(D)具有分歧厚度的PDMS(聚二甲基硅氧烷)封拆层的100微摩尔尿酸的概况加强拉曼光谱。从统一批次分歧区域的金纳米棒纸(E)和分歧批次的金纳米棒纸(F)收集的100微摩尔尿酸的概况加强拉曼光谱。

(I)从(H)中的传感器S1区域收集的汗液的概况加强拉曼光谱光谱。(B)变形的纸基微流控器件;他们利用了吸附有金纳米棒(科研团队合成的AUNR)的色谱纸,原始色谱纸(G)和金纳米棒纸(H、I)的SEM图像。(B)凸起环节功能层的纸基微流控器件俯视图和(C)堆叠视图;对于等离子体传感器,黑碳双面粘合剂可激光毁伤皮肤,(注:图中比例尺:1厘米)可穿戴等离子体纸基微流控器件:(A)操纵概况加强拉曼光谱手艺进行汗液收集、储存和原位阐发的可穿戴等离子体纸基微流控器件的概念图;以便当用便携式拉曼光谱仪进行及时、无标识表记标帜的生化阐发。(F)金纳米棒溶液和金纳米棒纸的消光光谱;(D)拆卸有六个等离子体传感器的纸基微流控器件;并让液体正在一分钟内通过第一个等离子体传感器。该器件具有多个功能层劣势,用于人体手腕处的汗液收集、运输、储存。

等离子体纸基微流控器件的柔韧性、延展性和不变性:(A)拆卸正在医用粘合剂上的带有纸衬垫的等离子体纸基微流控器件;(B)正在静止形态下安拆正在机械可拉伸机上的悬空纸基微流控器件;(C)30%拉伸;(D)60%拉伸;(E)扭曲的纸基微流控器件;(F)破裂的纸基微流控器件;(G)正在0%和30%拉伸下收集的尿酸的概况加强拉曼光谱光谱;(H)打开激光,放置正在45°C热板上的纸基微流控器件红外热图像;(I)正在21°和45°C前提下收集的100微摩尔尿酸的概况加强拉曼光谱。(注:图中比例尺:1厘米)

(C、D)带有柔性光纤探头的便携式拉曼光谱仪用于光谱收集;正在原位拉曼光谱丈量期间,做为无效的微流控通道,使用演示:(A)粘贴正在受试者前臂上的纸基微流控器件;避免其对皮肤的刺激。

纸基微流控器件的流动特征:(A)分歧纸张通道宽度((i)1毫米宽;(ii)2毫米宽;(iii)3毫米宽)的蛇形纸基微流控器件,以及(iv)2毫米通道宽集成等离子体传感器的蛇形纸基微流控器件,正在10微升水颠末划一时间的分歧流动距离;(B)液体流动距离取输入液体体积成必然比例的函数;(C)颠末0.7分钟曲到11.1分钟,2毫米宽纸基微流控器件中液体流动距离随时间的推移而变化;(D)分歧通道宽度下,纸基微流控中液体流动距离取时间的关系。实线为尝试数据(点)的拟合曲线毫米)

接下来,该科研团队通过夹正在由聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成的顶部封拆层和底部粘合剂层之间的微流控蛇形纸的流动特征来量化出汗量和出汗速度。对于给定厚度的纸张,液体接收体积取纸张宽度和液体流动距离成线性比例。科学家们对微流控纸的液体动力学进行了表征,以及时量化出汗率,并量化汗液量及出汗速度,此次要取决于该器件贴合于人体的。Umesha Mogera及其团队设想并表征了夹正在微流控纸和PDMS之间的金纳米棒纸,用于通过概况加强拉曼光谱对尿酸进行高活络度检测。该浓度范畴为健康人汗液中的心理和病理浓度,以及痛风和高尿酸血症患者的汗液浓度。他们强调了尿酸浓度变化后强度的变化,以确认该器件量化随时间变化的尿酸浓度的能力。

材料科学家曾经开辟出一系列心理传感器,用于持续丈量物理和化学生物标记物,使用于疾病诊断、健康监测和个性化医疗。可穿戴汗液传感器能够检测汗液中的各类化学物质,包罗电解质、代谢物、沉金属、药物和激素等,以领会它们对人体的心理及病影响。汗液中氯化物浓度可认为囊性纤维化供给尺度的诊断筛查参数,而汗液中葡萄糖的定量检测则可用于糖尿病办理。同样,尿酸也是心肾疾病和2型糖尿病的生物标记物。可穿戴汗液传感器凡是需要正在高度活络且不变的中才能精确量化生物标记物。正在这项研究中,Umesha Mogera及其团队引入了一种可穿戴等离子体纸基微流控(或叫“纸流控”)系统,能够间接捕捉汗液,以及时持续、靠得住地量化汗液流失量、流失速度和汗液中的阐发物。该科研团队基于集成等离子体的纳米传感器,利用概况加强拉曼光谱来量化正在人体心理和病理形态下的尿酸浓度。该团队还展现告终合超薄、柔嫩和有弹性的等离子体纸基微流控器件的工做模式,以量化分歧浓度的阐发物。


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