Modeling of Integrated Nanoneedle-Microfluidic System for Single Cell Temperature Measurement

نمذجة نظام متكامل للإبر النانوية والموائع الدقيقة لقياس درجة حرارة الخلية المفردة

Clicks: 243
ID: 92256
2016
Free PDF
Article Quality & Performance Metrics
Overall Quality
Not rated
Combines reader engagement with the AI quality analysis. This article has not been analysed, so there is no overall score — reader engagement is measured and shown alongside.
AI Quality Assessment
Not analyzed
Readership in this journal
Star

Ranked #108 of 187 articles by views in applied sciences

Most read Least read

Bar heights use a square-root scale. Only the 120 most-read articles are drawn; the journal has 187 in total.

Mint this article as an NFT
Not yet minted

Create a permanent, verifiable on-chain record of this article on the Scimatic Network. The NFT is held in your Journament account, and you can withdraw it to your own wallet at any time.

5 SUSD one-off · no wallet required
Sign in to mint
Abstract
In this research, a finite element study on a nanoneedle-microfluidic system for single cell temperature measurement is presented. The nanoneedle design and electrical and mechanical characterization are analyzed, in which tungsten is used as the sensing material. A rectangular shaped sensor with a gap of 10.8 µm showed to give the same current density distribution within the nanoneedle, and a 90 nm2 cross-sectional area showed to cause minimum damage to the cell. Furthermore, the current showed to have a positive temperature coefficient of resistance (TCR) with an increase in the temperature, and the nanoneedle showed to be able to resist ramp force up to 22.5 μN before failure. Electrical measurement on yeast cell showed that the nanoneedle was independent of the cell conductivity. The nanoneedle proved to be able to measure temperature with a current difference of 50 nA and a resolution of 0.02 °C in 10 ms. A Y-shaped microchannel was proposed and the microchannel cross-sectional area was optimized to be 63 μm2 and a flow rate of 24.6 pL/min allowed successful cell penetration causing minimal damage to the cell.
يُقدَّم في هذا البحث دراسةٌ بطريقة العناصر المحدودة لنظام موائعي دقيق ذي إبرة نانوية لقياس درجة حرارة الخلية المفردة. وحُلِّل تصميم الإبرة النانوية وتوصيفها الكهربائي والميكانيكي، حيث استُخدم التنغستن مادةً للاستشعار. وأظهر مستشعرٌ مستطيل الشكل بفجوة قدرها 10.8 ميكرومتر توزيعَ كثافة التيار نفسه داخل الإبرة النانوية، كما أظهرت مساحة مقطع عرضي قدرها 90 نانومتر مربع إلحاقَ الحد الأدنى من الضرر بالخلية. علاوة على ذلك، أظهر التيار معاملاً حرارياً موجباً للمقاومة (TCR) مع ارتفاع درجة الحرارة، وأثبتت الإبرة النانوية قدرتها على مقاومة قوة تصاعدية تصل إلى 22.5 ميكرونيوتن قبل الانهيار. كما أظهر القياس الكهربائي على خلية الخميرة أن أداء الإبرة النانوية كان مستقلاً عن موصلية الخلية. وأثبتت الإبرة النانوية قدرتها على قياس درجة الحرارة بفارق تيار قدره 50 نانوأمبير ودقة تبلغ 0.02 درجة مئوية خلال 10 مللي ثانية. واقتُرحت قناة ميكروية على شكل حرف Y، وجرى تحسين مساحة مقطعها العرضي لتكون 63 ميكرومتر مربع، مما أتاح اختراق الخلية بنجاح بمعدل تدفق قدره 24.6 بيكولتر/دقيقة مع إلحاق أدنى ضرر بها.
Reference Key
binsilm2016modelingapplied Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors Salma Abdullah Binsilm, Maryam Alsadat Rad, Mohd Ridzuan Ahmad
Are you one of these authors? Claim your profile
Journal applied sciences
Year 2016
DOI
DOI not found
URL
http://www.mdpi.com/2076-3417/6/12/339
Keywords
chemistry Therapeutics. Pharmacology Biology (General) Medicine Materials of engineering and construction. Mechanics of materials Technology (General) Engineering (General). Civil engineering (General) Technology Mechanical engineering and machinery physics chemical engineering electronics mining engineering. metallurgy

Citations

No citations found. To add a citation, contact the admin at info@scimatic.org

Comments

No comments yet. Be the first to comment on this article.