Bu çalışma Mühendislik Fakültesi, Virginia Commonwealth Üniversitesi ve elektronik cihazların bazı Wright Virginia Mikroelektronik Merkezi&#39;nde mikroüretim tesislerinde hazırlanan dan başlangıç ​​finansmanı ile desteklenmiştir. Biz yayınlanan makalede 10 edinilen cihaz ve klinik veriler (bu yazıda Şekil 3 ve 5), için katkılarda araştırmacıların kabul. Ismarlama, veri kayıt yazılımı W.-HY teşekkür Yoshiaki Hattori.

Cihaz imalat, cilt laminasyon ve karakterizasyonu için deneyler Şekil 1, 2 de gösterilen ve 4 Virginia Commonwealth Üniversitesi&#39;nde (VCU), Richmond, VA, ABD Bio-arayüzlü Nanoengineering Laboratuvarı&#39;nda gerçekleştirilen iki gönüllü, tüm ilgili. Bu çalışma VCU Kurumsal Değerlendirme Kurulu tarafından onaylandı (protokol numarası: HM20001454) ve VCU İnsan Research araştırma kurallarına izledi. Kurumsal Değerlendirme Kurulu, Northwestern Üniversitesi, Chicago, IL, ABD tarafından onaylanan: (STU69718 numarası) Şekil 3 ve 5&#39;te gösterilen cihaz ve klinik veriler hastalar üzerinde deneyler protokol kapsamında gerçekleştirilmiştir yayınlanan 10 uncu elde edilmiştir. 1. Cihaz İmalatı NOT: Şekil 2 genel imalat süreci için şematik çizimler sunar. <ol><li> Bir taşıyıcı alt tabaka hazırlama<ol><li> Bir elmas bıçak kullanarak elektronik istenilen boyut içine çıplak 3 silikon (Si) gofret kesin. NOT: Yaklaşık yarım Si gofret yara cihaz için ideal bir boyut verir. </li><li> Aseton ve izopropil alkol (IPA) ile Si gofreti Yağ giderme. Iyonu giderilmiş (Di) su ile gofret yıkayın ve azot ile, kuru ve 3 dakika boyunca 110 ° C&#39;de bir sıcak plaka üzerinde kurutmak. </li><li> 10 ile polidimetilsiloksan (PDMS) karışıma 11 g hazırlayın: 1 hacim baz oranı ve sertleşme maddesi ve bir saat için bir vakum odası içinde karışım gaz çıkışına. NOT: PDMS kuru desen alımı için kullanılan ve ıslak kimyasal (aseton) önceki çalışmada 7&#39;den tabanlı bir yaklaşım tercih edilir mikroimalat, sonra yazdırmaya aktarmak olduğunu. </li><li> Spin kat 5 1 dakika için 3000 rpm&#39;de gofret üzerinde karışık PDMS çözeltisi g ve tam 30 dakika boyunca 150 ° C &#39;de bir sıcak plaka üzerinde tedavi. </li></ol></li><li> Mevduat malzemeleri ve desen elektroniği <ol><li> PDMS-c davranınUltraviyole (UV) ile oated gofret yüzeyi hidrofilik hale getirmek için 3 dakika boyunca UV lambası (8,9 mW / cm2) kullanılarak / ozon. NOT: hidrofil yüzey PDMS ek katmanların düzgün bir kaplama sunuyor. </li><li> Spincoat poliimid (PI; 2 mi) 5 dakika boyunca 150 ° C&#39;de bir sıcak plaka üzerindeki bir 1,2-mikron kalınlığında tabaka ön fırında oluşturulması için 1 dakika için 4000 rpm&#39;de, pipetleme, gofret kaplanmış PDMS, ve post üzerine 2 saat süre ile 250 ° C&#39;de pişirilir. </li><li> Mevduat krom (Cr) 20 nm kalınlığında bir tabaka oluşturur ve daha sonra elektron ışınlı (e-kiriş) buharlaşma ile 3 mikron kalınlığında bir tabaka oluşturmak için bakır (Cu) yatırmak için (baz basıncı: ~ 1 × 10 -7 Torr , biriktirme basıncı: ~ 1 × 10 -6 Torr, biriktirme hızı: 1-5 Å / s). Evaporatörde gömülü birikim kontrolör arayüzü ile film kalınlığını izleyin. NOT: Cu kalın tabaka cihaz ve ince Cr tabakasının mikro dirençleri elektrik iletkenliğinin yeterli düzeyde sağlarPI ve Cu arasındaki yapışmayı arttırmak için kullanılır. </li><li> 10 sn için 900 rpm&#39;de üç aşamada, 60 saniye boyunca 1100 rpm ve 20 saniye boyunca 4000 rpm&#39;lik bir fotorezist (2 mi) Spincoat ve daha sonra 30 dakika boyunca 75 ° C&#39;de bir sıcak plaka üzerinde onu tedavi. Not: Yukarıda tarif edilen sıralı adımları kalın (&gt; 10 mikron) fotorezist biriktirilmesi için kullanıldı. </li><li> Cu elektronik desenleri (sensörler, fraktal &#39;Peano&#39; tasarım genişliği ve ara bağlantı içinde 35 mikron ile, serpantin açık örgü tasarımı genişliği 50 mm) ile aynı hizaya getirin Si gofret merkezinde UV hizalama kullanarak (güç: 10 mW / sn) poz süresi 25 s ile. Not: fraktal yapılar sadece kıvrımlı özellikleri 14 ile karşılaştırıldığında, üstün mekanik gerilebilirlik elde etmek için kullanılır. </li><li> Bir dakika: (geliştirici ve DI su 2 oranında 1) DI su ile durulayın ve azot ile kuru bir seyreltilmiş baz geliştirici ışığa geliştirin. Bir mikro kullanarak desenleri (Cu fraktalları ve interconnects) kontrol edinkapsam özelliği boyutunu onaylayın ve partikül herhangi bir kusur bulmak. NOT: Herhangi bir istenmeyen kusurları varsa, o zaman aseton / IPA / DI suyla durulayarak ışığa çıkarın. Nitrojen ile kurutulduktan sonra, 1.2.4 den 1.2.6 için adımları tekrarlayın. </li><li> ~ 6 dakika için bir ıslak kimyasal oyma daldırarak silisyum Cu katmanı Etch (10 mi; 1 oranında amonyum persülfat ve su karışımı: 4; 40 ° C 8 nm / sn oranına oyma), durulama DI su ve azot ile kurutun. Herhangi aşırı kazınmış desenleri bir mikroskop kullanılarak desen kontrol edin. NOT: desenler fazla kazınmış, bu cihaz kullanım ve yıkama işlemi sırasında mekanik kırık yol açabilecek özellikleri, istenmeyen keskin kenarlara neden olabilir. Önceki test sonuçları aşırı aşındırma özgün desenleri fazla 20 ~ den% yukarıda belirtilen konuların neden olduğunu gösterdi. </li><li> 300 mTor, güç: 200 W, CF 4 gazı: 5 s basınç, reaktif iyon aşındırma (RIE Cr katmanı Etchccm, O 2 gazı: 10 sccm) 5 dakika. Desen kontrol edin. NOT: Cr tabakasının gravür için, RIE süreci Cu tabaka ile olumsuz tepkiye sebep kimyasal aşındırma ıslak tercih edilir. </li><li> Sırasıyla aseton gofret (10 mi), IPA (10 mi) ve distile su (20 mi) daldırılmasıyla metal katmanların kalmıştır ışığa çıkarın. Ardından, azot ile kurulayın. </li><li> Spincoat PI pipetleme metal tevdi gofret (2 mi), 4000 rpm&#39;de 1 dakika için 5 dakika boyunca 150 ° C&#39;de bir sıcak plaka üzerindeki bir 1,2-mikron kalınlığında tabaka ön fırında oluşturur ve post-Bake için 2 saat boyunca 250 ° C. </li><li> 10 sn için 900 rpm&#39;de üç aşamada, 60 saniye boyunca 1100 rpm ve 20 saniye boyunca 4000 rpm&#39;lik bir fotorezist (2 mi) Spincoat ve daha sonra 30 dakika boyunca 75 ° C&#39;de bir sıcak plaka üzerinde onu tedavi. </li><li> Cu elektronik saklanması PI desenleri hizalayın (sensörler, genişlik ve ara bağlantı içinde 35 mikron ile fraktal &#39;Peano&#39; tasarımı, 250 ile serpantin açık örgü tasarımıpozlama süresi 25 sn 10 mW / sn): UV hizalama (güç kullanarak önceden tanımlanmış Cu fractalların ve ara bağlantı ile genişliği mikron). </li><li> Bir dakika: (geliştirici ve DI su 2 oranında 1) DI su ile durulayın ve azot ile kuru bir seyreltilmiş geliştirici ile ışığa geliştirin. Özellik boyutunu onaylayın ve partikül herhangi bir kusur bulmak için bir mikroskop kullanılarak desen kontrol edin. NOT: Herhangi bir istenmeyen kusurları varsa, o zaman aseton / IPA / DI suyla durulayarak ışığa çıkarın. Nitrojen ile kurutulduktan sonra, 1.2.10 den 1.2.13 adımları tekrarlayın. </li><li> 25 dakika boyunca RIE (20 sccm: 170 mTor, güç: 150 W, O 2 gaz basıncı) ile PI katmanı etch. Desen kontrol edin. </li><li> Sırasıyla aseton gofret (10 mi), IPA (10 mi) ve distile su (20 mi) daldırılmasıyla kalan ışığa çıkarın. Ardından, azot ile kurulayın. </li></ol></li><li> Elastomerik bir membran hazırlama <ol><li> Silikon karışımı (1 kapsül bir 10 g elde edin:1 hacim baz ve sertleştirici oranı) ve kızılötesi kamerayı kullanarak cilt üzerinde sıcaklık değişiminin kontrol ölçümlerini kolaylaştırmaktır birebir hacim oranı, siyah mürekkep 15 ekleyin. NOT: kullanılan silikon (net kapsül kauçuk) cihaza 16 düşük viskoziteli, optik netlik ve elektriksel izolasyon / koruma benzersiz özelliklerini sağlamaktadır. </li><li> 1 dakika için 150 rpm&#39;de bir petri karışımın Spincoat 8 g / O için N oda sıcaklığında 500 um kalınlığında elastomerik bir membran ve tedavi oluşturulması için. Not: Malzeme eşit kalınlığı için düz bir yüzey üzerine yerleştirilmesi gerekir. </li><li> Keskin bir jilet kullanarak x 30 mm 70 mm istenilen boyut içine zarı kesin ve yavaşça petri ayırmak. </li></ol></li><li> Al ve elektronik transferi <ol><li> Suda çözünebilen bir kaset (25 mm x 80 mm) Kesme ve fabrikasyon elektronik desenleri üzerine laminat nazikçe ve 130 ° C&#39;de ocak üzerine koyun3 dakika karıştırıldı. NOT: Sıcaklık yükselmesi yüzeyinden elektronik desen ayrışma yardım Si gofret PDMS katmanı genişletir. </li><li> Elektronik desenleri almak için PDMS / Si gofret hızla bandı çıkarın. </li><li> Yatırın 20 nm e-ışın buharlaştırma yoluyla alınan desenleri 50 nm kalınlığında silisyum dioksit (SiO2) takip Cr (yapışma için) kalın. </li><li> Yüzey aktif hale getirmek için 2 dk için hedeflenen silikon membran üzerinde UV lambası (365 nm, 8,9 mW / cm2) kullanılarak UV / ozon tedavi edin. </li><li> Istenilen konuma banda alınan kalıpları yerleştirmek ve eşit alt tabakaya aşağı desen üst tarafında baskı ekleyerek silikon membran desenleri aktarın. 5 dakika boyunca bandı eritmek için su uygulayın. Not: Malzeme transferi tarif edilen işlem kovalent bağ (Si-O-Si) ile kolaylaştırılır yerleştirilmiş bir silikon dioksid ve UV aktif silikon alt-tabaka arasında 17 </s&gt; yedekleyin. </li><li> Soyma şeridi, 1 dakika boyunca 90 ° C&#39;de bir sıcak plaka üzerinde DI su ve kuru ile yıkayınız. </li></ol></li><li> Bir silikon membran kullanılarak cihazı kapsüllemek <ol><li> (: Baz 1 hacim oranı ve sertleştirici 1) silikon karışımı encapsulating bir 10 g hazırlayın. </li><li> Pedleri kaplama silikon önlemek için alt silikon membran ile van der Waals bağ, bir dikdörtgen PDMS parçasının (22 × 6 × 1 mm 3) kablo temas pedleri örtün. </li><li> 4000 rpm&#39;de silikon karışımı 5 g Spincoat 1 dakika transfer elektroniği 5 mikron kalınlığında bir tabaka oluşturmak için ve daha sonra / Ç için oda sıcaklığında N tedavi. </li></ol></li><li> Veri toplama için esnek şerit kablo bağlayın <ol><li> Temiz bir yüzey yapmak için 3 sn konnektör pedleri, pipetle sıvı çelik akı (0.5 ml), uygulayın. </li><li> Yüksek sıcaklıkta basınçla temas noktalarında üzerinde ince, esnek bir şerit kablo Bond (&gt; 60 ° C). Tipik bir saç straightener kolay kullanım ve bağ bulunmaktadır. Not: Mikro film kablosu silikon transfer metal membran herhangi bir mekanik kırık önlemek için, geleneksel sert lehim teli tercih edilir. </li><li> Dijital multimetre kullanarak elektrik bağlantısını kontrol edin. (: ~ 1 cm arayla mesafe) direnç değeri bir ucu sensör pedi ve film kablonun diğer ucu arasında en az 1 Ohm bekleniyor. </li><li> Aşama 1.6.2 açıklanan aynı strateji ile özelleştirilmiş baskılı devre kartına şerit kablosunun diğer ucunu Bond. </li><li> Dijital multimetre kullanarak elektrik bağlantısını kontrol edin. </li><li> PCB üzerinde geleneksel telleri lehim ile veri toplama donanımı ile bağlayın. </li></ol></li></ol> 2. Klinik Test <ol><li> Bir dezenfektan solüsyon kullanarak Aygıtı temizleme <ol><li> (:, Su ve çözelti 1 lik hacim oranında 40) seyreltik bir dezenfektan çözeltisi 205 g hazırlayın. </li><li> Spreycihazda çözeltisi (10 g) ve 10 dakika boyunca bekletin. NOT: seyreltildi dezenfektan temizleyici oda sıcaklığında saklanabilir. </li><li> Üç kez su ile durulayın ve temiz dokuları ile kurulayın. </li></ol></li><li> Cihaz test için ekipman bir dizi kurmak <ol><li> Hazırlayın ve bir akım kaynağı, bir çoklayıcı ve veri kayıt için bir dizüstü bilgisayarda yüklü özel yazılımı ile bir kilit-amplifikatör bağlayın. </li><li> Bir tripod üzerinde bir kızılötesi kamera yerleştirin ve referans olarak termografi için bir hedef nesneye odaklanın. </li><li> Bir kilit-amplifikatör kadar ayarlayın sistem parametreleri ısı iletkenliğini ölçmek için (frekans: 1 &amp; 3 Hz; zaman sabiti: 3 ve 1 saniye; duyarlılık: 1 mV; dinamik rezerv: Yüksek rezerv) ve sıcaklık (frekans: 997 Hz; zamanı sabit: 300 msn; duyarlılık: 2 mV; dinamik rezerv: düşük gürültü) uygulanan sabit akım (2 mA ile). </li><li> Mikroüretim ve transfer baskı tarafından hazırlanan ve yaranın üzerine monte edilmiş, iki yara cihazlarını bağlayın veSağ hastanın verileri kaydetmeden önce çoklayıcı kontralateral siteleri. </li></ol></li><li> Telaffuz sıcaklık ve ısı iletkenliği NOT: veri toplama yazılımı uzaktan kilit-in gerçek zamanlı veri izleme ve kaydetme için amplifikatörü kontrol edebilirsiniz, hangi ölçüye edilir. Sıcaklık ölçümü, her bir veri noktası 20 sn için, her 300 ms&#39;den ölçülür. İlk 10 saniye sonraki 10 saniye için veri grubu, sırasıyla, ortalama sıcaklık değerinin ve standart sapmayı hesaplamak için kullanılır. Kaydedilen veriler daha sonra kızılötesi termografi verilerle karşılaştırma için bir grafik çizmek için kullanılan bir virgülle ayrılmış değer dosyası olarak kaydedilir. Isı iletkenlik ölçümünde, 3Ω sinyalleri doğrudan o analitik ısı iletkenliğini hesaplamak için kullanılan donanım ekran (amplifikatör), okunur. <ol><li> Yavaşça antiseptik alkol kullanarak cilt üzerinde cihaz uygulama siteleri 10 mendil ovalayın. </li><li> 2.3.2) hafifçe yumuşak bağ kolaylaştırmak için parmakları ile cilde cihazı basarak istenilen cilt yerle ilgili iki cihaz Laminat: cerrahi yara sitesinde bir ve bir referans olarak kontralateral yere başka. </li><li> Veri toplama başlatarak cihazın ısı iletkenliği ile de ilişkilendirilebilecektir elektrik gerilimi (3Ω) ölçün. </li><li> Cilde cihazın konformal temas doğrulamak için elde edilen verilerin değerlendirilmesi; Anormal değer (&lt;0.1 W / mK) cihazın kötü temasını gösterir. </li><li> Özel yazılım sayesinde sıcaklık dağılımı ve kayıt verileri belirlemek için elektrik direnci ölçün. </li><li> Cilt üzerinde iki cihazın optik ve kızılötesi görüntülerin alın. </li><li> Yara cihazına (2.3.5) kaydedilen verilerle IR görüntüleri sıcaklık değerlerini karşılaştırın. Özelleştirilmiş e-tablodaki sütunları ayırmak için her iki değerleri ekleyin. </li></ol></li><li> Kaydedilen verileri analiz <ol><li> Kaydedilen verileri dışaotomatik cihazdaki sensörler bir diziden sıcaklık ve ısı iletkenliğini hesaplamak için şablon özelleştirilmiş. </li><li> Bir ay boyunca karşılaştırmak için veri (sıcaklık ve farklı bir zaman ölçeğinde sensör konumuna göre ısı iletkenliği) (dört gün 1, 3, 15 üzerinde veri setleri ve 30) çizilir. </li><li> Sıcaklık ve zamana göre ısı iletkenlik verileri bir dizi karşılaştırarak verileri analiz; Ani yükselti ile değerler veya yara sitelerinde yara iyileşmesi faz ve / veya beklenmeyen anormallik değişikliğini anlatmak bırakın. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Dargaville, T. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensors+and+imaging+for+wound+healing:+A+review.">Sensors and imaging for wound healing: A review.</a> Biosens Bioelectron. 41, 30-42 (2013).</li><li>Panuncialman, J., Hammerman, S., Carson, P., Falanga, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wound+edge+biopsy+sites+in+chronic+wounds+heal+rapidly+and+do+not+result+in+delayed+wound+healing.">Wound edge biopsy sites in chronic wounds heal rapidly and do not result in delayed wound healing.</a> J Invest Dermatol. 129, S47-S47 (2009).</li><li>Hess, C. T., Kirsner, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Orchestrating Wound Healing: Assessing and Preparing the Wound Bed. Adv Skin Wound Care. 16 (5), 246-257 (2003).</li><li>Lange-Asschenfeldt, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applicability+of+confocal+laser+scanning+microscopy+for+evaluation+and+monitoring+of+cutaneous+wound+healing.">Applicability of confocal laser scanning microscopy for evaluation and monitoring of cutaneous wound healing.</a> J Biomed Opt. 17 (7), (2012).</li><li>Crane, N. J., Elster, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vibrational+spectroscopy:+a+tool+being+developed+for+the+noninvasive+monitoring+of+wound+healing.">Vibrational spectroscopy: a tool being developed for the noninvasive monitoring of wound healing.</a> J Biomed Opt. 17 (7), (2012).</li><li>Jeong, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Materials+and+Optimized+Designs+for+Human-Machine+Interfaces+Via+Epidermal+Electronics.">Materials and Optimized Designs for Human-Machine Interfaces Via Epidermal Electronics.</a> Adv Mater. 25 (47), 6839-6846 (2013).</li><li>Kim, D. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epidermal+Electronics.">Epidermal Electronics.</a> Science. 333 (6044), 838-843 (2011).</li><li>Webb, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrathin+conformal+devices+for+precise+and+continuous+thermal+characterization+of+human+skin+(vol+12,+pg+938).">Ultrathin conformal devices for precise and continuous thermal characterization of human skin (vol 12, pg 938).</a> Nat Mater. 12, 1078-1078 (2013).</li><li>Yeo, W. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multifunctional+Epidermal+Electronics+Printed+Directly+Onto+the+Skin.">Multifunctional Epidermal Electronics Printed Directly Onto the Skin.</a> Adv Mater. 25 (20), 2773-2778 (2013).</li><li>Hattori, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multifunctional+skin-like+electronics+for+quantitative,+clinical+monitoring+of+cutaneous+wound+healing.">Multifunctional skin-like electronics for quantitative, clinical monitoring of cutaneous wound healing.</a> Adv Healthc Mater. 3 (10), 1597-1607 (2014).</li><li>Guo, S., DiPietro, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Factors+Affecting+Wound+Healing.">Factors Affecting Wound Healing.</a> J Dent Res. 89 (3), 219-229 (2010).</li><li>Matzeu, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skin+temperature+monitoring+by+a+wireless+sensor.">Skin temperature monitoring by a wireless sensor.</a> Ieee Ind Elec. , 3533-3535 (2011).</li><li>Cahill, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal-Conductivity+Measurement+from+30-K+to+750-K+-+the+3-Omega+Method.">Thermal-Conductivity Measurement from 30-K to 750-K - the 3-Omega Method.</a> Rev Sci Instrum. 61 (2), 802-808 (1990).</li><li>Fan, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fractal+Design+Concepts+for+Stretchable+Electronics.">Fractal Design Concepts for Stretchable Electronics.</a> Nature Commun. 5 (3266), (2013).</li><li>Song, Y. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+cameras+with+designs+inspired+by+the+arthropod+eye.">Digital cameras with designs inspired by the arthropod eye.</a> Nature. 497 (7447), 95-99 (2013).</li><li>Jeong, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capacitive+Epidermal+Electronics+for+Electrically+Safe,+Long-Term+Electrophysiological+Measurements.">Capacitive Epidermal Electronics for Electrically Safe, Long-Term Electrophysiological Measurements.</a> Adv Healthc Mater. 3 (5), 642-648 (2013).</li><li>Zhang, Y. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+and+Theoretical+Studies+of+Serpentine+Microstructures+Bonded+To+Prestrained+Elastomers+for+Stretchable+Electronics.">Experimental and Theoretical Studies of Serpentine Microstructures Bonded To Prestrained Elastomers for Stretchable Electronics.</a> Adv Funct Mater. 24 (14), 2028-2037 (2014).</li><li>Carlson, A., Bowen, A. M., Huang, Y. G., Nuzzo, R. G., Rogers, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transfer+Printing+Techniques+for+Materials+Assembly+and+Micro/Nanodevice+Fabrication.">Transfer Printing Techniques for Materials Assembly and Micro/Nanodevice Fabrication.</a> Adv Mater. 24 (39), 5284-5318 (2012).</li><li>Yeo, W. H., Webb, R. C., Lee, W., Jung, S., Rogers, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bio-integrated+electronics+and+sensor+systems.">Bio-integrated electronics and sensor systems.</a> Proc Spie. 8725, (2013).</li><li>Chung, H. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+Releasable+Single-Crystal+Silicon&#8211;Metal+Oxide+Field-Effect+Devices+and+Their+Deterministic+Assembly+on+Foreign+Substrates.">Fabrication of Releasable Single-Crystal Silicon&#8211;Metal Oxide Field-Effect Devices and Their Deterministic Assembly on Foreign Substrates.</a> Adv Funct Mater. 21 (16), 3029-3036 (2011).</li><li>Kim, H. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unusual+strategies+for+using+indium+gallium+nitride+grown+on+silicon+(111)+for+solid-state+lighting.">Unusual strategies for using indium gallium nitride grown on silicon (111) for solid-state lighting.</a> Proc Natl Acad Sci U.S.A. 108 (25), 10072-10077 (2011).</li><li>Padilla-Medina, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+technique+for+acne+treatments+based+on+statistical+parameters+of+skin+thermal+images.">Assessment technique for acne treatments based on statistical parameters of skin thermal images.</a> J Biomed Opt. 19 (4), 046019-046019 (2014).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

This article highlights the methods and protocols to fabricate a conformal, skin-like electronics system that enables conformal lamination near the wound tissues, which offers quantitative measurement of skin temperature and thermal conductivity mapping on the skin. 
The key features include the utilization of novel techniques of materials transfer printing and hard-soft materials integration to design and develop the flexible/stretchable, soft electronic device. The use of biocompatible, elec...

Klinik çalışma ve biyomedikal araştırmalarda, yara iyileşmesinin izlenmesi yaralar 1,2 doku morfolojik değişim histolojik değerlendirilmesine dayanmaktadır invaziv yöntem üzerinde odaklanmıştır. Son zamanlarda, elektronik teknolojilerindeki hızlı gelişmeler görsel dijital görüntüleme 3,4 veya konfokal tarama mikroskobu ve spektroskopi 4,5 vasıtasıyla yara iyileşme sürecini incelemek yüksek hassasiyetli görüntüleme ve analiz araçları geliştirilmesini sağlamak. Ancak, bu görüntüleme teknikleri yüksek maliyet, karmaşık bir optik aletler ve işlemleri gerektirir, ve daha da önemlisi, hasta test sırasında hareketsiz hale gerekir. Bu nedenle, daha doğru, yara yönetimini sağlamak üzere, kolay kullanım, non-invazif, niceliksel, ucuz ve çok işlevli yeni cihaz ve sistemler için, bir ihtiyaç vardır. Burada, sıcaklık ve termal Condu hassas, gerçek zamanlı haritalama sağlayan bir deri gibi elektronik sistemi tanıtmakctivity invaziv olmayan cihazın konformal laminasyon yoluyla Yaralı sitelerde ısıtma kesin bir seviyesi sağlar. Bu cihaz epidermis 6-9 teknolojisi, mekanik ve malzeme özelliklerine uyacak şekilde tasarlanmış deri monte epidermal elektronik sistemler (büküm sertliği, toplam kalınlığı, etkili modüllerden ve kütle yoğunluğu) sınıfını sunuyor. Cihaz bir biyouyumlu, cilt dostu, su geçirmez tasarlanmış ve yıkanmış ve hastalar 10 klinik uygulamalar için dezenfekte edilebilir, yeniden kullanılabilir şeklidir. Yara dokuları yakınına monte konformal elektronik cihaz hidrasyon korelasyon sıcaklık 8 ve ısıl iletkenlik 13 kantitatif kayıt yoluyla, yaraya 11,12 kan akımının artması ve enzimatik reaksiyonların neden olduğu inflamasyon fazı (yara iyileşme sürecinin bir), yakalar . Deneysel ve sayısal çalışmalar accommod için en uygun mekanik tasarımı belirleyenDoğal hareketleri yedik ve mekanik kırık olmadan suşları uygulanan ve yüksek sadakat sinyallerin edinme sunan cilt yüzeyinde conformally laminantlar cilt gibi elektronik mekanik germe altında yatan fizik yakalamak. Bu makalede açıklanan protokoller cihaz temizliği, klinik ortamda ekipman kurulumu ve deri yaraların üzerine sıcaklık ve ısı iletkenlik kantitatif izlenmesi için klinik uygulamalar dahil hazırlık test, deri gibi elektronik sistemler için mikrofabrikasyon yöntemlerini sunuyoruz.

<table><tbody><tr><td>3&quot; Silicon wafer</td><td>University Wafer, USA</td><td></td><td>Use as carrier to fabricate the device</td></tr><tr><td>Acetone</td><td>Fisher Scientific, USA</td><td>A18-1</td><td>Use to clean a wafer and to remove photoresist</td></tr><tr><td>Isopropanol (IPA)</td><td>Fisher Scientific, USA</td><td>A459-1</td><td>Use to clean a wafer</td></tr><tr><td>AZ4620 photoresist</td><td>AZ Electrionic Materials, USA</td><td></td><td>Use to make patterns on metals and polymers</td></tr><tr><td>AZ400K developer</td><td>AZ Electrionic Materials, USA</td><td></td><td>Use to develop AZ4620 photoresist</td></tr><tr><td>Chromium etchant</td><td>Transene, USA</td><td>1020AC</td><td>Use to etch Cr layer of device</td></tr><tr><td>Copper etchant</td><td>Transene, USA</td><td>ASP-100</td><td>Use to etch Cu layer of device</td></tr><tr><td>Sylgard 184 Silicone Elastomer Kit (PDMS)</td><td>Dow Corning, USA</td><td>39100000</td><td>Use as a substrate for &#039;dry&#039; retrieval</td></tr><tr><td>PI2545 polyimide</td><td>HD MicroSystem, USA</td><td></td><td>Use to encapsulate metal layer</td></tr><tr><td>Solaris</td><td>Smooth-On, USA</td><td></td><td>Use as substrate and to encapsulate device</td></tr><tr><td>Petridish</td><td>Carolina, USA</td><td>741255</td><td>Use as mold to make substrate</td></tr><tr><td>Water-Soluble Wave Solder Tape 5414</td><td>3M, USA</td><td>AM000000217</td><td>Use to retrive device from PDMS layer</td></tr><tr><td>High Activity Liquid Stainless Steel Flux</td><td>Worthington, USA</td><td>331929</td><td>Use to remove oxidation layer on Cu</td></tr><tr><td>Flexible, micro-film cable</td><td>Elform, USA</td><td></td><td>Use to make the electrical connection between the electronic device and the data acquisition system</td></tr><tr><td>pH Neutral Cleaner</td><td>Australian Gold, USA</td><td></td><td>Use as disinfectant solution to clean device in clinical testing</td></tr><tr><td>Solder</td><td>Kester, USA</td><td>24-6337-9703</td><td>Use as material to solder hard wires</td></tr><tr><td>Ultraviolet lamp</td><td>Cole-Parmer, USA</td><td>97600-00</td><td>Use to activate PDMS layer as hydrophilic surface</td></tr><tr><td>Multiplexer</td><td>FixYourBoard, USA</td><td>U802</td><td>Use to acquire measurements from six sensing components&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>DC/AC current source</td><td>Keithley, USA</td><td>6221</td><td>Use to supply current</td></tr><tr><td>SMD Digital Hot Air Rework Station</td><td>Aoyue, China</td><td>968A+</td><td>Use to solder hard wires, to electrically connect between the device and external instruments</td></tr><tr><td>Infrared camera</td><td>FLIR, USA</td><td>435-0001-01-00</td><td>Use to take infrared images in experiment</td></tr><tr><td>Digital multimeter</td><td>Fluke, USA</td><td>117</td><td>Use to check electrical connection</td></tr><tr><td>Lock-in amplifier</td><td>Stanford Research System, USA</td><td>SR830</td><td>Use to perform four-point-probe-measurement</td></tr><tr><td>Electron beam evaporator</td><td>9 scale Vacuum Products, USA</td><td></td><td>Use to deposit thin films (Cu and SiO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;)</td></tr></tbody></table>

fabrication and characterization of a conformal skin-like electronic system for quantitative, cutaneous wound management

Recent advances in the development of electronic technologies and biomedical devices offer opportunities for non-invasive, quantitative assessment of cutaneous wound healing on the skin. Existing methods, however, still rely on visual inspections through various microscopic tools and devices that normally include high-cost, sophisticated systems and require well trained personnel for operation and data analysis. Here, we describe methods and protocols to fabricate a conformal, skin-like electronics system that enables conformal lamination to the skin surface near the wound tissues, which provides recording of high fidelity electrical signals such as skin temperature and thermal conductivity. The methods of device fabrication provide details of step-by-step preparation of the microelectronic system that is completely enclosed with elastomeric silicone materials to offer electrical isolation. The experimental study presents multifunctional, biocompatible, waterproof, reusable, and flexible/stretchable characteristics of the device for clinical applications. Protocols of clinical testing provide an overview and sequential process of cleaning, testing setup, system operation, and data acquisition with the skin-like electronics, gently mounted on hypersensitive, cutaneous wound and contralateral tissues on patients.

Şekil 1 hastada kantitatif, deri yara yönetimi için tasarlanmış konformal, deri gibi elektronik sistemin özelliklerine genel bir bakış sunar. Çok fonksiyonlu elektronik cihaz mikro fraktal yapılar 3,14 oluşur ve ipliksi serpantin olağanüstü mekanik gerilebilirliğe ve bükülebilirliğini sunan ince elastomerik membran üzerinde 9,17 izler. Tamamen silikon katmanları tarafından alınmış uyumlu cihaz yalnız van der Waals etkileşimleri aracılığıyla cilt üzeri...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication and Characterization of a Conformal Skin-like Electronic System for Quantitative, Cutaneous Wound Management at JoVE.com

Fabrication and Characterization of a Conformal Skin-like Electronic System for Quantitative, Cutaneous Wound Management

This article presents methods to fabricate and characterize a conformal, skin-like electronic system and protocols for the use in clinical applications, particularly on cutaneous wound management.

Kantitatif, Deri Yara Yönetimi için bir konformal Cilt benzeri elektronik Sistemi İmalat ve Karakterizasyonu

Recent advances in the development of electronic technologies and biomedical devices offer opportunities for non-invasive, quantitative assessment of ...

fabrication-characterization-conformal-skin-like-electronic-system

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Bioengineering

8.8K Görüntüleme.  Virginia Commonwealth University. This article presents methods to fabricate and characterize a conformal, skin-like electronic system and protocols for the use in clinical applications, particularly on cutaneous wound management. 

Video: Fabrication and Characterization of a Conformal Skin-like Electronic System for Quantitative, Cutaneous Wound Management

Hollow Microneedle-based Sensor for Multiplexed Transdermal Electrochemical Sensing

The development of a minimally invasive multiplexed monitoring system for rapid analysis of biologically-relevant molecules could offer individuals suffering from chronic medical conditions facile assessment of their immediate physiological state. Furthermore, it could serve as a research tool for analysis of complex, multifactorial medical conditions. In order for such a multianalyte sensor to be realized, it must be minimally invasive, sampling of interstitial fluid must occur without pain or harm to the user, and analysis must be rapid as well as selective.
Initially developed for pain-free drug delivery, microneedles have been used to deliver vaccines and pharmacologic agents (e.g., insulin) through the skin.1-2 Since these devices access the interstitial space, microneedles that are integrated with microelectrodes can be used as transdermal electrochemical sensors. Selective detection of glucose, glutamate, lactate, hydrogen peroxide, and ascorbic acid has been demonstrated using integrated microneedle-electrode devices with carbon fibers, modified carbon pastes, and platinum-coated polymer microneedles serving as transducing elements.3-7,8
This microneedle sensor technology has enabled a novel and sophisticated analytical approach for in situ and simultaneous detection of multiple analytes. Multiplexing offers the possibility of monitoring complex microenvironments, which are otherwise difficult to characterize in a rapid and minimally invasive manner. For example, this technology could be utilized for simultaneous monitoring of extracellular levels of, glucose, lactate and pH,9 which are important metabolic indicators of disease states7,10-14 (e.g., cancer proliferation) and exercise-induced acidosis.15

This article details the construction of a multiplexed microneedle-based sensor. The device is being developed for in situ sampling and electrochemical analysis of multiple analytes in a rapid and selective manner. We envision clinical medicine and biomedical research uses for these microneedle-based sensors.

Multiplexed Transdermal Elektrokimyasal Algılama Hollow microneedle tabanlı Sensör

The development of a minimally invasive multiplexed monitoring system for rapid analysis of biologically-relevant molecules could offer individuals ...

Biyomühendislik

Bridging the Bio-Electronic Interface with Biofabrication

Advancements in lab-on-a-chip technology promise to revolutionize both research and medicine through lower costs, better sensitivity, portability, and higher throughput. The incorporation of biological components onto biological microelectromechanical systems (bioMEMS) has shown great potential for achieving these goals. Microfabricated electronic chips allow for micrometer-scale features as well as an electrical connection for sensing and actuation. Functional biological components give the system the capacity for specific detection of analytes, enzymatic functions, and whole-cell capabilities. Standard microfabrication processes and bio-analytical techniques have been successfully utilized for decades in the computer and biological industries, respectively. Their combination and interfacing in a lab-on-a-chip environment, however, brings forth new challenges. There is a call for techniques that can build an interface between the electrode and biological component that is mild and is easy to fabricate and pattern.
Biofabrication, described here, is one such approach that has shown great promise for its easy-to-assemble incorporation of biological components with versatility in the on-chip functions that are enabled. Biofabrication uses biological materials and biological mechanisms (self-assembly, enzymatic assembly) for bottom-up hierarchical assembly. While our labs have demonstrated these concepts in many formats 1,2,3, here we demonstrate the assembly process based on electrodeposition followed by multiple applications of signal-based interactions. The assembly process consists of the electrodeposition of biocompatible stimuli-responsive polymer films on electrodes and their subsequent functionalization with biological components such as DNA, enzymes, or live cells 4,5. Electrodeposition takes advantage of the pH gradient created at the surface of a biased electrode from the electrolysis of water 6,7,. Chitosan and alginate are stimuli-responsive biological polymers that can be triggered to self-assemble into hydrogel films in response to imposed electrical signals 8. The thickness of these hydrogels is determined by the extent to which the pH gradient extends from the electrode. This can be modified using varying current densities and deposition times 6,7. This protocol will describe how chitosan films are deposited and functionalized by covalently attaching biological components to the abundant primary amine groups present on the film through either enzymatic or electrochemical methods 9,10. Alginate films and their entrapment of live cells will also be addressed 11. Finally, the utility of biofabrication is demonstrated through examples of signal-based interaction, including chemical-to-electrical, cell-to-cell, and also enzyme-to-cell signal transmission. 
Both the electrodeposition and functionalization can be performed under near-physiological conditions without the need for reagents and thus spare labile biological components from harsh conditions. Additionally, both chitosan and alginate have long been used for biologically-relevant purposes 12,13. Overall, biofabrication, a rapid technique that can be simply performed on a benchtop, can be used for creating micron scale patterns of functional biological components on electrodes and can be used for a variety of lab-on-a-chip applications.

This article describes a biofabrication approach: deposition of stimuli-responsive polysaccharides in the presence of biased electrodes to create biocompatible films which can be functionalized with cells or proteins. We demonstrate a bench-top strategy for the generation of the films as well as their basic uses for creating interactive biofunctionalized surfaces for lab-on-a-chip applications.

Biofabrication ile Bio-Elektronik Arayüz Bridging

Advancements in lab-on-a-chip technology promise to revolutionize both research and medicine through lower costs, better sensitivity, portability, and ...

A Full Skin Defect Model to Evaluate Vascularization of Biomaterials In Vivo

Insufficient vascularization is considered to be one of the main factors limiting the clinical success of tissue-engineered constructs. In order to evaluate new strategies that aim at improving vascularization, reliable methods are required to make the in-growth of new blood vessels into bio-artificial scaffolds visible and quantify the results. Over the past couple of years, our group has introduced a full skin defect model that enables the direct visualization of blood vessels by transillumination and provides the possibility of quantification through digital segmentation. In this model, one surgically creates full skin defects in the back of mice and replaces them with the material tested. Molecules or cells of interest can also be incorporated in such materials to study their potential effect. After an observation time of one&#8217;s own choice, materials are explanted for evaluation. Bilateral wounds provide the possibility of making internal comparisons that minimize artifacts among individuals as well as of decreasing the number of animals needed for the study. In comparison to other approaches, our method offers a simple, reliable and cost effective analysis. We have implemented this model as a routine tool to perform high-resolution screening when testing vascularization of different biomaterials and bio-activation approaches.

A Full Skin Defect Model to Evaluate Vascularization of Biomaterials In Vivo

Vascularization is key to approaches in successful tissue engineering. Therefore, reliable technologies are required to evaluate the development of vascular networks in tissue-constructs. Here we present a simple and cost-effective method to visualize and quantify vascularization in vivo.

A Tam Cilt Hata Modeli Biyomateryallerin vaskülarizasyonunu değerlendirin<em&gt; In Vivo</em

Insufficient vascularization is considered to be one of the main factors limiting the clinical success of tissue-engineered constructs. In order to ...

Generation of a Three-dimensional Full Thickness Skin Equivalent and Automated Wounding

In vitro models are a cost effective and ethical alternative to study cutaneous wound healing processes. Moreover, by using human cells, these models reflect the human wound situation better than animal models. Although two-dimensional models are widely used to investigate processes such as cellular migration and proliferation, models that are more complex are required to gain a deeper knowledge about wound healing. Besides a suitable model system, the generation of precise and reproducible wounds is crucial to ensure comparable results between different test runs. In this study, the generation of a three-dimensional full thickness skin equivalent to study wound healing is shown. The dermal part of the models is comprised of human dermal fibroblast embedded in a rat-tail collagen type I hydrogel. Following the inoculation with human epidermal keratinocytes and consequent culture at the air-liquid interface, a multilayered epidermis is formed on top of the models. To study the wound healing process, we additionally developed an automated wounding device, which generates standardized wounds in a sterile atmosphere.

The goal of this protocol is to build up a three-dimensional full thickness skin equivalent, which resembles natural skin. With a specifically constructed automated wounding device, precise and reproducible wounds can be generated under maintenance of sterility.

Üç-boyutlu Tam Kalınlığı Deri Üretimi Eşdeğer ve Otomatik Yaralama

In vitro models are a cost effective and ethical alternative to study cutaneous wound healing processes. Moreover, by using human cells, these models ...

A Simple and Scalable Fabrication Method for Organic Electronic Devices on Textiles

Today, wearable electronics devices combine a large variety of functional, stretchable, and flexible technologies. However, in many cases, these devices cannot be worn under everyday conditions. Therefore, textiles are commonly considered the best substrate to accommodate electronic devices in wearable use. In this paper, we describe how to selectively pattern organic electroactive materials on textiles from a solution in an easy and scalable manner. This versatile deposition technique enables the fabrication of wearable organic electronic devices on clothes.

In this paper, we present a protocol to selectively deposit organic materials on textiles, which allows for the direct integration of organic electronic devices with wearables. The fabricated devices can be fully integrated in textiles, respecting their mechanical appearance and enabling sensing capabilities.

Tekstil Organik Elektronik Cihazlar Basit ve Ölçeklenebilir Fabrikasyon Yöntemi

Today, wearable electronics devices combine a large variety of functional, stretchable, and flexible technologies. However, in many cases, these devices ...

Human Ex vivo Wound Model and Whole-Mount Staining Approach to Accurately Evaluate Skin Repair

Chronic non-healing wounds, which primarily affect the elderly and diabetic, are a significant area of clinical unmet need. Unfortunately, current chronic wound treatments are inadequate, while available pre-clinical models poorly predict the clinical efficacy of new therapies. Here we describe a high throughput, pre-clinical model to assess multiple aspects of the human skin repair response. Partial thickness wounds were created in human ex vivo skin and cultured across a healing time course. Skin wound biopsies were collected in fixative for the whole-mount staining procedure. Fixed samples were blocked and incubated in primary antibody, with detection achieved via fluorescently conjugated secondary antibody. Wounds were counterstained and imaged via confocal microscopy before calculating percentage wound closure (re-epithelialization) in each biopsy. Applying this protocol, we reveal that 2 mm excisional wounds created in healthy donor skin are fully re-epithelialized by day 4-5 post-wounding. On the contrary, closure rates of diabetic skin wounds are significantly reduced, accompanied by perturbed barrier reformation. Combining human skin wounding with a novel whole-mount staining approach allows a rapid and reproducible method to quantify ex vivo wound repair. Collectively, this protocol provides a valuable human platform to evaluate the effectiveness of potential wound therapies, transforming pre-clinical testing and validation.

Here we demonstrate an optimized technique for assessing wound repair using ex vivo human skin combined with a whole-mount staining approach. This methodology provides a pre-clinical platform for the evaluation of potential wound therapies.

Cilt Onarımını Doğru Değerlendirmek için İnsan Ex vivo Yara Modeli ve Tam Montajlı Boyama Yaklaşımı

Chronic non-healing wounds, which primarily affect the elderly and diabetic, are a significant area of clinical unmet need. Unfortunately, current chronic ...

Gelişim Biyolojisi

Generation of Self-assembled Vascularized Human Skin Equivalents

Human skin equivalents (HSEs) are tissue engineered constructs that model epidermal and dermal components of human skin. These models have been used to study skin development, wound healing, and grafting techniques. Many HSEs continue to lack vasculature and are additionally analyzed through post-culture histological sectioning which limits volumetric assessment of the structure. Presented here is a straightforward protocol utilizing accessible materials to generate vascularized human skin equivalents (VHSE); further described are volumetric imaging and quantification techniques of these constructs. Briefly, VHSEs are constructed in 12 well culture inserts in which dermal and epidermal cells are seeded into rat tail collagen type I gel. The dermal compartment is made up of fibroblast and endothelial cells dispersed throughout collagen gel. The epidermal compartment is made up of keratinocytes (skin epithelial cells) that differentiate at the air-liquid interface. Importantly, these methods are customizable based on needs of the researcher, with results demonstrating VHSE generation with two different fibroblast cell types: human dermal fibroblasts (hDF) and human lung fibroblasts (IMR90s). VHSEs were developed, imaged through confocal microscopy, and volumetrically analyzed using computational software at 4- and 8-week timepoints. An optimized process to fix, stain, image, and clear VHSEs for volumetric examination is described. This comprehensive model, imaging, and analysis techniques are readily customizable to the specific research needs of individual labs with or without prior HSE experience.

The goal of this protocol is to describe the generation and volumetric analysis of vascularized human skin equivalents using accessible and simple techniques for long term culture. To the extent possible, the rationale for steps is described to allow researchers the ability to customize based on their research needs.

Kendi Kendine Monte Edilmiş Vaskülerleştirilmiş İnsan Derisi Eşdeğerlerinin Üretimi

Human skin equivalents (HSEs) are tissue engineered constructs that model epidermal and dermal components of human skin. These models have been used to ...

Generation of a Simplified Three-Dimensional Skin-on-a-chip Model in a Micromachined Microfluidic Platform

This work presents a new, cost-effective, and reliable microfluidic platform with the potential to generate complex multilayered tissues. As a proof of concept, a simplified and undifferentiated human skin containing a dermal (stromal) and an epidermal (epithelial) compartment has been modelled. To accomplish this, a versatile and robust, vinyl-based device divided into two chambers has been developed, overcoming some of the drawbacks present in microfluidic devices based on polydimethylsiloxane (PDMS) for biomedical applications, such as the use of expensive and specialized equipment or the absorption of small, hydrophobic molecules and proteins. Moreover, a new method based on parallel flow was developed, enabling the in situ deposition of both the dermal and epidermal compartments. The skin construct consists of a fibrin matrix containing human primary fibroblasts and a monolayer of immortalized keratinocytes seeded on top, which is subsequently maintained under dynamic culture conditions. This new microfluidic platform opens the possibility to model human skin diseases and extrapolate the method to generate other complex tissues.

Here, we present a protocol to generate a three-dimensional simplified and undifferentiated skin model using a micromachined microfluidic platform. A parallel flow approach allows the in situ deposition of a dermal compartment for the seeding of epithelial cells on top, all controlled by syringe pumps.

Mikromakine Mikroakışkan Platformda Basitleştirilmiş Üç Boyutlu Çip Üzerinde Cilt Modeli Üretimi

This work presents a new, cost-effective, and reliable microfluidic platform with the potential to generate complex multilayered tissues. As a proof of ...

Conformable Wearable Electrodes: From Fabrication to Electrophysiological Assessment

Wearable electronic devices are becoming key players in monitoring the body signals predominantly altered during physical activity tracking. Considering the growing interest in telemedicine and personalized care driven by the rise of the Internet of Things era, wearable sensors have expanded their field of application into healthcare. To ensure the collection of clinically relevant data, these devices need to establish conformable interfaces with the human body to provide high-signal-quality recordings and long-term operation. To this end, this paper presents a method to easily fabricate conformable thin tattoo- and soft textile-based sensors for their application as wearable organic electronic devices in a broad spectrum of surface electrophysiological recordings. 
The sensors are developed through a cost-effective and scalable process of cutaneous electrode patterning using poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS), the most popular conductive polymer in bioelectronics, on off-the-shelf, wearable substrates. This paper presents key steps in electrode characterization through impedance spectroscopy to investigate their performance in signal transduction when coupled with the skin. Comparative studies are required to position the performance of novel sensors with respect to the clinical gold standard. To validate the fabricated sensors' performance, this protocol shows how to perform various biosignal recordings from different configurations through a user-friendly and portable electronic setup in a laboratory environment. This methods paper will allow multiple experimental initiatives to advance the current state of the art in wearable sensors for human body health monitoring.

Two recent technologies-tattoo and textiles-have demonstrated promising results in cutaneous sensing. Here, we present the fabrication and evaluation methods of tattoo and textile electrodes for cutaneous electrophysiological sensing. These electronic interfaces made of conductive polymers outperform the existing standards in terms of comfort and sensitivity.

Uyumlu Giyilebilir Elektrotlar: İmalattan Elektrofizyolojik Değerlendirmeye.

Wearable electronic devices are becoming key players in monitoring the body signals predominantly altered during physical activity tracking. Considering ...

Development of a Benchtop Model for Evaluating the Compatibility of Wound Dressing Materials with Negative Pressure Wound Therapy Systems

Negative pressure wound therapy (NPWT) systems facilitate wound healing by applying sub-atmospheric pressure to the wound bed, which promotes granulation tissue formation and reduces inflammation. Wound dressings can be used with these systems to enhance healing; however, the effects of dressings on NPWT device performance are challenging to assess. The purpose of this study was to develop a benchtop flesh analog model for testing the compatibility of wound dressing materials with NPWT devices. In this study, a chitosan-based advanced wound care device was evaluated for its effects on NPWT performance under maximum and minimum therapy pressures. The goal was to use the model to compare pressure readings and fluid collection for samples with and without the chitosan wound care device. The benchtop model was constructed using a plastic box connected to multiple pressure gauges. A circular defect was created on a piece of pork belly, used as the flesh analog, and inserted into the box. The defect was filled with standard NPWT foam or foam combined with the wound dressing. Simulated body fluid containing bovine serum was added to the box, which was then tested at either maximum (-200 mmHg) or minimum (-25 mmHg) pressures for 72 h. Pressure and fluid collection were recorded every 12 h. The NPWT system successfully maintained pressure over the 72 h test period, both with and without the test dressings. The addition of the wound dressings did not impact fluid collection. The test box proved effective as a benchtop model, as it could be sealed and maintained vacuum conditions over the 72 h testing period. This model successfully demonstrated its utility in evaluating the compatibility of wound dressing materials with NPWT systems.

This study presents a benchtop model designed to evaluate the compatibility of wound dressing materials with negative pressure wound therapy systems by assessing pressure and fluid collection over 72 h under continuous and intermittent pressure settings.

Yara Örtü Malzemelerinin Negatif Basınçlı Yara Tedavi Sistemleri ile Uyumluluğunun Değerlendirilmesi İçin Tezgah Üstü Model Geliştirilmesi

Negative pressure wound therapy (NPWT) systems facilitate wound healing by applying sub-atmospheric pressure to the wound bed, which promotes granulation ...