Published January 23, 2019 | Version v1
Publication Open

Carbon fiber based electrochemical sensor for sweat cortisol measurement

Creators

  • 1. Bharathiar University
  • 2. Central Electrochemical Research Institute
  • 3. Florida International University

Description

This study examines the use of a conductive carbon fiber to construct a flexible biosensing platform for monitoring biomarkers in sweat. Cortisol was chosen as a model analyte. Functionalization of the conductive carbon yarn (CCY) with ellipsoidal Fe2O3 has been performed to immobilize the antibodies specific to cortisol. 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) and N-Hydroxysuccinimide (NHS) chemistry has been used to immobilize the antibodies onto the Fe2O3 modified CCY. Crystallinity, structure, morphology, flexibility, surface area, and elemental analysis were studied using X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), Raman spectroscopy, Field emission scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy (FE-SEM/EDS) and Brunauer-Emmett-Teller (BET) analysis. Mechanical properties of the fiber such as tensile strength, young's modulus have also been investigated. Under optimal parameters, the fabric sensor exhibited a good linearity (r2 = 0.998) for wide a linear range from 1 fg to 1 μg with a detection limit of 0.005 fg/mL for the sensitive detection of cortisol. Repeatability, reliability, reproducibility, and anti-interference properties of the current sensor have been investigated. Detection of cortisol levels in human sweat samples has also been investigated and the results were validated with commercial chemiluminescence immunoassay (CLIA) method.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تبحث هذه الدراسة في استخدام ألياف الكربون الموصلة لبناء منصة استشعار حيوي مرنة لرصد المؤشرات الحيوية في العرق. تم اختيار الكورتيزول كنموذج تحليلي. تم إجراء تفعيل خيوط الكربون الموصلة (CCY) مع Fe2O3 الإهليلجي لتثبيت الأجسام المضادة الخاصة بالكورتيزول. 1 - إيثيل-3 - (3 - ثنائي ميثيل أمينوبروبيل) كربوديميد (EDC) وكيمياء N - Hydroxysuccinimide (NHS) تم استخدامها لتثبيت الأجسام المضادة على CCY المعدلة بـ Fe2O3. تمت دراسة التبلور والبنية والمورفولوجيا والمرونة ومساحة السطح والتحليل العنصري باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD)، ومطيافية تحويل فورييه بالأشعة تحت الحمراء (FT - IR)، ومطيافية رامان، والمجهر الإلكتروني لمسح الانبعاثات الميدانية مع مطيافية الأشعة السينية المشتتة للطاقة (FE - SEM/EDS) وتحليل بروناور- إيميت- تيلر (BET). كما تم التحقيق في الخواص الميكانيكية للألياف مثل قوة الشد ومعامل يونغ. في ظل المعلمات المثلى، أظهر مستشعر القماش خطية جيدة (r2 = 0.998) لنطاق خطي واسع من 1 ميكروغرام إلى 1 ميكروغرام مع حد كشف قدره 0.005 ميكروغرام/مل للكشف الحساس عن الكورتيزول. تم التحقق من التكرار والموثوقية وقابلية التكاثر وخصائص منع التداخل لمستشعر التيار. كما تم التحقيق في الكشف عن مستويات الكورتيزول في عينات العرق البشري وتم التحقق من صحة النتائج باستخدام طريقة المقايسة المناعية للتلألؤ الكيميائي التجاري (CLIA).

Translated Description (French)

Cette étude examine l'utilisation d'une fibre de carbone conductrice pour construire une plate-forme de biodétection flexible pour surveiller les biomarqueurs dans la sueur. Le cortisol a été choisi comme analyte modèle. La fonctionnalisation du fil de carbone conducteur (CCY) avec du Fe2O3 ellipsoïdal a été réalisée pour immobiliser les anticorps spécifiques du cortisol. La chimie du 1-éthyl-3-(3-diméthylaminopropyl) carbodiimide (EDC) et du N-Hydroxysuccinimide (NHS) a été utilisée pour immobiliser les anticorps sur le CCY modifié par Fe2O3. La cristallinité, la structure, la morphologie, la flexibilité, la surface et l'analyse élémentaire ont été étudiées à l'aide de la diffraction des rayons X (DRX), de la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR), de la spectroscopie Raman, de la microscopie électronique à balayage par émission de champ avec spectroscopie de rayons X à dispersion d'énergie (FE-SEM/EDS) et de l'analyse Brunauer-Emmett-Teller (BET). Les propriétés mécaniques de la fibre telles que la résistance à la traction, le module de Young ont également été étudiées. Sous des paramètres optimaux, le capteur de tissu présentait une bonne linéarité (r2 = 0,998) pour une large gamme linéaire de 1 fg à 1 μg avec une limite de détection de 0,005 fg/mL pour la détection sensible du cortisol. La répétabilité, la fiabilité, la reproductibilité et les propriétés anti-interférences du capteur de courant ont été étudiées. La détection des taux de cortisol dans les échantillons de sueur humaine a également été étudiée et les résultats ont été validés par une méthode commerciale d'immunodosage par chimiluminescence (CLIA).

Translated Description (Spanish)

Este estudio examina el uso de una fibra de carbono conductora para construir una plataforma de biosensores flexible para monitorear biomarcadores en el sudor. Se eligió el cortisol como analito modelo. Se ha realizado la funcionalización del hilo de carbono conductor (CCY) con Fe2O3 elipsoidal para inmovilizar los anticuerpos específicos del cortisol. La química de 1-etil-3-(3-dimetilaminopropil) carbodiimida (EDC) y N-hidroxisuccinimida (NHS) se ha utilizado para inmovilizar los anticuerpos en el CCY modificado con Fe2O3. La cristalinidad, la estructura, la morfología, la flexibilidad, el área de superficie y el análisis elemental se estudiaron utilizando difracción de rayos X (XRD), espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR), espectroscopía Raman, microscopía electrónica de barrido de emisión de campo con espectroscopía de rayos X de dispersión de energía (FE-SEM/EDS) y análisis Brunauer-Emmett-Teller (BET). También se han investigado las propiedades mecánicas de la fibra, como la resistencia a la tracción y el módulo de Young. Bajo parámetros óptimos, el sensor de tela exhibió una buena linealidad (r2 = 0.998) para un amplio rango lineal de 1 fg a 1 μg con un límite de detección de 0.005 fg/mL para la detección sensible de cortisol. Se han investigado las propiedades de repetibilidad, fiabilidad, reproducibilidad y antiinterferencia del sensor de corriente. También se ha investigado la detección de niveles de cortisol en muestras de sudor humano y los resultados se validaron con el método de inmunoensayo de quimioluminiscencia comercial (CLIA).

Files

s41598-018-37243-w.pdf.pdf

Files (2.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:d4cadbf176fbddda89d6705247b2e989
2.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مستشعر كهروكيميائي قائم على ألياف الكربون لقياس الكورتيزول العرق
Translated title (French)
Capteur électrochimique à base de fibres de carbone pour la mesure du cortisol de la sueur
Translated title (Spanish)
Sensor electroquímico a base de fibra de carbono para la medición de cortisol en el sudor

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2920506563
DOI
10.1038/s41598-018-37243-w

Is supplement to
https://openalex.org/W638612878 (Other)
https://openalex.org/W4324138256 (Other)
https://openalex.org/W3106281778 (Other)
https://openalex.org/W2417696084 (Other)
https://openalex.org/W2413717610 (Other)
https://openalex.org/W2368782778 (Other)
https://openalex.org/W2140154150 (Other)
https://openalex.org/W2087830269 (Other)
https://openalex.org/W1973270181 (Other)
https://openalex.org/W1568084954 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W1011522990
  • https://openalex.org/W190145745
  • https://openalex.org/W1950300222
  • https://openalex.org/W1964672806
  • https://openalex.org/W1975078713
  • https://openalex.org/W1977790675
  • https://openalex.org/W1977819511
  • https://openalex.org/W1986186084
  • https://openalex.org/W1987375729
  • https://openalex.org/W1988874625
  • https://openalex.org/W1990168229
  • https://openalex.org/W2004344135
  • https://openalex.org/W2009665864
  • https://openalex.org/W2010010401
  • https://openalex.org/W2013008702
  • https://openalex.org/W2017643932
  • https://openalex.org/W2020023336
  • https://openalex.org/W2021895870
  • https://openalex.org/W2022473400
  • https://openalex.org/W2025263451
  • https://openalex.org/W2035028009
  • https://openalex.org/W2036935313
  • https://openalex.org/W2041605147
  • https://openalex.org/W2056355750
  • https://openalex.org/W2062487330
  • https://openalex.org/W2064470473
  • https://openalex.org/W2065642993
  • https://openalex.org/W2067872644
  • https://openalex.org/W2069827916
  • https://openalex.org/W2082548406
  • https://openalex.org/W2082722086
  • https://openalex.org/W2084187263
  • https://openalex.org/W2089390393
  • https://openalex.org/W2091926985
  • https://openalex.org/W2097643833
  • https://openalex.org/W2098198378
  • https://openalex.org/W2144506268
  • https://openalex.org/W2148606189
  • https://openalex.org/W2266175888
  • https://openalex.org/W2306397307
  • https://openalex.org/W2334063553
  • https://openalex.org/W2411934259
  • https://openalex.org/W2412316727
  • https://openalex.org/W2469040694
  • https://openalex.org/W2474783209
  • https://openalex.org/W2476072383
  • https://openalex.org/W2517652864
  • https://openalex.org/W2521475794
  • https://openalex.org/W2522505619
  • https://openalex.org/W2563824673
  • https://openalex.org/W2590662249
  • https://openalex.org/W2594440938
  • https://openalex.org/W2624109919
  • https://openalex.org/W2744217730
  • https://openalex.org/W2750704815
  • https://openalex.org/W2774286314
  • https://openalex.org/W2775544832
  • https://openalex.org/W2781919685
  • https://openalex.org/W4240535353