Published June 1, 2023 | Version v1
Publication Metadata-only

Quartz crystal Microbalance with dissipation monitoring for biomedical applications: Open source and low cost prototype with active temperature control

Creators

  • 1. Universidad Nacional de Entre Ríos
  • 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas

Description

Advances in sensors have revolutionized the biomedical engineering field, having an extreme affinity for specific analytes also providing an effective, real-time, point-of-care testing for an accurate diagnosis. Quartz Crystal Microbalance (QCM) is a well-established sensor that has been successfully applied in a broad range of applications to monitor and explore various surface interactions, in situ thin-film formations, and layer properties. This technology has gained interest in biomedical applications since novel QCM systems are able to work in liquid media. QCM with dissipation monitoring (QCM-D) is an expanded version of a QCM that measures changes in damping properties of adsorbed layers thus providing information on its viscoelastic nature. In this article, an open source and low cost QCM-D prototype for biomedical applications was developed. In addition, the system was validated using different Polyethylene Glycol (PEG) concentrations due to its importance for many medical applications. The statistics show a bigger dissipation of the system as the fluid becomes more viscous, also having a very acceptable sensibility when temperature is controlled.

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

Translated Description (Arabic)

أحدثت التطورات في أجهزة الاستشعار ثورة في مجال الهندسة الطبية الحيوية، حيث كان لها انجذاب شديد لتحليلات محددة توفر أيضًا اختبارًا فعالًا في الوقت الفعلي لنقطة الرعاية لتشخيص دقيق. كوارتز كريستال ميكروبلانس (QCM) هو مستشعر راسخ تم تطبيقه بنجاح في مجموعة واسعة من التطبيقات لمراقبة واستكشاف التفاعلات السطحية المختلفة، وتشكيلات الأغشية الرقيقة في الموقع، وخصائص الطبقة. اكتسبت هذه التقنية اهتمامًا بالتطبيقات الطبية الحيوية نظرًا لأن أنظمة QCM الجديدة قادرة على العمل في الوسائط السائلة. QCM مع مراقبة التبديد (QCM - D) هي نسخة موسعة من QCM التي تقيس التغيرات في خصائص التخميد للطبقات الممتزة وبالتالي توفر معلومات عن طبيعتها اللزجة المرنة. في هذه المقالة، تم تطوير نموذج أولي مفتوح المصدر ومنخفض التكلفة QCM - D للتطبيقات الطبية الحيوية. بالإضافة إلى ذلك، تم التحقق من صحة النظام باستخدام تركيزات مختلفة من البولي إيثيلين جلايكول (PEG) نظرًا لأهميته للعديد من التطبيقات الطبية. تظهر الإحصائيات تبديدًا أكبر للنظام عندما يصبح السائل أكثر لزوجة، وله أيضًا حساسية مقبولة للغاية عند التحكم في درجة الحرارة.

Translated Description (French)

Les progrès des capteurs ont révolutionné le domaine du génie biomédical, ayant une affinité extrême pour des analytes spécifiques, fournissant également un test efficace, en temps réel, sur le lieu de soins pour un diagnostic précis. Quartz Crystal Microbalance (QCM) est un capteur bien établi qui a été appliqué avec succès dans un large éventail d'applications pour surveiller et explorer diverses interactions de surface, formations de couches minces in situ et propriétés des couches. Cette technologie a suscité un intérêt pour les applications biomédicales depuis que de nouveaux systèmes QCM sont capables de fonctionner dans des milieux liquides. Le QCM avec surveillance de la dissipation (QCM-D) est une version étendue d'un QCM qui mesure les changements dans les propriétés d'amortissement des couches adsorbées, fournissant ainsi des informations sur sa nature viscoélastique. Dans cet article, un prototype QCM-D open source et à faible coût pour les applications biomédicales a été développé. En outre, le système a été validé en utilisant différentes concentrations de polyéthylène glycol (PEG) en raison de son importance pour de nombreuses applications médicales. Les statistiques montrent une plus grande dissipation du système à mesure que le fluide devient plus visqueux, ayant également une sensibilité très acceptable lorsque la température est contrôlée.

Translated Description (Spanish)

Los avances en sensores han revolucionado el campo de la ingeniería biomédica, teniendo una afinidad extrema por analitos específicos que también proporcionan pruebas eficaces en el punto de atención en tiempo real para un diagnóstico preciso. Quartz Crystal Microbalance (QCM) es un sensor bien establecido que se ha aplicado con éxito en una amplia gama de aplicaciones para monitorear y explorar diversas interacciones superficiales, formaciones de película delgada in situ y propiedades de la capa. Esta tecnología ha ganado interés en aplicaciones biomédicas ya que los nuevos sistemas QCM son capaces de trabajar en medios líquidos. La QCM con monitoreo de disipación (QCM-D) es una versión ampliada de una QCM que mide los cambios en las propiedades de amortiguación de las capas adsorbidas, proporcionando así información sobre su naturaleza viscoelástica. En este artículo, se desarrolló un prototipo de QCM-D de código abierto y bajo coste para aplicaciones biomédicas. Además, el sistema se validó utilizando diferentes concentraciones de polietilenglicol (PEG) debido a su importancia para muchas aplicaciones médicas. Las estadísticas muestran una mayor disipación del sistema a medida que el fluido se vuelve más viscoso, teniendo también una sensibilidad muy aceptable cuando se controla la temperatura.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
توازن دقيق من الكريستال الكوارتز مع مراقبة التبديد للتطبيقات الطبية الحيوية: نموذج أولي مفتوح المصدر ومنخفض التكلفة مع تحكم نشط في درجة الحرارة
Translated title (French)
Microbalance en cristal de quartz avec surveillance de la dissipation pour les applications biomédicales : prototype open source et à faible coût avec contrôle actif de la température
Translated title (Spanish)
Microbalance de cristal de cuarzo con monitoreo de disipación para aplicaciones biomédicas: prototipo de código abierto y bajo costo con control activo de temperatura

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4362466846
DOI
10.1016/j.ohx.2023.e00416

Is supplement to
https://openalex.org/W3080880055 (Other)
https://openalex.org/W2899084033 (Other)
https://openalex.org/W283903576 (Other)
https://openalex.org/W2363523610 (Other)
https://openalex.org/W2220577923 (Other)
https://openalex.org/W2118122997 (Other)
https://openalex.org/W2085605139 (Other)
https://openalex.org/W2073005294 (Other)
https://openalex.org/W2072808172 (Other)
https://openalex.org/W2020654347 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1980155439
  • https://openalex.org/W1995764503
  • https://openalex.org/W2001778891
  • https://openalex.org/W2009705012
  • https://openalex.org/W2016666397
  • https://openalex.org/W2044973375
  • https://openalex.org/W2055439074
  • https://openalex.org/W2077131283
  • https://openalex.org/W2087101223
  • https://openalex.org/W2188512888
  • https://openalex.org/W2189258312
  • https://openalex.org/W2319281977
  • https://openalex.org/W2385277575
  • https://openalex.org/W2772889552
  • https://openalex.org/W2792465265
  • https://openalex.org/W2809419451
  • https://openalex.org/W2898687059
  • https://openalex.org/W2943905515
  • https://openalex.org/W2965905191
  • https://openalex.org/W2999107915
  • https://openalex.org/W3015498278
  • https://openalex.org/W3094193836
  • https://openalex.org/W3120837531
  • https://openalex.org/W3134077896