تمت الموافقة على اقتراح الدراسة من قبل قسم الموضوعات البشرية (HSD) في مجلس المراجعة الداخلية بجامعة واشنطن (UW-IRB; معرف الدراسة: STUDY00005211). قدم جميع الأشخاص المتطوعين الذين شاركوا في الدراسة موافقة خطية مستنيرة. تفاصيل الكواشف والمعدات المستخدمة في هذه الدراسة مدرجة في جدول المواد.
1. خطوات تصنيع المستشعر السعوي الغشائي (MCS)
ملاحظة: تم تصنيع مستشعر MCS باستخدام تقنيات التصنيع الدقيق التقليدية. يتكون هذا المستشعر الحيوي من شريحة سعة غشائية علوية (T-) وسفلية (B-) (MCC). باختصار ، يتم عرض خطوات التصنيع في الشكل 1.
- خطوات التصنيع الدقيق ل T-MCC (الشكل 1 أ)
- صمم تخطيط T-MCC باستخدام برنامج تخطيط CAD القياسي لركيزة رقاقة السيليكون مقاس 4 بوصات.
- انقل التصميم إلى قناع ضوئي من زجاج الكروم باستخدام عملية تصنيع القناع القياسية29,30.
- على ركيزة سيليكون مصقولة نظيفة مزدوجة الجانب (بسمك 400 ميكرومتر) ، قم بإيداع سمك 500 نانومتر من Si3N4 باستخدام تقنية ترسيب البخار الكيميائي منخفض الضغط القياسية (LPCVD)31. معطف تدور 12 ميكرومتر من AZ 9260 مقاوم للضوء عند 2000 دورة في الدقيقة لمدة 25 ثانية باستخدام طلاء يدوي يدور.
- باستخدام تقنية الطباعة الحجرية الضوئية للأشعة فوق البنفسجيةالقياسية 32 ، قم بتصميم مقاومة الضوء ، والتي تتضمن تعريض المقاومة الضوئية باستخدام قناع ضوئي زجاجي من الكروم في محاذاة للأشعة فوق البنفسجية ، وتطوير المقاومة في حل مطور لإزالة المنطقة المعرضة للأشعة فوق البنفسجية من المقاومة.
- قم بتصميم طبقة نيتريد السيليكون الأساسية بسماكة 500 نانومتر باستخدام عملية نقش أيوني تفاعلية ، والتي تعرض ركيزة السيليكون.
- قم بإزالة ركيزة السيليكون المكشوفة بسمك 400 ميكرومتر باستخدام عملية Bosch القياسية: عملية Si Etch Ion Reaction العميقة33.
- احسب العدد المطلوب من دورات الحفر لإزالة 400 ميكرومتر من السيليكون.
ملاحظة: سيختلف هذا اعتمادا على الأداة المستخدمة في العملية ، لأنها ستؤثر على معدل الحفر (في هذه الحالة ، كان 1.8 ميكرومتر / دورة).
- لمنع النقش عن طريق الخطأ في طبقة Si3N4 ، أوقف النقش الجاف بمقدار 10 ميكرومتر على الأقل من قبل (أي عند 390 ميكرومتر). قم بإزالة السيليكون المتبقي باستخدام KOH التقليدي عالي الانتقائية عند 80 درجة مئوية لمدة 5 دقائق.
- قم بإيداع 20 نانومتر من الكروم و 150 نانومتر من طبقات معدن Au على التوالي باستخدام عملية تبخر الشعاعالإلكتروني 34 وقناع الظل لتصنيع قطب الاستشعار في T-MCC.
- في هذه المرحلة ، سيتم توصيل T-MCCs في الرقاقة بواسطة حوامل سيليكون صغيرة. افصل T-MCCs عن طريق ثقب الحوامل الصغيرة بعناية.
- خطوات التصنيع الدقيق ل B-MCC (الشكل 1 ب)
- على ركيزة سيليكون نظيفة مؤكسدة حراريا (بسمك 400 ميكرومتر) ، قم بإيداع طبقات معدنية Cr / Au (20 نانومتر ، 150 نانومتر) باستخدام قناع الظل ، على غرار الخطوة 1.1.9.
- استخدم الطباعة الحجرية الضوئيةالقياسية 32 مع محاذاة المؤخرة ، متبوعة بخطوة النقش الرطب KOH لتحرير B-MCCs.
ملاحظة: يحتوي كل من T- و B-MCC على وسادات تلامس مقاس 2.5 × 1.5 سم.
2. الوظيفة الحيوية للمستشعر السعوي
ملاحظة: باختصار ، تتعلق هذه الخطوة بطلاء قطب T-MCC ب Human Fibronectin (Fn) لتسهيل توصيل الصفائح الدموية بالمستشعر.
- قبل الطلاء الجزيئي الحيوي ، قم بتنظيف قطب الاستشعار ببلازما الأكسجين لمدة 45 ثانية عند 100 واط.
- أضف 1-دوديكانيثيول (1 ملليمتر) في الإيثانول 200 إلى العينة جيدا على T-MCCs.
- ضع T-MCCs في وعاء مملوء بالنيتروجين الجاف ، محكم الغلق ، وملفوف بالبارافيلم لمدة 24-48 ساعة.
- اشطف سطح الذهب بالماء منزوع الأيونات والإيثانول 200 ، متبوعا بتجفيف النيتروجين في درجة حرارة الغرفة. في هذه المرحلة ، قم بتخزين المستشعرات عند 2-8 درجة مئوية في جو نيتروجين جاف حتى الخطوات التالية.
- أضف محلول Fn في محلول ملحي مخزن بالفوسفات (PBS ، 50 ميكروغرام / مل) إلى البئر قبل 12 ساعة من القياس واحتضانه عند 37 درجة مئوية لمدة 2-8 ساعات.
3. إعداد مستشعر السعة
ملاحظة: يمثل الشكل 2 صورة الإعداد التجريبي.
- استخدم مقياس LCR مع محددات الموضع الدقيقة ومجسات الإبرة لإجراء اتصال كهربائي بالمستشعر.
- استخدم تركيبات بلاستيكية مطبوعة ثلاثية الأبعاد (انظر جدول المواد) لوضع T- و B-MCC بشكل آمن. تم تجهيز التركيبات السفلية بسدادات على المحور xy لضمان محاذاة دقيقة ل T-MCC فوق B-MCC لتشكيل مكثف.
ملاحظة: جميع الطابعات ثلاثية الأبعاد المستخدمة كانت من جامعة واشنطن.
- قم بتطبيق إشارة جيبية (0.5 فولت) عند 100 كيلو هرتز ومعدل أخذ عينات 8 هرتز.
4. تحضير البلازما الغنية بالصفائح الدموية (c-PRP)
ملاحظة: كانت جميع عينات الدم من متطوعين شاركوا في هذا البحث. لم يكن لدى أي من المشاركين شذوذ أو اضطراب تخثر معروف سابقا في الصفائح الدموية ، ولم يتناولوا أي أدوية للصفائح الدموية ، بما في ذلك الأدوية غير الستيرويدية المضادة للالتهابات (NSAIDs) ، في الأسبوعين اللذين سبقا جمع العينات. أجرى أخصائي الفصد المرخص سحب دم باستخدام إبرة 21 جم إلى أنابيب سترات قياسية 3.2٪. تم التخلص من أول 1 مل لتجنب تلوث عامل الأنسجة. تم نقل العينات في حاوية من البوليسترين ، وتم إجراء جميع القياسات في غضون 6 ساعات من سحب الدم.
- الطرد المركزي عينة الدم الكاملة عند 200 × جم لمدة 10 دقائق عند 20 درجة مئوية للحصول على c-PRP.
- انقل c-PRP إلى حاوية معقمة وقم بإجراء عدد الصفائح الدموية. بالنسبة لدراسات المثبطات ، احتضن c-PRP بتركيز محدد مسبقا للدواء في المخزن المؤقت ل Tyrode (انظر قسم النتائج للحصول على التفاصيل).
5. الفحص الوظيفي للصفائح الدموية
ملاحظة: يظهر التخطيطي للمقايسة الوظيفية للصفائح الدموية المقدمة في الشكل 3.
- قم بتجميع T- و B-MCC في التركيبات المطبوعة ثلاثية الأبعاد.
- قم بقياس قياس السعة الأساسية لمدة 5 دقائق ، ثم أضف 45 ميكرولتر من c-PRP إلى العينة جيدا في T-MCC.
- انتظر لمدة 30 دقيقة حتى تلتصق الصفائح الدموية بالقطب المطلي بالجبهة الوطنية في T-MCC.
- قم بإزالة 30 ميكرولتر من c-PRP بعناية دون لمس الصفائح الدموية المتصلة بالغشاء ، وقم بتجديدها على الفور باستخدام عازلة Tyrode. كرر الغسيل 5 مرات على الأقل بفاصل زمني 20 ثانية لضمان عدم هبوط الصفائح الدموية أو الركام الكبير الإضافي على قطب الاستشعار بعد التنشيط.
- أضف 10 ميكرولتر من المحلول الناهض (الثرومبين أو ADP) بالتركيز المطلوب. اترك 80 دقيقة من وقت التوازن.
6. البيانات والتحليل الإحصائي لعلامات الإشارة
ملاحظة: يتم قياس السعة بشكل مستمر من الخطوات 5.2-5.5.
- بالنسبة لإشارة السعة أثناء مرحلة الالتصاق (الخطوة 5.3) ، قم بقياس الحد الأقصى للتغيير في السعة بعد وقت التوازن البالغ 30 دقيقة ، والذي يشار إليه باسم ΔCadh.
- وبالمثل ، بالنسبة لمرحلة التنشيط (الخطوة 5.5) ، قم بقياس الحد الأقصى للتغيير في السعة ، والذي يشار إليه باسم Δ C act ، وميل المنحنى بين 200-300 ثانية بعد التنشيط ، والذي يشار إليه باسم S act.
- استخدم تحليل التباين (ANOVA) مع Post-hoc الخاص ب Tukey لمقارنة النتائج بين المجموعات. استخدم Shapiro-Wilk Goodness of Fit لتحليل التوزيع الطبيعي.