Microfabrication der Chip-Größe Gerüste für die dreidimensionale Kultivierung der Zellen

Hallo, mein Name ist Stefan Re.Ich arbeite am Institut für Biologische Grenzflächen und im folgenden Artikel sehen Sie den Herstellungsprozess eines mikrostrukturierten Gerüsts namens ship, und wir verwenden zwei verschiedene Methoden, um diese Chips herzustellen. Derzeit ein Herzprägeverfahren in Kombination mit bestimmten Folgeprozessen und einem mikrothermischen Formgebungsverfahren, das kürzlich hier im Forschungszentrum namens Squi entwickelt wurde. Und jetzt sind wir in einem Reinraumzelt und was Sie hier auf der rechten Seite sehen können, ist eine typische vakuumbeheizte Boxmaschine, und wir verwenden diese Anlage für die Herstellung des mikrostrukturierten Zellchips. Zunächst einmal führen wir einen mikrostrukturierten Modus ein.

Diese ist hier in einer solchen Platte montiert, und man sieht hier zwei Formen. Diese Form wird durch Mikrobearbeitung hergestellt und aus Atem hergestellt. Jetzt baue ich das Gefügewerkzeug in die Maschine ein.

Für den Hotboxing-Prozess verwenden wir Polymerplatten wie diese hier, und typischerweise verwenden wir Polycarbonat oder PMA für die Herstellung des Zellchips. Jetzt setzen wir die Polymerplatte in der Mitte der Platte in die Maschine ein und schließen das Werkzeug. Nach dem Schließen der Maschine wird die Kammer evakuiert, dann wird die Polform oder das gesamte Werkzeug auf Formtemperatur erhitzt, und dann wird das warme Polymer mit der Mikrostruktur in die Form gepresst.

Nach diesem Formvorgang wird die gesamte Form abgekühlt und wir haben einen automatischen Vorführprozess in dieser Maschine. Was Sie hier sehen können, ist ein solcher geformter Zellchip mit den Formteilen, zwei Zellchips und einer typischen Restschicht, die durch den Hot- und Bussing-Prozess entsteht. Nach den Heiß- und Busing-Schritten muss die Restschicht der Teile verdünnt und schließlich vollständig entfernt werden.

Dafür werden die Teile, die Formteile, beschnitten und dann auf dieser Montageplatte eingefroren. Nach der Montage fräsen wir die Restschicht bis zu einer bestimmten Dicke des Bauteils herunter, so dass das Gefügegitter auf der Rückseite geöffnet wird. Während des Mahlprozesses werden die Mikrobehälterwände durch gefrorenes Wasser stabilisiert.

Zum Schluss erhalten wir zwei geformte Zellchips mit freistehenden Gittern aus MicroCon-Behältern, die oben auf beiden Seiten offen sind, und unten kleben wir. Nach dem Mahlvorgang wird dann eine poröse Membran auf die Rückseite dieser offenen MicroCon-Behälter-Arrays gelegt. Wir kleben eine perforierte, kommerziell erhältliche Polycarbonat-Membran auf die Rückseite des offenzelligen Schiffes, um mikroporöse Container-Arrays zu erhalten.

Zu diesem Zweck setzen wir dünne Polymer-Gleiskantenmembranen in diese Kammer ein. Die Membranen haben einen Dickenbereich von etwa 10 Mikrometern, und dann setzen wir den Zellchip auf diese Membranen. Wir schließen dann diesen Hohlraum, und im ersten Schritt wird die Kammer evakuiert.

Dann injizieren wir verdampftes Lösungsmittel, um die Oberfläche des Polymers zu lösen, und indem wir Kraft auf diesen Stapel ausüben, wird die Membran mit dem Zellschiff verbunden. Im letzten Schritt wird die Kammer bewertet und wir nehmen das fertige Zellschiff heraus. Vor kurzem haben wir eine neue Fertigungstechnik für den Sechi entwickelt, die auf einem Thermoformverfahren basiert und an den Mikromaßstab angepasst ist, weshalb wir sie Mikrothermoformen genannt haben.

Für die Herstellung eines porösen Sechi verwenden wir Polyfile, die mit beschleunigten Schwerionen bestrahlt wurden. Dies geschieht in einem Unternehmen mit dem Gehäuse bei der Unilog in, und diese schweren Ionen erzeugen lateinische Spuren in dem Poly der Folie, indem sie vollständig durch die Polymerfolie eindringen. Und während des Thermoformprozesses werden diese lateinischen Spuren konserviert und es entstehen diese Poren.

Nach dem Formprozess werden diese lateinischen Spuren zu Poren mit einer definierten Größe geätzt. Hier sehen Sie auf der rechten Seite die angepasste Maschine. Eine Heißprägemaschine, die für diesen mikrothermischen Fähnungsprozess geeignet ist.

Das Werkzeug besteht im Wesentlichen aus drei Teilen, einer oberen Platte und einer niedrigen Platte. Sie sind mit Anschlüssen für Gasdruck und Evakuierung ausgestattet, und ein dritter Teil befindet sich hier, z. B. die Decke. Im ersten Schritt bringen wir eine dünne Form der Folie im Bereich von etwa 50 bis hundert Mikrometern und einer Dicke ein.

Dann schließen wir das Tool und in einem zweiten Schritt. Die Kammer, die durch diese beiden Platten und die Decke gebildet wird, wird evakuiert. Nach der Evakuierung wird der Polymerfilm zwischen diese beiden Platten gepresst und dann auf Formtemperatur erhitzt. Formung.

Die Temperatur liegt hier im Bereich der Glasübergangstemperatur, was bedeutet, dass das Polymer nicht geschmolzen wird, sondern wir haben ein Polymer in einem weißelastischen Zustand oder in einem gummielastischen Zustand. In einem weiteren Schritt legen wir dann einen Gasdruck an. Hier verwenden wir Stickstoff als Gas, und durch dieses Gas wird dann der gummielastische Polymerfilm in die zuvor evakuierten Mikroformen gespannt.

Nach diesem Umformschritt wird das gesamte Werkzeug abgekühlt und das Werkzeug geöffnet. Zum Schluss wird der Mikrostruktur-Polymerschaum dann manuell entformt. Der Vorteil dieses neuen Verfahrens besteht darin, dass die Anzahl der Prozessschritte im Vergleich zum Standard-Mikrospritzgussverfahren oder dem Heißprägeverfahren drastisch reduziert werden kann.

Nach dem Thermoformen der schwer gebügelten Polymerfolien ätzen wir diese lateinischen Bahnen selektiv in Poren mit einer definierten Größe. Dafür verwenden wir einen einfachen Glaslautsprecher, und bei den Latin-Tracks werden die Tracks mit Natriumhydroxid geätzt, sanft gesteuert und auf eine Temperatur von etwa 60 Grad erhitzt. Das Strohverfahren dauert etwa ein bis mehrere Stunden und dient dazu, Poren mit einer anderen Porengröße zu erhalten.

Hier haben wir nun die beiden fertigen Produkte, den heißen und den geschmolzenen Zellchip mit der Mikroporenmembran auf der Rückseite des geformten Zellchips. Und hier in meiner linken Hand der thermogeformte, dünnwandige, flexible Zellchip. Und bevor wir sie in Zellkulturen verwenden, werden sie gereinigt und durch Gummibestrahlung sterilisiert.