Fabricación de electrodos finos en la punta de la aguja hipodérmica con capa de aerosol de la fotoresistencia y Photomask Flexible para aplicaciones biomédicas

El objetivo general de este protocolo es fabricar electrodos finos interdigitados en la punta de una aguja hipodérmica con un diámetro inferior a un milímetro para aplicaciones biomédicas. Este método puede lograr el patrón de metal dialectal en la punta redondeada de la aguja hipodérmica mediante el uso de un recubrimiento por pulverización de fotorresistencia y un proceso de fotolitografía con una película flexible para una máscara. El sensor de microdiodo fabricado puede ser ampliamente utilizado para aplicaciones biomédicas, como la administración de medicamentos, biopsias e incluso la cirugía con alta precisión mediante la cauterización del electrofotómetro dirigido.

Para comenzar este procedimiento, corte un tubo termorretráctil de tres centímetros de longitud, ajustando la longitud si es necesario en función de la profundidad de penetración de la aguja hipodérmica. Inserte la aguja hipodérmica en el tubo termorretráctil cortado. Con una pistola de calor, ajústelo a 150 grados centígrados y encoja el tubo.

Después de esto, separe la aguja hipodérmica de su cubo. Limpie la aguja en un baño de agua desionizada con agitación ultrasónica. Luego, use una placa caliente configurada a 105 grados para deshidratar la aguja aislada durante 10 minutos.

A continuación, aplique cinta adhesiva de doble cara a un portaobjetos de vidrio limpio. Coloque la aguja aislada limpia una al lado de la otra en el lado expuesto de la cinta adhesiva de doble cara. Usando un equipo de pulverización catódica, deposite el cromo y el oro en las agujas como se describe en el protocolo de texto.

Primero, use cinta adhesiva de doble cara para fijar una de las agujas doradas pulverizadas en un portaobjetos de vidrio. Caliente el mandril del recubridor por pulverización a 100 grados centígrados. Coloque la corredera en el mandril calentado.

Deje que la aguja se caliente durante dos o tres minutos. A continuación, rocíe la fotorresistencia sobre la aguja pulverizada en oro mientras se calienta utilizando la condición que se muestra aquí. Después de esto, deje que el vaso se deslice en el mandril para calentar a 100 grados centígrados durante tres minutos para hornear suavemente.

Usando un microscopio configurado con un aumento de 100x, inspeccione la aguja para determinar si la fotorresistencia está recubierta uniformemente. En primer lugar, levante lentamente una placa de sujeción de muestras que se pueda mover libremente hasta que entre en contacto con la placa de sujeción fija de la fotomascarilla. Con una bomba neumática, fije la placa de retención de muestras.

A continuación, coloque la aguja recubierta de fotorresistencia en la placa de retención de muestras. Alinee dos de las líneas de límite de la imagen proyectada con dos líneas de alineación paralelas de la fotomáscara utilizando el monitor de pantalla CCD para monitorear el proceso en tiempo real. Levante lentamente la aguja para que la aguja entre en contacto con la fotomáscara flexible fija.

Exponga la aguja a la luz ultravioleta durante 30 segundos a una intensidad de 15 milijulios por centímetro cuadrado. A continuación, lleve a cabo el proceso de revelado durante tres minutos. Después de esto, use agua desionizada para enjuagar el revelador de la muestra.

Usando un microscopio ajustado a 200 aumentos, determine si la fotorresistencia tiene un patrón claro. Si la fotorresistencia expuesta no se ha eliminado perfectamente, repita el proceso de revelado a intervalos de 30 segundos. Con un par de pinzas, separe la muestra del portaobjetos de vidrio.

Sumérgelo en un grabado dorado húmedo durante un minuto. Luego, use agua desionizada para enjuagar el grabador. Usando un microscopio configurado con un aumento de 200x, inspeccione el resultado.

Si aún queda algo de oro para eliminar, repita el proceso de grabado a intervalos de 10 segundos. A continuación, sumerja la aguja en el grabador de cromo durante 30 segundos. Use agua desionizada para enjuagar el grabador cuando esté listo.

Sumerge la aguja grabada en una solución de acetona durante un minuto. Después de esto, enjuague con agua desionizada. Transfiera la muestra a una placa caliente calentada a 105 grados centígrados para deshidratarla durante 10 minutos.

Luego, corte el tubo retráctil para que sea de dos a tres milímetros más largo que el electrodo. Con una pistola de calor, eleve la temperatura del tubo termorretráctil a 150 grados para pasivar firmemente la aguja. En este estudio, los electrodos interdigitados se fabrican en las puntas de las agujas hipodérmicas utilizando un recubrimiento de pulverización fotorresistente y una fotomáscara flexible.

Los electrodos se fabrican con éxito con un diámetro de 820 micrómetros, mientras que el margen de fabricación desde la punta de la aguja es tan pequeño como 680 micrómetros. El ancho y el espacio de la fotomascarilla, que son de 25 micrómetros y 15 micrómetros respectivamente, están diseñados para resolver el desequilibrio de la dosis de UV que surge del contacto imperfecto entre la parte exterior de la fotomáscara y la superficie curva de la aguja. Estos cambios permiten que tanto el ancho como el espacio de los electrodos se fabriquen con éxito a 20 micrómetros optimizando el tiempo de exposición a los rayos UV.

La capacidad de discriminación de la espectroscopia de impedancia eléctrica en una aguja se evalúa utilizando varias concentraciones de PBS. Debido a que el PBS se diluye en serie con agua desionizada, la conductividad eléctrica disminuye a medida que disminuye la concentración de PBS. Por lo tanto, la magnitud de la impedancia aumenta a medida que disminuye el nivel de concentración de PBS.

Sobre la base de esta capacidad de discriminación, el perfil de profundidad se realiza a una frecuencia de un megahercio utilizando tejido porcino de cuatro capas. De acuerdo con la profundidad de penetración del EoN, la magnitud de la impedancia y el tejido graso se discrimina claramente de la del tejido muscular. Después de ver este video, debe comprender cómo fabricar microelectrodos en una bandeja de superficie redondeada para leer un diámetro de menos de un milímetro.

En la actualidad, estamos mejorando la aplicabilidad clínica de los sensores de agujas para la anestesia raquídea, la biopsia de tiroides e incluso cirugías como la cirugía laparoscópica y la apronectomía pasional.