In vitro Análisis celular multiparamétrico mediante matrices de transistores de efecto de campo moduladas por carga micro orgánica

Este método proporciona una solución original para el análisis celular, un campo que actualmente carece de sistemas de registro adecuados que sean multiparamétricos, biocompatibles, mecánicamente compatibles y, finalmente, de bajo costo. Con este método, es posible obtener sistemas de detección con diferentes capacidades de detección, como la capacidad de monitorear tanto la actividad eléctrica como la metabólica de las células utilizando un solo tipo de dispositivo orgánico electrónico. Además de ayudar a reducir la experimentación in vivo con animales, los sistemas multiparamétricos in vitro son una herramienta extremadamente prometedora en una variedad de campos biomédicos, como la medicina personalizada y los estudios sobre enfermedades neurodegenerativas.

Todo en la alta versatilidad de la carga orgánica, transistor de efecto de campo modulador, también es posible integrar otros sensores, como por ejemplo, sensores para la detección de volúmenes de diferentes biomarcadores. Corte piezas de 6 por 6 centímetros cuadrados de una nueva lámina de PET de 250 micrómetros, luego enjuague los sustratos de PET con acetona, alcohol isopropílico y agua desionizada. Séquelos con corrientes y nitrógeno, y guárdelos en placas de Petri de plástico limpias.

Para la deposición de titanio, limpie previamente los sustratos con oxígeno plasmático y colóquelos en el soporte del sustrato dentro de la cámara de la trastienda del evaporador térmico. A continuación, coloque 60 miligramos de titanio en el crisol, cierre el obturador y bombee por la cámara de evaporación hasta que alcance 10 a 6 recorridos. Aumente la potencia del evaporador hasta que el crisol brille en rojo y espere 30 segundos.

Luego, abra el obturador, aumente la potencia al 60% y espere 60 segundos. Después de 60 segundos, cierre el obturador y baje la alimentación. Para el estampado, coloque un sustrato a la vez en el Spin Coater colocado dentro de una campana de humos.

Utilizando una pipeta de plástico desechable, deposite cuatro mililitros de fotorresistencia sobre el sustrato para obtener una capa fotorresistente de dos micrómetros de espesor utilizando los parámetros de recubrimiento de espín mencionados en el manuscrito de texto. Hornea suavemente la fotorresistente colocando el sustrato en una placa caliente y luego almacena el sustrato dentro de una placa de Petri envuelta en papel de aluminio o un recipiente de plástico. A continuación, coloque el sustrato en un gráfico brahma y coloque la máscara fotolitográfica de plástico, pero el diseño de puerta flotante deseado sobre el sustrato, exponga la máscara a la luz UV desde la parte superior durante un minuto.

Luego retire cuidadosamente la máscara, teniendo cuidado de minimizar los movimientos laterales de la máscara sobre el sustrato, sumerja el sustrato durante 10 segundos en un recipiente de vidrio lleno de la solución en desarrollo. Luego enjuáguelo rápidamente en agua desionizada, grabe el titanio expuesto sumergiéndolo en la solución de grabado de titanio durante 15 segundos, luego enjuague con agua desionizada y seque con nitrógeno. Ópticamente, inspeccione el sustrato y retire la resistencia fotográfica con acetona.

Luego enjuague el sustrato con alcohol isopropílico y agua desionizada y séquelo con nitrógeno. Para la deposición dieléctrica de compuerta, coloque 300 miligramos de dímero Parylene C sobre el recubridor de parileno y establezca los valores de presión. Después de la deposición, limpie los sustratos con acetona, alcohol isopropílico y agua desionizada y séquelos con nitrógeno como se demostró anteriormente.

Después de depositar la fotorresistencia sobre el sustrato como se demostró anteriormente, coloque el sustrato en un bromógrafo y coloque la máscara fotolitográfica de plástico sobre el sustrato para el sesgo bajo un microscopio estereoscópico. Después de una exposición UV de un minuto desde la parte superior, con cuidado, retire la máscara como se demostró anteriormente. Desarrolle la fotorresistencia como se demostró anteriormente, luego exponga el sustrato con la fotorresistencia estampada al plasma de oxígeno para eliminar el parileno C de las áreas de detección.

Coloque los sustratos en un recipiente de vidrio lleno de acetona dentro del baño ultrasónico durante 10 segundos para eliminar la resistencia fotográfica por completo, luego enjuague los sustratos con acetona, alcohol isopropílico y agua y séquelos con nitrógeno como se demostró anteriormente. Después de depositar la fotorresistencia sobre el sustrato, como se demostró anteriormente, coloque el sustrato en un burmógrafo y coloque sobre el sustrato una máscara fotolitográfica de plástico con rectángulos negros simples, que cubra completamente las áreas de los transistores. Después de una exposición de un minuto a la luz UV de la parte superior e inferior con cuidado, retire la máscara y desarrolle la resistencia fotográfica, como se demostró anteriormente.

Limpie los sustratos con el suave tratamiento de plasma para promover la adhesión del metal en el parileno C y luego colóquelos en el soporte del sustrato dentro de la cámara de vacío del evaporador térmico. Coloque 30 miligramos de oro en el crisol, cierre el obturador y bombee por la cámara de evaporación hasta que alcance de 10 a menos cinco Tor. Aumente la potencia del evaporador hasta que el crisol brille en rojo y espere 30 segundos.

Abra el obturador, aumente la potencia al 40% y espere 60 segundos. Luego cierre el obturador y baje la alimentación. Coloque los sustratos en un recipiente de acetona dentro del baño ultrasónico durante 10 segundos para despegar la resistencia fotográfica y eliminar así el oro del canal de los transistores.

Enjuague, seque y deposite la fotorresistencia sobre los sustratos como se demostró anteriormente. Después de colocar el sustrato en un bromógrafo, coloque sobre el sustrato una máscara fotolitográfica de plástico con las fuentes deseadas, los desagües y el diseño de la puerta de control. Después de una exposición UV de un minuto desde la parte superior, retire cuidadosamente la máscara y desarrolle la resistencia fotográfica como se demostró anteriormente.

Graba el oro expuesto sumergiéndolo en la solución de grabado de oro durante 10 segundos, luego enjuaga con agua desionizada y sécalo con nitrógeno como se ha demostrado. Después de inspeccionar ópticamente el sustrato, retire la fotorresistencia con acetona, enjuague con alcohol isopropílico y agua desionizada y seque con nitrógeno. Después de depositar la fotorresistencia sobre el sustrato, coloque, el sustrato y un Bromógrafo en posición sobre el sustrato una máscara fotolitográfica de plástico con aberturas correspondientes a las áreas de detección de pH del OCMFET.

Después de una exposición UV de un minuto desde la parte superior, retire cuidadosamente la máscara como se demostró anteriormente. Desarrolle la fotorresistencia como se demostró anteriormente, luego proteja todo el dispositivo excepto las áreas de detección de pH con cinta aislante de poliimida y deposite una capa de 500 nanómetros de parileno C sobre el sustrato utilizando los parámetros mencionados en el manuscrito de texto. Después de retirar cuidadosamente la cinta aislante de poliamida, exponga el sustrato al plasma de oxígeno para activar el parileno C en las áreas de detección de pH de los OCMFET.

Luego, coloque los sustratos en un recipiente de acetona dentro del baño ultrasónico durante 10 segundos para eliminar completamente la resistencia fotográfica. Enjuague los sustratos con acetona y alcohol isopropílico y séquelos con nitrógeno. Coloque los sustratos en una placa caliente a 50 grados Celsius antes de fundir una gota de un microlitro de solución semiconductora en cada área del canal.

Cubra todo el sustrato con la tapa y séquelo bajo una campana química durante 30 minutos. Recorte el dispositivo del PET, ya sea manualmente o usando un cortador láser. Un cultivo confluente de cardiomiocitos de rata adheridos a la superficie de un MOA fue inmunoestado para la proteína sarcomérica tropomiosina.

Aquí se muestra un ejemplo de una sola señal de cardiomiocitos medida con un OCMFET. El dispositivo podría detectar tanto la actividad eléctrica celular espontánea como la actividad inducida por la administración de diferentes productos químicos o medicamentos. Gracias a la configuración de la matriz del MOA, se trataba de estimar la velocidad de propagación de la señal cardíaca dentro del cultivo celular.

El OCMFET también fue capaz de amplificar los potenciales del campo neuronal con una estabilidad notable y una buena relación señal-ruido. Las diferentes respuestas de un canal sensible al pH e insensible al pH de un MOA a la estimulación química con bicucullina y tetrodotoxina demostraron la capacidad del dispositivo para discriminar entre diferentes estados metabólicos celulares. Inspeccione cuidadosamente el sustrato antes de cada paso del protocolo de fabricación.

Esto aumentará dramáticamente el rendimiento del proceso. Mediante el uso de diferentes métodos de funcionalización, es posible obtener sensores químicos y físicos que se pueden utilizar en aplicaciones como laboratorio en un chip y piel robótica.