In vitro Analyse cellulaire multiparamétrique par des réseaux de transistors à effet de champ à modulation de charge micro organique

Cette méthode fournit une solution originale pour l’analyse cellulaire, un domaine qui manque actuellement de systèmes d’enregistrement adaptés qui sont multiparamétriques, biocompatibles, mécaniquement conformes et enfin peu coûteux. Avec cette méthode, il est possible d’obtenir des systèmes de détection avec différentes capacités de détection, telles que la capacité de surveiller à la fois l’activité électrique et métabolique des cellules à l’aide d’un seul type de dispositif organique électronique. En plus d’aider à réduire l’expérimentation animale in vivo, les systèmes multiparamétriques in vitro sont un outil extrêmement prometteur dans divers domaines biomédicaux, tels que la médecine personnalisée et les études sur les maladies neurodégénératives.

Tout en faisant preuve de la grande polyvalence du transistor à effet de champ modulateur à charge organique, il est également possible d’intégrer d’autres capteurs, tels que par exemple, des capteurs pour la détection de volumes de différents biomarqueurs. Coupez des morceaux de 6 par 6 centimètres carrés dans une nouvelle feuille PET de 250 micromètres, puis rincez les substrats PET avec de l’acétone, de l’alcool isopropylique et de l’eau désionisée. Séchez-les à l’aide de ruisseaux et d’azote, et stockez-les dans des boîtes de Pétri en plastique propres.

Pour le dépôt de titane, pré-nettoyez les substrats avec de l’oxygène plasma et placez-les sur le support de substrat à l’intérieur de la chambre arrière de l’évaporateur thermique. Ensuite, placez 60 milligrammes de titane dans le creuset, fermez l’obturateur et pompez la chambre d’évaporation jusqu’à ce qu’elle atteigne 10 à 6 tours. Augmentez la puissance de l’évaporateur jusqu’à ce que le creuset brille en rouge et attendez 30 secondes.

Ensuite, ouvrez l’obturateur, augmentez la puissance à 60% et attendez 60 secondes. Après 60 secondes, fermez l’obturateur et coupez l’alimentation. Pour le motif, placez un substrat à la fois sur le Spin Coater placé à l’intérieur d’une hotte.

À l’aide d’une pipette en plastique jetable, déposez quatre millilitres de résine photosensible sur le substrat pour obtenir une couche de résine photosensible de deux micromètres d’épaisseur en utilisant les paramètres de revêtement de spin mentionnés dans le manuscrit du texte. Cuire doucement la résine photosensible en plaçant le substrat sur une plaque chauffante, puis entreposer le substrat dans une boîte de Pétri enveloppée de papier d’aluminium ou un récipient en plastique. Ensuite, placez le substrat dans un graphique brahma et positionnez le masque photolithographique en plastique, mais la disposition de la porte flottante souhaitée sur le substrat expose le masque à la lumière UV du haut pendant une minute.

Ensuite, retirez soigneusement le masque, en prenant soin de minimiser les mouvements latéraux du masque sur le substrat, plongez le substrat pendant 10 secondes dans un récipient en verre rempli de la solution en développement. Ensuite, rincez-le rapidement à l’eau désionisée, gravez le titane exposé en le submergeant dans la solution de gravure au titane pendant 15 secondes, puis rincez à l’eau désionisée et séchez-le à l’azote. Optiquement, inspectez le substrat et retirez la résine photo à l’aide d’acétone.

Rincez ensuite le substrat avec de l’alcool isopropylique et de l’eau désionisée et séchez-le avec de l’azote. Pour le dépôt diélectrique de la grille, placez 300 milligrammes de dimère de parylène C sur l’enduit de parylène et réglez les valeurs de pression. Après le dépôt, nettoyez les substrats avec de l’acétone, de l’alcool isopropylique et de l’eau désionisée et séchez-les avec de l’azote comme démontré précédemment.

Après avoir déposé la résine photo sur le substrat comme démontré précédemment, placez le substrat dans un bromographe et positionnez le masque photolithographique en plastique sur le substrat pour le biais sous un microscope stéréoscopique. Après une exposition aux UV d’une minute par le haut, retirez soigneusement le masque comme démontré précédemment. Développez la photorésistance comme démontré précédemment, puis exposez le substrat avec la photosiste à motifs au plasma d’oxygène pour éliminer le parylène C des zones de détection.

Placez les substrats dans un récipient en verre rempli d’acétone à l’intérieur du bain à ultrasons pendant 10 secondes pour retirer complètement la résine photo, puis rincez les substrats avec de l’acétone, de l’alcool isopropylique et de l’eau et séchez-les avec de l’azote comme démontré précédemment. Après avoir déposé la résine photo sur le substrat, comme démontré précédemment, placez le substrat dans un burmographe et placez sur le substrat un masque photolithographique en plastique avec de simples rectangles noirs, qui recouvrent entièrement les zones des transistors. Après une exposition d’une minute à la lumière UV du haut et du bas avec soin, retirez le masque et développez la résine photo, comme démontré précédemment.

Nettoyez les substrats avec le traitement doux au plasma pour favoriser l’adhérence du métal sur le Parylène C puis placez-les sur le support de substrat à l’intérieur de la chambre à vide de l’évaporateur thermique. Placez 30 milligrammes d’or dans le creuset, fermez l’obturateur et pompez la chambre d’évaporation jusqu’à ce qu’elle atteigne 10 à moins cinq Tor. Augmentez la puissance de l’évaporateur jusqu’à ce que le creuset brille en rouge et attendez 30 secondes.

Ouvrez l’obturateur, augmentez la puissance à 40% et attendez 60 secondes. Fermez ensuite l’obturateur et coupez l’alimentation. Placez les substrats dans un récipient d’acétone à l’intérieur du bain à ultrasons pendant 10 secondes pour soulever la résine photo, retirant ainsi l’or du canal des transistors.

Rincez, séchez et déposez la résine photo sur les substrats comme démontré précédemment. Après avoir placé le substrat dans un bromographe, placez sur le substrat un masque photolithographique en plastique avec les sources, les drains et la disposition des portes de contrôle souhaités. Après une exposition UV d’une minute par le haut, retirez soigneusement le masque et développez la résine photo comme démontré précédemment.

Graver l’or exposé en l’immergeant dans la solution de gravure à l’or pendant 10 secondes, puis rincer à l’eau désionisée et sécher à l’azote comme démontré. Après avoir inspecté optiquement le substrat, retirez la résine photo à l’aide d’acétone, rincez avec de l’alcool isopropylique et de l’eau désionisée et séchez-la avec de l’azote. Après avoir déposé la résine photo sur le substrat, placez, le substrat et un bromographe en position sur le substrat un masque photolithographique en plastique avec des ouvertures correspondant aux zones de détection du pH de l’OCMFET.

Après une exposition aux UV d’une minute par le haut, retirez soigneusement le masque comme démontré précédemment. Développez la résine photo comme démontré précédemment, puis protégez l’ensemble du dispositif à l’exception des zones de détection du pH avec du ruban isolant en polyimide et déposez une couche de 500 nanomètres de parylène C sur le substrat en utilisant les paramètres mentionnés dans le manuscrit textuel. Après avoir soigneusement retiré le ruban isolant en polyamide, exposez le substrat au plasma d’oxygène pour activer le parylène C sur les zones de détection du pH des OCMFET.

Ensuite, placez les substrats dans un récipient d’acétone à l’intérieur du bain à ultrasons pendant 10 secondes pour retirer complètement la résine photo. Rincez les substrats avec de l’acétone et de l’alcool isopropylique et séchez-les avec de l’azote. Placez les substrats sur une plaque chauffante à 50 degrés Celsius avant de couler une gouttelette d’un microlitre de solution semi-conductrice sur chaque zone de canal.

Couvrez tout le substrat avec le couvercle et séchez-le sous une hotte chimique pendant 30 minutes. Découpez l’appareil du PET, manuellement ou à l’aide d’une découpeuse laser. Une culture confluente de cardiomyocytes de rat adhérant à la surface d’un MOA était immunostate pour la protéine sarcomérique tropomyosine.

Un exemple d’un signal cardiomyocytaire unique mesuré avec un OCMFET est montré ici. L’appareil pourrait détecter à la fois l’activité électrique cellulaire spontanée et l’activité induite par l’administration de différents produits chimiques ou médicaments. Grâce à la configuration en réseau du MOA, il s’agissait d’estimer la vitesse de propagation du signal cardiaque au sein de la culture cellulaire.

L’OCMFET a également été capable d’amplifier les potentiels de champ neuronal avec une stabilité remarquable et de bons rapports signal/bruit. Les différentes réponses d’un canal sensible au pH et insensible au pH d’un MOA à la stimulation chimique avec la bicuculline et la tétrodotoxine ont démontré la capacité du dispositif à discriminer entre différents états métaboliques cellulaires. Inspectez soigneusement le substrat avant chaque étape du protocole de fabrication.

Cela augmentera considérablement le rendement du processus. En utilisant différentes méthodes de fonctionnalisation, il est possible d’obtenir des capteurs chimiques et physiques qui peuvent être utilisés dans des applications telles que le laboratoire sur une puce et la peau robotique.