Name: ייצור מערך microneedle פולימרית יתוגרפיה (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-11-17T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 15 s
Description: למד לייצר מערך מיקרו-מחטים פולימריות חדות ללא תבניות באמצעות פוטוליתוגרפיה. שיטה זו מאפשרת משלוח כאב של תרופות דרך העור ומספקת שליטה מדויקת בממדי המחטים ליישומים רפואיים מתקדמים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

מחקר זה נתמך על ידי מענק של קרן המחקר הלאומית של סינגפור (NRF) NRF2012NRF-POC001-043.

1. ייצור Photomask <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה רקיק זכוכית 4 &quot;עם פתרון פיראניה (H 2 SO 4 / H 2 O 2 ב 2: 1 יחס) במשך 20 דקות ב 120 מעלות צלזיוס על ידי טבילה בטנק קוורץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להפקיד רובד של כרום / זהב (30 ננומטר של Cr / 1 מיקרומטר של Au) שכבה על פרוסות סיליקון הזכוכית באמצעות מאייד 7 (איור 1 א) קורה אלקטרוני. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את הפרוסות במאייד קורה אלקטרוני. ברגע שהאבק מגיע 5 x 10 -6 Torr, להפעיל את מקור מתח הגבוה (10 קילו וולט). לשלוט בעובי של לוח בקרת צג. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טרום נקי כל חומר במשך 30 שניות באמצעות אקדח הקורה האלקטרוני, שמירה על התריס &quot;OFF&quot; (על מנת להימנע מהתצהיר על הוופלים). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צור שכבת מיסוך photoresist Cr / Au לתחריט רטוב עמוק של הזכוכית. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל photoresist עבה 2 מיקרומטר ידי ספינינג 5 מיליליטר של הפתרון למשך 30 שניות בסל&quot;ד 3000 באמצעות מערכת coater ספין-ספריי.Prebake photoresist על פלטה חמה ב 100 מעלות צלזיוס במשך 1.5 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשוף וקשה לאפות photoresist ב 120 מעלות צלזיוס במשך 30 דקות על פלטה חשמלית. זה קריטי כדי ליצור משטח הידרופובי והדבקה חזקה של photoresist לשכבת המתכת. תבנית שכבת Cr / Au באמצעות etchants Cr וAu דרך photoresist להסוות 8,9. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להגנה על משטח הזכוכית בדוגמת האו&quot;ם, באופן זמני אג&quot;ח רקיק הזכוכית לפרוסות סיליקון דמה. 9 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את פרוסות זכוכית על צלחת חמה ב 110 מעלות צלזיוס ולהמס את השעווה בצד השני של פרוסות סיליקון הזכוכית (באופן כזה שכל פני השטח של הרקיק מכוסה בשעווה). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים פרוסות סיליקון דמה במגע עם רקיק הזכוכית ולחץ כדי להסיר את השעווה העודפת. על מנת להימנע משפיכת השעווה, למקם את נייר טישו חדר נקי על פלטה חשמלית. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע תחריט איזוטרופיים של העדשה באמצעות חומצה הידרופלואורית מותאמת (49% V / V)פתרון וחומצה הידרוכלורית (37% V / V) (ביחס נפח של 10: 1). עם בוחש מגנטי עבור 8.5 דקות 10 נוכחות של HCl היא קריטית בהשגת איכות משטח טובה של עדשות שנוצרו. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא כי שיעור התחריט הוא 7 מיקרומטר / min; באמצעות נפח כולל של 200 מיליליטר של תמיסת תחריט. בצע תחריט במכל פלסטיק ולקחת אמצעי בטיחות לצעד זה עיבוד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה את הרקיק במים ללא יונים (DI) על ידי שטיפה וייבוש נוסף ב RT. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר השלימה התהליך, להפריד את רקיק הזכוכית מפרוסות סיליקון דמה ולחמם את השעווה בעזרת צלחת חמה ב 100 מעלות צלזיוס במשך 15 שניות. כשעווה נמסה בטמפרטורה זו, לנתק את רקיק הזכוכית מפרוסות סיליקון דמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר שעווה שנותרה, photoresist ושכבות Cr / Au התלויים בקצוות של העדשות באמצעות ultrasonication עבור שעה 1 באמצעות -methyl-2-pyrrolidone N כממס על 80 מעלות צלזיוס בטנק קולי.</li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צור העתק עובש PDMS של microlenses המפוברק על photomasks 11. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפיין את ממדי photomask (אורך ורוחב) ועובש PDMS microlenses (עומק וקוטר) העתקים באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק וסטראו בהתאמה. 12-14 </li></ol> ייצור 2. גלים MN <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צור חלל של 2.5 סנטימטר × 0.9 סנטימטר באמצעות שקופיות הזכוכית רכובה על שני צדדים של זכוכית. מספר שקופיות הזכוכית שנערמו על שני הצדדים יקבע את הגובה של החלל הידוע כעובי spacer (איור 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Secure כל שכבה של שקופיות זכוכית על ידי יישום שכבה דקה של פתרון prepolymer המכיל פולי (אתילן גליקול) diacrylate (PEGDA, MW = 258 Da) עם 0.5% w / w 2-2-מתיל-propiophenone הידרוקסי (HMP) על גבי שקופיות זכוכית ואחרי הקרנה של האור להגדיר עם אולטרה סגול בעוצמה הגבוהה (UV) למשך 2 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקם את photoma<html> SK (מפוברק בעבר) עם משטחי Cr / Au המצופה מול הפנים של החלל. ודא שהצדדים של קירות החלל לא מסתירים את העדשות משובצות בphotomask. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למלא את החלל עם פתרון prepolymer עד המשטח המצופה כרום / Au הוא במגע עם הפתרון ללא כל בועות גלויות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מכשיר את ההתקנה עם אור UV בעוצמה גבוהה של אינטנסיביות רצויה עבור 1 שניות במרחק של 3.5 סנטימטרים ממקור UV באמצעות תחנת ריפוי UV עם מגוון מסנן UV של 320-500 ננומטר. השתמש במתאם collimating עם חללית אור UV. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את עוצמת אור UV משמשת באמצעות מד קרינה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעקבות חשיפה לקרינת UV, להסיר את photomask עם המערך של MNS. יוצקים את פתרון prepolymer העודף שאינו polymerized בתהליך חזרה למכל המקורי שלה לשימוש חוזר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לכמת את קוטר אורך וקצה MNS באמצעות סטראו לפי הוראות יצרן. </li></ol>class = &quot;jove_title&quot;&gt; 3. ייצור שכבת גיבוי MN <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עם מלקחיים, למקם את MNS (מפוברק בעבר) מצורף אל photomask בבאר של צלחת 24 גם כפי שמוצג באיור 1 ג. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוספת נפח שצוין (300-400 μl) של פתרון prepolymer לתוך הבאר עד המחטים שקועות עד לגובה רצוי. כרך זה קובע את עובי שכבת גיבוי התוצאה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מכשיר את ההתקנה עם אור בעוצמה גבוהה UV (15.1 W / 2 סנטימטר), 10.5 סנטימטרים ממקור UV למשך תקופה של 1 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפרד את שכבת הגיבוי על מערך MN מphotomask באמצעות סכין חד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לכמת את קוטר אורך, קוטר קצה ובסיס של MNS עם שכבת הגיבוי באמצעות סטראו לפי הוראות יצרן. </li></ol>

<ol><li>Zhou, C. P., Liu, Y. L., Wang, H. L., Zhang, P. X., Zhang, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transdermal+delivery+of+insulin+using+microneedle+rollers+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22International+journal+of+pharmaceutics%22%5BJournal%5D)">Transdermal delivery of insulin using microneedle rollers in vivo.</a> International journal of pharmaceutics. 392, 127-133 (2010).</li>
<li>Lee, J. W., Choi, S. O., Felner, E. I., Prausnitz, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dissolving+microneedle+patch+for+transdermal+delivery+of+human+growth+hormone%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Dissolving microneedle patch for transdermal delivery of human growth hormone.</a> Small. 7, 531-539 (2011).</li>
<li>Raphael, A. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((needle-free+vaccinations+in+skin+using+multi+layered%2C+densely-packed+dissolving+microprojection+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">needle-free vaccinations in skin using multi layered, densely-packed dissolving microprojection arrays.</a> Small. 6, 1785-1793 (2010).</li>
<li>Lee, J. W., Han, M. R., Park, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer+microneedles+for+transdermal+drug+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+drug+targeting%22%5BJournal%5D)">Polymer microneedles for transdermal drug delivery.</a> Journal of drug targeting. 21, 211-223 (2012).</li>
<li>Kochhar, J. S., Goh, W. J., Chan, S. Y., Kang, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+method+of+microneedle+array+fabrication+for+transdermal+drug+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22Drug+development+and+industrial+pharmacy%22%5BJournal%5D)">A simple method of microneedle array fabrication for transdermal drug delivery.</a> Drug development and industrial pharmacy. 39, 299-309 (2013).</li>
<li>Kochhar, J. S., Zou, S., Chan, S. Y., Kang, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protein+encapsulation+in+polymeric+microneedles+by+photolithography%5BTitle%5D)+AND+%22International+journal+of+nanomedicine%22%5BJournal%5D)">Protein encapsulation in polymeric microneedles by photolithography.</a> International journal of nanomedicine. 7, 3143-3154 (2012).</li>
<li>Tay, F. E. H., Iliescu, C., Jing, J., Miao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Defect-free+wet+etching+through+pyrex+glass+using+Cr%2FAu+mask%5BTitle%5D)+AND+%22Microsystem+Technologies%22%5BJournal%5D)">Defect-free wet etching through pyrex glass using Cr/Au mask.</a> Microsystem Technologies. 12, 935-939 (2006).</li>
<li>Iliescu, C., Chen, B., Miao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+wet+etching+of+Pyrex+glass%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators%2C+A%3A+Physical%22%5BJournal%5D)">On the wet etching of Pyrex glass.</a> Sensors and Actuators, A: Physical. 143, 154-161 (2008).</li>
<li>Iliescu, C., Taylor, H., Avram, M., Miao, J., Franssila, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+practical+guide+for+the+fabrication+of+microfluidic+devices+using+glass+and+silicon%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">A practical guide for the fabrication of microfluidic devices using glass and silicon.</a> Biomicrofluidics. 6, 16505-16516 (2012).</li>
<li>Iliescu, C., Jing, J., Tay, F. E. H., Miao, J., Sun, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+masking+layers+for+deep+wet+etching+of+glass+in+an+improved+HF%2FHCl+solution%5BTitle%5D)+AND+%22Surface+and+Coatings+Technology%22%5BJournal%5D)">Characterization of masking layers for deep wet etching of glass in an improved HF/HCl solution.</a> Surface and Coatings Technology. 198, 314-318 (2005).</li>
<li>Pan, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+a+3D+hair+follicle-like+hydrogel+by+soft+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+biomedical+materials+research.+Part+A%22%5BJournal%5D)">Fabrication of a 3D hair follicle-like hydrogel by soft lithography.</a> Journal of biomedical materials research. Part A. 101, 3159-3169 (2013).</li>
<li>Jay, T. R., Stern, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preshaping+photoresist+for+refractive+microlens+fabrication%5BTitle%5D)+AND+%22P+Soc+Photo-Opt+Ins%22%5BJournal%5D)">Preshaping photoresist for refractive microlens fabrication.</a> P Soc Photo-Opt Ins. 1992, 275-282 (1993).</li>
<li>Friedman, G. B., Sandhu, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Longitudinal+Spherical+Aberration+of+a+Thin+Lens%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Phys%22%5BJournal%5D)">Longitudinal Spherical Aberration of a Thin Lens.</a> Am J Phys. 35, 628(1967).</li>
<li>Xu, Q. A., Li, J., Zhang, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Collimated+the+laser+diode+beam+by+the+focus+lens%5BTitle%5D)+AND+%22Semiconductor+Lasers+and+Applications+IV%22%5BJournal%5D)">Collimated the laser diode beam by the focus lens.</a> Semiconductor Lasers and Applications IV. 7844, (2010).</li>
<li>Lin, T. W., Chen, C. F., Yang, J. J., Liao, Y. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+dual-directional+light-control+film+with+a+high-sag+and+high-asymmetrical-shape+microlens+array+fabricated+by+a+UV+imprinting+process%5BTitle%5D)+AND+%22J+Micromech+Microeng%22%5BJournal%5D)">A dual-directional light-control film with a high-sag and high-asymmetrical-shape microlens array fabricated by a UV imprinting process.</a> J Micromech Microeng. 18, (2008).</li>
<li>Dunne, S. M., Millar, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+distance+from+curing+light+tip+to+restoration+surface+on+depth+of+cure+of+composite+resin%5BTitle%5D)+AND+%22Prim+Dent+Care%22%5BJournal%5D)">Effect of distance from curing light tip to restoration surface on depth of cure of composite resin.</a> Prim Dent Care. 15, 147-152 (2008).</li>
<li>Kochhar, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microneedle+integrated+transdermal+patch+for+fast+onset+and+sustained+delivery+of+lidocaine%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+pharmaceutics%22%5BJournal%5D)">Microneedle integrated transdermal patch for fast onset and sustained delivery of lidocaine.</a> Molecular pharmaceutics. 10, 4272-4280 (2013).</li>
<li>Kochhar, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+microneedle+array+fabrication+off+a+photomask+to+deliver+collagen+through+skin%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmaceutical+research%22%5BJournal%5D)">Direct microneedle array fabrication off a photomask to deliver collagen through skin.</a> Pharmaceutical research. 31, 1724-1734 (2014).</li>
</ol>

המחברים מצהירים שאין ניגוד עניינים.

הפרוטוקול שתואר לעיל עבור ייצור של מערך MNS הוצג לפברק מערך MNS של ~ 1 סנטימטר 2. ניתן לשנותם על ידי יצירת מערכי חלל גודל גדול ובאמצעות photomask גדול יותר. גודל החלל המוגבר ניתן ליצור על ידי הגדלת הרוחב בין מפרידי שני צדדים. למרות שכל צעד לפברק מערכי MN בפרוטוקול היה חשוב, הצעדים החשובים ביותר היו: מיצוב photomask, המילוי של פתרון prepolymer, וההקרנה של ההתקנה. מיקום של photomask צריך להיות באופן כזה שמשטחי Cr / Au המצופה להתמודד הפנים של החלל והצדדים של קירות החלל לטש...

העברת תרופות דרך העור מציעה גישה חלופית אטרקטיבית למתן תרופה, במיוחד למולקולות ביולוגיות, המנוהלים באופן כמעט בלעדי על ידי זריקות מזרק. עם זאת, העור, במיוחד את השכבה העליונה (השכבה הקרנית), הוא מחסום אדיר מניעת מולקולות אקסוגניים מלהיכנס לגוף האדם. לאחרונה, מכשירי MN צמחו כמאפשרים כלים כדי לספק תרופות דרך עור. מכשירי MN ליצור נקבוביות זמני בתוך השכבה הקרנית לאפשר המעבר של מולקולות תרופה כדי להשיג את הפעילות הפיזיולוגית הרצויה עם תאימות מטופל השתפרה ונוחות 1-3. שיטות ייצור שונות אומצו לפברק MNS פולימריים 4. עם זאת, הם בדרך כלל כרוכים בתהליכים מסובכים ומרובים צעד דורשים פעמים רבות ו / או טמפרטורות גבוהות לפברק מערכי MNS. 4 כדי לפשט את תהליך הייצור, באמצעות תהליך ללא עובש צעד אחדphotomask פותח לאחרונה 5,6. עם זאת, בשיטה זו, מפוברק היה MNS טיפים מחט בוטים, כפי שאין מנגנון היה במקום לשנות את נתיב אור אולטרה סגול (UV) המעורב בphotolithography. במחקר זה, microlenses המוטבע בphotomask הוצעו להגדיר את הגיאומטריה של MNS. הפרוטוקול לפברק photomasks בהיקף של microlenses המשובץ ולאחר מכן MN ייצור עם טיפים חדים באמצעות photomask מדווחים.

<table><tbody><tr><td>פולי(אתילן גליקול) דיאקרילט (PEGDA Mn=258)</td><td>SIGMA&nbsp;</td><td>475629-500 מ"ל</td><td></td></tr><tr><td>2-הידרוקסי-2-מתיל-פרופיופנון (HMP)</td><td>SIGMA&nbsp;</td><td>405655-50 מ"ל</td><td></td></tr><tr><td>קולגן בקר מסוג 1, מצומד FITC&nbsp;</td><td>סיגמא&nbsp;</td>תחנת ריפוי <td>UV C4361</td><td></td></tr><tr><td>&nbsp; &nbsp; &nbsp;</td><td>EXFO Photonic Solutions Inc., קנדה</td> מתאם קולימציה <td>OmniCure S2000-XL</td><td></td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>EXFO Photonic Solutions Inc., קנדה</td><td>EXFO 810-00042</td><td></td></tr><tr><td>צלחת 24 בארות</td><td>Thermo Fisher Scientific, ארה"ב</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nikon SMZ 1500 סטריאומיקרוסקופ&nbsp;</td><td>ניקון, יפן</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מד כוח דיגיטלי Dillon GL-500&nbsp;</td><td>דילון, ארה"ב</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מיקרוסקופ קונפוקלי A-1R&nbsp;</td><td>Nikon, יפן</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

ייצור מערך microneedle פולימרית יתוגרפיה

Polymeric Microneedle Array Fabrication by Photolithography

כתב יד זה מתאר את הייצור של מערכי microneedle פולימרים (MN) על ידי photolithography. זה כרוך בתהליך ללא עובש פשוט באמצעות photomask המורכב ממייקרו-עדשות מוטבעות. מיקרו-עדשות משובצות נמצאו להשפיע גיאומטריה MN (חדות). מערכי MN חזקים בקטרים ​​הנעים בין קצה 41.5 מיקרומטר ± 8.4 מיקרומטר ו71.6 מיקרומטר ± 13.7 מיקרומטר, עם שני אורכים שונים (1,336 מיקרומטר ± 193 מיקרומטר ומיקרומטר 957 ± 171 מיקרומטר) היו מפוברקים. מערכי MN אלה עשויים לספק יישומים פוטנציאליים באספקה ​​של תרופות מולקולריות וmacromolecular נמוכות דרך עור.

הגיאומטריה של MNS יכולה להיות מושפעת באופן משמעותי על ידי מאפייני photomask וmicrolens המוטבעים. התואר של שבירה משפיע על נתיב העברת קרני UV, שהשפיעה על הגיאומטריה MN (איור 2 א). כל microlens נמצא כי קוטר 350 מיקרומטר, 130 מיקרומטר שיטח משטח קמור, ו62.3 מיקרומטר עומק (איור 2-D). השימוש במשפט פיתגורס, רדיוס עקמומיות של המשטח הראשון נמצא 272.89 מיקרומטר. אורך המוקד היה מחושב להיות 509.28 מיקרומטר (זכוכית n = 1.53627 שוקל; n = אוויר</s...

כאן, אנו מציגים פרוטוקול המתאר תהליך ייצור ללא עובש של המחטים המיקרו-פולימריות על ידי פוטוליתוגרפיה.

This manuscript describes the fabrication of polymeric microneedle (MN) arrays by photolithography. It involves a simple mold-free process by using a ...

המטרה הכללית של הליך זה היא לייצר מערך מחטים מיקרוסקופיות (microneedles) פולימריות חדות, שעשויות לספק יישומים פוטנציאליים להחדרה ללא כאב של סוכנים טיפוליים בעלי מולקולות קטנות או גדולות דרך העור. דבר זה מושג תחילה על ידי ייצור מסכת אור (photo mask) המורכבת מעדשות מיקרוסקופיות מוטמעות, באמצעות תעיית איזוטרופית דפוסית. השלב השני הוא ייצור גזעי המחטים המיקרוסקופיות על ידי הנחת מסכת האור המוטמעת מעל אמבט של תמיסת פרה-פולימר, ומיקוד של אור UV אל תוך התמיסה דרך העדשות המיקרוסקופיות, מה שגורם לפולימריזציה של התמיסה שנחשפה.השלב הסופי הוא ייצור שכבת התמיכה לתמיכה בגופי המיקרו-מחטים. פעולה זו מבוצעת על ידי הנחת המיקרו-מחטים בלוח כאשר הקצוות המחודדים פונים כלפי מעלה, הוספת תמיסת פרה-פולימר, ופולימריזציה של התמיסה באמצעות אור UV. לבסוף, ניתן לבחון את התכונות האופייניות של המיקרו-מחטים, כולל האורך, הקוטר וזווית החוד, באמצעות מיקרוסקופ סטריאו.היתרון המרכזי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות, כגון מיקרו-עיצוב (micro molding), הוא מהירותה. זהו תהליך שאינו דורש תבנית, ואינו מצריך שימוש בטמפרטורות גבוהות. שיטה זו יכולה לסייע במתן מענה לשאלות מפתח במיקרו-ייצור, כגון שימוש בעדשות מיקרו כדי לשנות את נתיב קרני UV ואת תהליך הפולימריזציה.ניתן להשתמש בטכניקה זו לייצור מחטים פולימריות מאקרוסקופיות המשמשות להולכת תרופות דרך הפה, אם כי במדריך זה נדגים רק את אופן ייצורן של מיקרומחטים ריקות. ניתן להשתמש בטכניקה זו גם לייצור מיקרומחטים טעונות בתרופה. התחילו בניקוי של פרוסות זכוכית (wafer) בגודל ארבעה אינץ' על ידי טבילתן במיכל קוורץ הממולא בתמיסת Piranha למשך 20 דקות בטמפרטורה של 120 °C.לאחר מכן, שטפו את הפרוסה במים מזוקקים ויבשו אותה באמצעות אוויר דחוס. עם סיום העבודה במאיד האלקטרוני (e-beam evaporator), הניחו את הפרוסה במערכת ציפוי סובבת (spin coater) והוסיפו חמישה מיליליטרים של פוטורזיסט למרכז הפרוסה. סובבו את הפרוסה במהירות של 3000 RPMs למשך 30 שניות כדי ליצור שכבת פוטורזיסט בעובי של שני מיקרומטר.בשלב הבא, בצעו אפייה מוקדמת (pre-bake) של הפוטורזיסט על פלטה חמה בטמפרטורה של 100 °C למשך דקה וחצי, ולאחר מכן מקמו את מסיכת הפוטו-מאסק ואת פרוסת הסיליקון (wafer) במכשיר ליישור המסיכה (photo mask aligner), וחשפו את הפרוסה לחשיפה קשה. אפו את הפוטורזיסט בטמפרה של 120 °C למשך 30 דקות על פלטה חמה. לאחר מכן, תעו את התבנית אל תוך פרוסת הזכוכית באמצעות תמיסה של חומרי תעייה לכרום וזהב בטמפרטורת החדר למשך שעה אחת, מקמו את פרוסת הזכוכית התעויה על פלטה חמה בטמפרטורה של 110 °C והמיסו שעווה בצד הנגדי של פרוסת הזכוכית, כך שכל פני השטח של הפרוסה יהיו מכוסים בשעווה.הצמדה זמנית של פרוסת הזכוכית לפרוסת סיליקון דמי (dummy) על ידי הצמדת פרוסת סיליקון לפרוסת הזכוכית ולחיצה חזקה להסרת עודפי השעווה. לאחר מכן, הכין במכל פלסטיק עם בוחש מגנטי אמבטיה של 200 milliliter המורכבת מ-10 חלקים של 49% hydrofluoric acid וחלק אחד של 37% hydrochloric acid. הוסף את הדגימה ובצע תג בצורה של שבעה micrometers לדקה עבור שמונה וחצי דקות, תוך כדי ערבוב.עם סיום הפעולה, נקה את הפרוסה באמצעות מים דה-יוניים וייבש אותה בטמפרטורת החדר. לאחר הייבוש, הנח את הפרוסה על פלטה חמה, שחוממה מראש ל-100 °C למשך 15 שניות. לאחר מכן, הפרד את פרוסת הזכוכית מפרוסת הסיליקון המשמשת כדמי (dummy silicon wafer).הניחו את פרוסת הזכוכית בתוך מיכל אולטרסוני המכיל n methyl pyrrolidone בטמפרטורה של 80 °C והשתמשו באולטרסוניקציה למשך שעה אחת כדי להסיר את השעווה שנותרה, את הפוטורזיסט (photo resist) ואת שכבות הכרום והזהב הבולטות מקצות העדשות. ערמו שקופיות זכוכית משני צדדיו של חלל בצורת מלבן כדי לקבוע את הגובה המקסימלי של המחטים המיקרוסקופיות. אבטחו כל שכבה של שקופית הזכוכית על ידי מריחה של שכבה דקה של תמיסת פרה-פולימר על שקופיות הזכוכית בין כל שכבה.בסיום, הקרינו את המערך באור על-סגול בעוצמה גבוהה למשך שתי שניות כדי לקבע את השקופיות במקומן. לאחר מכן, מקמו את מסכת הצילום כך שהמשטח המצופה בזהב-כרום פונה אל פנים החלל. ודאו שדפנות החלל אינן חוסמות את הגישה.העדשות המוטמעות במסיכת הצילום. מלאו את החלל בתמיסת הפרה-פולימר עד שהמשטח המצופה בכרום וזהב יבוא במגע עם התמיסה ללא בועות נראות לעין. לאחר מכן, הניחו את המערך בתחנת פילוס UV והניחו רדיומטר לצד המערך כדי למדוד את עוצמת אור ה-UV.הקרינו את המערך באור UV בעוצמה גבוהה בין 320 ל-500 ננומטר למשך שנייה אחת, במרחק של 3.5 סנטימטרים ממקור ה-UV. לאחר החשיפה ל-UV, הסירו את מסיכת הפוטו עם מערך המחטים המיקרוסקופיות ושפכו את תמיסת הפרה-פולימר העודפת חזרה למכל המקורי לשימוש חוזר. כמתו את אורך וקוטר קצה המחטים המיקרוסקופיות באמצעות מיקרוסקופ סטריאוסקופי בשיטות סטנדרטיות בעזרת פינצטה.הניחו את המחטים המיקרוסקופיות המחוברות למסכת הצילום לתוך באר של פלטה בעלת 24 בארות, כאשר צד המחטים פונה כלפי מעלה. הוסיפו 300 עד 400 µL של תמיסת הפרה-פולימר לבאר עד שהמחטים יהיו טבולות עד לגובה שכבת התמיכה הרצויה. לאחר מכן, הקרינו את המערך באור UV בעוצמה גבוהה של 15.1 watts per square centimeter ממרחק של 10.5 centimeters למשך שנייה אחת.לאחר ששכבת התמיכה פולמרה, הפר את שכבת התמיכה של מערך המחטים המיקרוסקופיות מהמסכה הפוטוגרפית באמצעות להב חד. לאחר מכן, כמת את אורך הקצה, הקוטר וקוטר הבסיס של המחטים המיקרוסקופיות עם שכבת התמיכה באמצעות מיקרוסקופ סטריאו. עוצמת ה-UV האפקטיבית על אורך המחטים המיקרוסקופיות וקוטר הקצה נחקרה על ידי שינוי עוצמת אור ה-UV מ-3.14 עד 15.1 watts per square centimeter, תוך שמירה על אורך מוקד ומרחק מקור אור קבועים.נמצא כי אורך המחטים המיקרוסקופיות הממוצע וקוטר השפיץ הגדילו עם העלייה בעוצמה. מוצגות כאן ההשפעות של 300 microliters לעומת 400 microliters של חומר תמיכה על האורך הכולל של המחטים המיקרוסקופיות, וכן על כוח השבירה של המחטים; כפי שניתן לצפות, עם יותר חומר תמיכה, המחטים קצרות יותר באופן כללי, אך הן גם מקבלות כוח שבירה נוסף בשל התמיכה העודפת. לאחר צפייה בסרטון זה, אני מקווה שתהיה לכם הבנה טובה לגבי אופן הייצור של מחטים מקרו-פולימריות. לאחר שליטה בטכניקה זו, ניתן לבצעה בתוך חמש עד 10 דקות.אם הפרוצדורה בוצעה בזהירות ומסכת הצילום מוכנה, אנא זכרו כיצד נעשה שימוש בחומרים כגון חומצה פלואורידית ומכשירי UV, ולכן יש להשתמש בציוד מיגון אישי בכל עת.

polymeric-microneedle-array-fabrication-by-photolithography

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

מאמר זה מפרט את הבנייה של חיישן microneedle מבוסס multiplexed. המכשיר מפותח עבור בדגימה באתרו וניתוח אלקטרוכימי של analytes מרובים בצורה מהירה סלקטיבית. אנחנו מדמיינים ברפואה קלינית מחקר ביו משתמש עבור אלה microneedle מבוססי חיישנים.

חיישן הולו Microneedle מבוסס על מרובב דרך העור אלקטרוכימי חישה

שיטת ייצור אלקטרודות interdigitated בסדר (מרווח ורוחב: 20 מיקרומטר) בקצה של מחט תת-עורית (קוטר: 720 מיקרומטר) הוכח באמצעות תרסיס ציפוי גמיש סרט photomask בתהליך פוטוליתוגרפיה.

ייצור של אלקטרודות בסדר על הקצה של מחט Hypodermic באמצעות תרסיס Photoresist ציפוי גמיש Photomask ביו יישומים

מאמר זה מציג שיטה ייחודית לייצור תבניות מאסטר עם חור אוורור למניעת לכידת אוויר במהלך יציקת פולימר צמיגי, ומאפשרת ייצור מחטי ג'לטין עם קצה חד. על ידי הפחתת נפח היציקה של ג'לטין בעל צמיגות גבוהה, ניתן היה גם לייצר מחטים מיקרו-פירמידליות חלולות עם דפנות דקות.

ייצור תבנית ראשית למחטים מיקרו עם חור אוורור בגודל מיקרון

פרוטוקול זה מתאר ייצור טלאי מחטים מיקרו-מתמוססים הכוללים ננומיצלות α-לקאלבומין טעונות בקפסאיצין. השיטה מציעה גישה כפולה ומינימלית פולשנית להעברה ממוקדת טרנסדרמלית של חומרים ביואקטיביים הידרופוביים לרקמת השומן, מה שמקל על הפחתת שומן מקומית יעילה ועלול להרחיב יישומים בניהול השמנת יתר.

ייצור מדבקות מיקרו-מחט ממוססות טעונות בננומיצלות α-לקטאלבומין להעברת קפסאיצין טרנסדרמל והפחתת רקמת שומן

העבודה הנוכחית שואפת לשמש כמדריך מעשי המאפשר לחוקרים להכין מכשירי DMAP משלהם באמצעות שיטת יציקת הממס, הידועה גם כמיקרו-molding, ולבצע אפיון בסיסי.

מערך מערך מיקרו-מחטים הממוסס המיוצר בטכניקת יציקת ממס ואפיון חיוני של מכשירים ביומדיים מבוססי מיקרו-מחטים

טכניקות פשוטות מתוארים לייצור מהיר של microfabricated מערכות תרבות עצביים באמצעות מכשיר micromirror דיגיטלי ליתוגרפיה הקרנת דינמי מסכה על מצעים תרבות קבוע התא. אלה מערכות תרבות יכול להיות נציג נוסף של ארכיטקטורה ביולוגי טבעי, ואת הטכניקות המתוארות יכול להיות מותאם עבור יישומים רבים.

המצאה של הידרוג micropatterned למערכות התרבות עצבית באמצעות photolithography דינמי הקרנה מסכת

מאמר זה מתאר שיטה nanoprecipitation לסנתז פולימר מבוסס חלקיקים באמצעות diblock שיתוף פולימרים. אנו נדון את הסינתזה של diblock שיתוף פולימרים, הטכניקה nanoprecipitation, יישומים פוטנציאליים.

גיבוש חלקיקים פולימריים Diblock באמצעות טכניקה Nanoprecipitation

פרוטוקול לניתוח nanoparticle מעקב (נ.ת. ע) והזרימה cytometry תפוקה גבוהה להעריך חלקיקים פולימריים גן משלוח מתואר. נת"ע מנוצל כדי לאפיין את התפלגות גודל חלקיקי nanoparticle והפצת החלקיקים לפלסמיד. cytometry זרימת תפוקה גבוהה מאפשר הערכת יעילות transfection כמוני לספרייה של biomaterials מסירת הגן.

הערכת משלוח גן פולימרית חלקיקים על ידי Nanoparticle מעקב ניתוח וזרימת cytometry תפוקה גבוהה

אנו מתארים את השיטה של ​​תאי גזע תכנות לביטוי יתר גורמים טיפוליים לאנגיוגנזה באמצעות חלקיקים פולימריים מתכלים. תהליכים שתוארו כוללים סינתזת פולימר, transfecting בתאי גזע שמקורם בשומן במבחנה, ומאמת את היעילות של תאי גזע מתוכנתים לקדם אנגיוגנזה במודל איסכמיה hindlimb עכברי.

תאי גזע תכנות טיפולי אנגיוגנזה שימוש אורגניים פולימריים חלקיקים

שני נוזלים סמוכים העוברים דרך ערוץ מיקרופלואידי מחורץ יכולים להיות מכוונים ליצירת נדן סביב ליבת רב-אופן; ובכך לקבוע הן צורה והן חתך רוחב. פולמור Photoinitiated, כגון כימיה לחץ תיול, מתאים היטב לחיזוק במהירות את נוזל הליבה לתוך מיקרופייבר עם גודל וצורה קבועים מראש.

ייצור מיקרופלואידי של סיבים פולימריים וביוהיברידים עם גודל וצורה מעוצבים מראש

למד לייצר מערך מיקרו-מחטים פולימריות חדות ללא תבניות באמצעות פוטוליתוגרפיה. שיטה זו מאפשרת משלוח כאב של תרופות דרך העור ומספקת שליטה מדויקת בממדי המחטים ליישומים רפואיים מתקדמים.

ייצור מערך microneedle פולימרית יתוגרפיה

גלה סרטונים נוספים