Name: ייצור ואפיון של מערכת אלקטרונית כמו-עור קונפורמי לניהול כמותי, עורית פצע (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-09-02T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 50 s
Description: למד לייצר מערכת אלקטרונית כמו-עור קונפורמית לניהול כמותי של פצעים עוריים. המכשיר עוקב אחר זמן, טמפרטורה ומוליכות תרמית של רקמות בזמן אמת לשיפור תוצאות קליניות.

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

עבודה זו נתמכה על ידי מימון ההפעלה מבית הספר להנדסה, אוניברסיטת וירג&#39;יניה וחלק ממכשירים אלקטרוניים הוכנו במתקני microfabrication במיקרואלקטרוניקה וירג&#39;יניה מרכז רייט. אנו מכירים חוקרים שתרמו תרומה למכשיר ונתונים קליניים (איורים 3 ו -5 במאמר זה), שנרכש מהמאמר שפורסם 10. תודה וו-HY יושיאקי האטורי ל, תוכנת הקלטת נתונים המותאמת אישית.

<ol><li>Dargaville, T. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensors+and+imaging+for+wound+healing%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Sensors and imaging for wound healing: A review.</a> Biosens Bioelectron. 41, 30-42 (2013).</li>
<li>Panuncialman, J., Hammerman, S., Carson, P., Falanga, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wound+edge+biopsy+sites+in+chronic+wounds+heal+rapidly+and+do+not+result+in+delayed+wound+healing%5BTitle%5D)+AND+%22J+Invest+Dermatol%22%5BJournal%5D)">Wound edge biopsy sites in chronic wounds heal rapidly and do not result in delayed wound healing.</a> J Invest Dermatol. 129, S47-S47 (2009).</li>
<li>Hess, C. T., Kirsner, R. S. Orchestrating Wound Healing: Assessing and Preparing the Wound Bed. Adv Skin Wound Care. 16 (5), 246-257 (2003).</li>
<li>Lange-Asschenfeldt, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applicability+of+confocal+laser+scanning+microscopy+for+evaluation+and+monitoring+of+cutaneous+wound+healing%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Applicability of confocal laser scanning microscopy for evaluation and monitoring of cutaneous wound healing.</a> J Biomed Opt. 17 (7), (2012).</li>
<li>Crane, N. J., Elster, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vibrational+spectroscopy%3A+a+tool+being+developed+for+the+noninvasive+monitoring+of+wound+healing%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Vibrational spectroscopy: a tool being developed for the noninvasive monitoring of wound healing.</a> J Biomed Opt. 17 (7), (2012).</li>
<li>Jeong, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Materials+and+Optimized+Designs+for+Human-Machine+Interfaces+Via+Epidermal+Electronics%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Mater%22%5BJournal%5D)">Materials and Optimized Designs for Human-Machine Interfaces Via Epidermal Electronics.</a> Adv Mater. 25 (47), 6839-6846 (2013).</li>
<li>Kim, D. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epidermal+Electronics%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Epidermal Electronics.</a> Science. 333 (6044), 838-843 (2011).</li>
<li>Webb, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrathin+conformal+devices+for+precise+and+continuous+thermal+characterization+of+human+skin+%28vol+12%2C+pg+938%29%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Mater%22%5BJournal%5D)">Ultrathin conformal devices for precise and continuous thermal characterization of human skin (vol 12, pg 938).</a> Nat Mater. 12, 1078-1078 (2013).</li>
<li>Yeo, W. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multifunctional+Epidermal+Electronics+Printed+Directly+Onto+the+Skin%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Mater%22%5BJournal%5D)">Multifunctional Epidermal Electronics Printed Directly Onto the Skin.</a> Adv Mater. 25 (20), 2773-2778 (2013).</li>
<li>Hattori, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multifunctional+skin-like+electronics+for+quantitative%2C+clinical+monitoring+of+cutaneous+wound+healing%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Healthc+Mater%22%5BJournal%5D)">Multifunctional skin-like electronics for quantitative, clinical monitoring of cutaneous wound healing.</a> Adv Healthc Mater. 3 (10), 1597-1607 (2014).</li>
<li>Guo, S., DiPietro, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Factors+Affecting+Wound+Healing%5BTitle%5D)+AND+%22J+Dent+Res%22%5BJournal%5D)">Factors Affecting Wound Healing.</a> J Dent Res. 89 (3), 219-229 (2010).</li>
<li>Matzeu, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Skin+temperature+monitoring+by+a+wireless+sensor%5BTitle%5D)+AND+%22Ieee+Ind+Elec%22%5BJournal%5D)">Skin temperature monitoring by a wireless sensor.</a> Ieee Ind Elec. , 3533-3535 (2011).</li>
<li>Cahill, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal-Conductivity+Measurement+from+30-K+to+750-K+-+the+3-Omega+Method%5BTitle%5D)+AND+%22Rev+Sci+Instrum%22%5BJournal%5D)">Thermal-Conductivity Measurement from 30-K to 750-K - the 3-Omega Method.</a> Rev Sci Instrum. 61 (2), 802-808 (1990).</li>
<li>Fan, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fractal+Design+Concepts+for+Stretchable+Electronics%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Commun%22%5BJournal%5D)">Fractal Design Concepts for Stretchable Electronics.</a> Nature Commun. 5 (3266), (2013).</li>
<li>Song, Y. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+cameras+with+designs+inspired+by+the+arthropod+eye%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Digital cameras with designs inspired by the arthropod eye.</a> Nature. 497 (7447), 95-99 (2013).</li>
<li>Jeong, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Capacitive+Epidermal+Electronics+for+Electrically+Safe%2C+Long-Term+Electrophysiological+Measurements%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Healthc+Mater%22%5BJournal%5D)">Capacitive Epidermal Electronics for Electrically Safe, Long-Term Electrophysiological Measurements.</a> Adv Healthc Mater. 3 (5), 642-648 (2013).</li>
<li>Zhang, Y. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+and+Theoretical+Studies+of+Serpentine+Microstructures+Bonded+To+Prestrained+Elastomers+for+Stretchable+Electronics%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Funct+Mater%22%5BJournal%5D)">Experimental and Theoretical Studies of Serpentine Microstructures Bonded To Prestrained Elastomers for Stretchable Electronics.</a> Adv Funct Mater. 24 (14), 2028-2037 (2014).</li>
<li>Carlson, A., Bowen, A. M., Huang, Y. G., Nuzzo, R. G., Rogers, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transfer+Printing+Techniques+for+Materials+Assembly+and+Micro%2FNanodevice+Fabrication%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Mater%22%5BJournal%5D)">Transfer Printing Techniques for Materials Assembly and Micro/Nanodevice Fabrication.</a> Adv Mater. 24 (39), 5284-5318 (2012).</li>
<li>Yeo, W. H., Webb, R. C., Lee, W., Jung, S., Rogers, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bio-integrated+electronics+and+sensor+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Spie%22%5BJournal%5D)">Bio-integrated electronics and sensor systems.</a> Proc Spie. 8725, (2013).</li>
<li>Chung, H. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+Releasable+Single-Crystal+Silicon%E2%80%93Metal+Oxide+Field-Effect+Devices+and+Their+Deterministic+Assembly+on+Foreign+Substrates%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Funct+Mater%22%5BJournal%5D)">Fabrication of Releasable Single-Crystal Silicon–Metal Oxide Field-Effect Devices and Their Deterministic Assembly on Foreign Substrates.</a> Adv Funct Mater. 21 (16), 3029-3036 (2011).</li>
<li>Kim, H. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unusual+strategies+for+using+indium+gallium+nitride+grown+on+silicon+%28111%29+for+solid-state+lighting%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Unusual strategies for using indium gallium nitride grown on silicon (111) for solid-state lighting.</a> Proc Natl Acad Sci U.S.A. 108 (25), 10072-10077 (2011).</li>
<li>Padilla-Medina, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+technique+for+acne+treatments+based+on+statistical+parameters+of+skin+thermal+images%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Assessment technique for acne treatments based on statistical parameters of skin thermal images.</a> J Biomed Opt. 19 (4), 046019-046019 (2014).</li>
</ol>

המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים.

מאמר זה מדגיש את השיטות והפרוטוקולים לייצור מערכת אלקטרונית קונפורמלית דמוית עור המאפשרת למינציה קונפורמית ליד רקמות הפצע, המציעה מדידה כמותית של טמפרטורת העור ומיפוי מוליכות תרמית על העור. 
המאפיינים העיקריים כוללים שימוש בטכניקות חדשניות של הדפסת העברת חומרים ושילוב חומרים קשים-רכים כדי לתכנן ולפתח את המכשיר האלקטרוני הרך והגמיש/נמתח. השימוש בשכבות סיליקון תואמות ביולוגית, בטוחות חשמלית, הסוגרות לחלוטין את המכשיר מאפשר להשתמש באלקטרוניקה לראשונה בסביבה קלינית מציאותית, ניהול פצעים עוריים בחו...

במחקר קליני ומחקר ביו-רפואי, ניטור של ריפוי פצע התמקד בשיטה פולשנית המבוססת על ההערכה היסטולוגית של שינוי מורפולוגי רקמה בפצעי 1,2. לאחרונה, התקדמות מהירה בטכנולוגיות אלקטרוניות תאפשר הפיתוח של כלים הדמיה וניתוח דיוק גבוה שיכול לבדוק חזותי תהליך ריפוי הפצע באמצעות הדמיה דיגיטלית 3,4 או מיקרוסקופ סריקת confocal וספקטרוסקופיה 4,5. עם זאת, גישות הדמיה אלה דורשים עלות גבוהה, כלים אופטיים מסובכים ופעולות, ויותר מכך, חולים צריכים להיות משותקים במהלך בדיקה. לכן, קיים צורך למכשירים ומערכות חדשים, כי הם כמותי, לא פולשנית, קל לשימוש, זולים, ורבים תכליתיים להציע ניהול פצע מדויק יותר. הנה, אנחנו מציגים מערכת אלקטרונית כמו עור שמספקת מיפוי של condu טמפרטורה ותרמית מדויק, בזמן אמתctivity ומספק רמה מדויקת של חימום באתרי פצע באמצעות למינציה קונפורמי של המכשיר הלא פולשני. מכשיר זה מציג סוג של טכנולוגיה, מערכות רכוב עור אפידרמיס אלקטרוניות שנועדו להתאים לתכונות מכאניות וחומר (עובי כולל, כיפוף קשיחות, moduli היעיל, וצפיפות מסה) של האפידרמיס 6-9. המכשיר נועד במים, מגינים ביולוגית, ידידותי לעור, וטופס לשימוש חוזר שניתן לכבס וחיטוי ליישומים קליניים בחולים 10. המכשיר האלקטרוני קונפורמי רכוב ליד רקמות הפצע לוכד את שלב הדלקת (אחד של תהליך ריפוי פצע), הנגרם על ידי זרימת דם מוגברת ותגובות אנזימטיות לפצע 11,12, באמצעות הקלטת כמותי של טמפרטורה 8 ומוליכות תרמית 13, בקורלציה ללחות . מחקרי ניסויים וחישובים לקבוע עיצוב מכניקה אופטימלי לaccommodאכלתי תנועות טבעיות ולהחיל זנים ללא שבר מכאני וללכוד את הפיזיקה הבסיסית של מתיחת מכניקה של האלקטרוניקה כמו העור שlaminates conformally על פני העור, המציע רכישה של אותות נאמנות גבוהים. הפרוטוקולים מתוארים במאמר זה יציגו את השיטות של microfabrication למערכות אלקטרוניות כמו עור, בדיקת הכנה כוללים ניקוי מכשיר, התקנת ציוד בהגדרה קלינית, ויישומים קליניים לניטור כמותי של טמפרטורה ומוליכות תרמית על פצעים עוריים.

<table><tbody><tr><td>פרוסת סיליקון 3 אינץ'</td> רקיק אוניברסיטת סיליקון<td>, ארה"ב</td><td></td><td>השתמש כמנשא לייצור המכשיר</td></tr><tr><td>אצטון</td><td>פישר סיינטיפיק, ארה"ב</td><td>A18-1</td><td>השתמש לניקוי רקיק ולהסרת התנגדות לאור</td></tr><tr><td>איזופרופנול (IPA)</td><td>פישר סיינטיפיק, ארה"ב</td><td>A459-1</td><td>השתמש לניקוי רקיק</td></tr><tr><td>AZ4620 photoresist</td><td>AZ חומרים אלקטריוניים, ארה"ב</td><td></td><td>השתמש ליצירת דפוסים על מתכות ופולימרים</td></tr><tr><td>מפתח AZ400K</td><td>AZ חומרים אלקטריוניים, ארה"ב</td><td></td><td>השתמש לפיתוח AZ4620</td></tr><tr><td>תחריט כרום תחריט</td><td>טרנסן, ארה"</td>ב <td>1020AC</td><td>השתמש כדי לחרוט שכבת Cr של המכשיר</td></tr><tr><td>תחריט נחושת</td><td>טרנסן, ארה"ב</td><td>ASP-100</td><td>השתמש כדי לחרוט שכבת Cu של המכשיר</td></tr><tr><td>Sylgard 184 ערכת אלסטומר סיליקון (PDMS)</td><td>Dow Corning, ארה"ב</td><td>39100000</td><td>השתמש כמצע לאחזור 'יבש'</td></tr><tr><td>PI2545 polyimide</td><td>HD MicroSystem, ארה"ב</td><td></td><td>השתמש כדי לעטוף שכבת מתכת</td></tr><tr><td>Solaris</td><td>Smooth-On, ארה"</td><td></td>ב <td>השתמש כמצע וכדי לעטוף את המכשיר</td></tr><tr><td>Petridish</td><td>Carolina, ארה"ב</td><td>741255</td><td>השתמש כתבנית לייצור מצע</td></tr><tr><td>סרט הלחמת גל מסיס במים 5414</td><td>3M, ארה"ב</td><td>AM000000217</td><td>השתמש כדי לשחזר מכשיר משכבת PDMS</td></tr><tr><td>שטף נירוסטה נוזלי בעל פעילות גבוהה</td><td>וורת'ינגטון, ארה"ב</td><td>331929</td><td>השתמש להסרת שכבת חמצון על</td></tr><tr><td>כבל Cu גמיש, מיקרו-פילם</td><td>Elform, ארה"ב</td><td></td><td>השתמש כדי ליצור את החיבור החשמלי בין המכשיר האלקטרוני למערכת רכישת הנתונים</td></tr><tr><td>pH Neutral Cleaner</td><td>זהב אוסטרלי, ארה"ב</td><td></td><td>השתמש כתמיסת חיטוי לניקוי המכשיר בבדיקות קליניות</td></tr><tr><td>הלחמה</td><td>קסטר, ארה"ב</td><td>24-6337-9703</td><td>השתמש כחומר להלחמת חוטים קשיחים</td></tr><tr><td>מנורת אולטרה סגול</td><td>קול-פארמר, ארה"ב</td><td>97600-00</td><td>השתמש להפעלת שכבת PDMS כמשטח הידרופילי</td></tr><tr><td>מרבב</td><td>FixYourBoard, ארה"ב</td><td>U802</td><td>השתמש לרכישת מדידות משישה רכיבי חישה&nbsp;</td></tr><tr><td>מקור זרם DC/AC</td><td>קית'לי, ארה"ב</td><td>6221</td><td>השתמש כדי לספק זרם</td></tr><tr><td>SMD Digital Hot Air Rework Station</td><td>Aoyue, סין</td><td>968A+</td><td>השתמש להלחמת חוטים קשיחים, לחיבור חשמלי בין המכשיר למכשירים חיצוניים מצלמת</td></tr><tr><td>אינפרא אדום</td><td>FLIR, ארה"ב</td><td>435-0001-01-00</td><td>השתמש לצילום תמונות אינפרא אדום בניסוי</td></tr><tr><td>מולטימטר דיגיטלי</td><td>Fluke, ארה"ב</td><td>117</td><td>השתמש לבדיקת חיבור חשמלי</td></tr><tr><td>נעילה ampחיים מערכת</td><td>המחקר של סטנפורד, ארה"ב</td><td>SR830</td><td>השתמש לביצוע מדידת ארבע נקודות</td></tr><tr><td>מאייד קרן אלקטרונים</td><td>בקנה מידה 9 מוצרי ואקום, ארה"ב</td><td></td><td>השתמש להפקדת סרטים דקים (Cu ו-SiO2)</td></tr></tbody></table>

ייצור ואפיון של מערכת אלקטרונית כמו-עור קונפורמי לניהול כמותי, עורית פצע

Fabrication and Characterization of a Conformal Skin-like Electronic System for Quantitative, Cutaneous Wound Management

ההתקדמות האחרונה בפיתוח טכנולוגיות אלקטרוניות ומכשירים ביו-רפואיים מציעה הזדמנויות להערכה כמותית לא פולשנית של ריפוי פצעים עוריים בעור. עם זאת, השיטות הקיימות עדיין מסתמכות על בדיקות חזותיות באמצעות כלים ומכשירים מיקרוסקופיים שונים הכוללים בדרך כלל מערכות מתוחכמות בעלות גבוהה ודורשים כוח אדם מיומן היטב לתפעול וניתוח נתונים. כאן, אנו מתארים שיטות ופרוטוקולים לייצור מערכת אלקטרונית קונפורמלית, דמוית עור, המאפשרת למינציה קונפורמית למשטח העור ליד רקמות הפצע, המספקת הקלטה של אותות חשמליים בנאמנות גבוהה כגון טמפרטורת העור ומוליכות תרמית. שיטות ייצור המכשירים מספקות פרטים על הכנה שלב אחר שלב של המערכת המיקרו-אלקטרונית הסגורה לחלוטין בחומרי סיליקון אלסטומריים כדי להציע בידוד חשמלי. המחקר הניסיוני מציג מאפיינים רב תכליתיים, ביו-תואמים, עמידים למים, לשימוש חוזר וגמישים/נמתחים של המכשיר ליישומים קליניים. פרוטוקולים של בדיקות קליניות מספקים סקירה כללית ותהליך רציף של ניקוי, הגדרת בדיקות, תפעול המערכת ורכישת נתונים עם האלקטרוניקה דמוית העור, המותקנת בעדינות על רקמות פצע עוריות ורקמות נגדיות רגישות יתר על המטופלים.

איור 1 מציג סקירה של המאפיינים של קונפורמי, המערכת האלקטרונית כמו העור, מיועדים לכמותיים, ניהול פצע עורית על חולים. המכשיר האלקטרוני רב תכליתי מורכב ממבני פרקטל microscale 3,14 ומתפתל filamentary עקבות 9,17 על קרום דק אלסטומרי שמציע להימתח מכאני יוצא דופן וbendability. המכשיר תואם שמוקף לחלוטין על ידי שכבות סיליקון מאפשר למינציה העדינה, הפיכה בעור דרך אינטראקציות ואן דר ואלס לבד. המאפיינים הייחודיים של המכשיר כוללים התאמה ביולוגית, waterproof...

מאמר זה מציג שיטות לייצור ואפיון מערכת אלקטרונית קונפורמלית, דמוית עור ופרוטוקולים לשימוש ביישומים קליניים, במיוחד בניהול פצעים עוריים.

Recent advances in the development of electronic technologies and biomedical devices offer opportunities for non-invasive, quantitative assessment of ...

המטרה הכללית של הליך זה היא לייצר התקן אלקטרוני דמוי עור לניהול כמותי של פצעים בעור. דבר זה מושג תחילה על ידי פיתוח התקן אלקטרוני על מצע נשאי. השלב השני הוא הכנת ממברנה אלסטומרית להטמעת הרכיבים האלקטרוניים.לאחר מכן, הרכיבים האלקטרוניים המיוצרים נשלפים מתרכובת הייצור שלהם ומועברים אל הממברנה. השלבים הסופיים הם עטיפת הרכיבים האלקטרוניים בציפוי סיליקון וחיבור כבל גמיש לרכישת נתונים. המכשיר המוגמר מולחם סמוך לרקמת הפצע של המטופל כדי לנטר את הזמן, טמפרטורה משתנה ומוליכות תרמית של הרקמה כחלק מניהול הפצע.היתרון המרכזי של מכשיר זה על פני כלים קיימים המבוססים על בדיקות ויזואליות מיקרוסקופיות הוא יכולתו לספק ניטור כמותי רב-תפקודי של הטמפרטורה והמוליכות התרמית סמוך לרקמת הפצע. המכשיר הרך, הביו-תואם והלביש על העור מספק את התפקודיים והמאפיינים הנדרשים לשימוש במסגרות קליניות, ובעל פוטנציאל רב למתן מענה לסוגיות חשובות בניהול פצעים כרוניים. ניתן לבצע פרוטוקול ציפוי ספין (spin coating) זה על גבי פרוסות סיליקון בכל גודל.כדי להתחיל, נקו את השומנים מהפרוסות (wafers) באמצעות אצטון ואיסופרופנול. לאחר מכן, שטוף אותן במים דה-יוניים וייבש אותן תחת זרם חנקן. ייבש את הפרוסה למשך שלוש דקות על פלטה חמה המכווןת ל-110 °C.כעת בצעו ציפוי ספין (spin coat) של חמישה גרמים של PDMS על גבי השבבים במהירות של 3000 RPM למשך דקה אחת, והשלימו את התהליך על ידי הקשיית השבבים על פלטה חמה המכוונת ל-150 °C למשך חצי שעה. לאחר טיפול ב-UV של השבבים המצופים ב-PDMS למשך שלוש דקות, בצעו ציפוי ספין של פוליאמיד על גבי השבבים. מרחו שני מיליליטרים באמצעות פיפטה וסובבו במהירות של 4,000 RPM למשך דקה אחת לקבלת שכבה בעובי של 1.2 מיקרון.לאחר מכן, בצעו אפייה מוקדמת של השבבים על פלטה חמה בטמפרטורה של 150 °C למשך חמש דקות, ואפו אותם בתנור בטמפרטורה של 250 °C למשך שעתיים. בהמשך, באמצעות הפקדה של אידוי בקרן אלקטרונים, הפיקו שכבה בעובי 20 nm של כרום לצורך היצמדות, ולאחריה שכבה בעובי 3 µm של נחושת לצורך מוליכות. לאחר מכן, בצעו spin-coating של 2 mL של פוטורזיסט על השבבים בשלושה שלבים לקבלת שכבה בעובי של פחות מ-10 µm.כעת יש להקשות את הפרוסות על פלטה חמה בטמפרטורה של 75 °C למשך 30 דקות. לאחר מכן, השתמשו במיישר UV בעוצמה של 10 milliwatts per second כדי למרכז את תבנית הנחושת האלקטרונית על הפרוסה. השתמשו בזמן חשיפה של 25 שניות.תבנית פרקטלית משמשת ליצירת חיישנים ורשת פתוחה נוצרת עבור החיבורים. פתח את הפוטורזיסט בתמיסת מפתח בריכוז 33% למשך דקה אחת. לאחר מכן, שטוף את השבבים במים דה-יוניים וייבש אותם תחת זרם חנקן.לפני ההמשך, בדוק את התבניות תחת מיקרוסקופ כדי לוודא שאין פגמים. לאחר מכן, בצע תכריסם לנחושת שעל הפרוסה באמצעות טבילה של שש דקות בתמיסת תכריסם כימי. לאחר התכריסם, שטוף וייבש את הפרוסות.כפי שנעשה קודם לכן, יש לבדוק את התבניות החרוטות תחת מיקרוסקופ; חריטה של יותר מ-20% של מוליכי הנחושת מובילה לכשיל מכני. כדי לחרוט את שכבת הכרום, השתמשו בחמש דקות של חריטה ביונית ריאקטיבית. לאחר בדיקת החריטה, הסירו את שאריות הפטורס (photoresists) באמצעות 10 milliliters של אצטון, ולאחריהם 10 milliliters של איזופרופנול.ושלישית, 20 milliliters של מים דה-יונזים. לאחר הרחצות אלו, ייבשו את הפרוסות תחת זרם חנקן. עבור פרוטוקול זה, הכינו 10 grams של תערובת סיליקון למעטפת עבור החומר המטרה שאליו יועברו הרכיבים האלקטרוניים, בתוך צלח פטרי ברוחב 10 centimeter.בצעו ציפוי במערבל (Spin coat), שמונה גרם מהתערובת ב-150 RPM למשך דקה. לקבלת ציפוי סיליקון בעובי של חצי מילימטר. הניחו לזה להתקשח למשך לילה בטמפרטורת החדר.בשלב הבא, הצמידו חתיכות גזורות של סרט דביק מסיס במים לשבבי התבנית, שישמשו כמשטח למינציה עבור התבניות האלקטרוניות. לאחר הצמדת הסרט, חממו את פרוסות הסיליקון למשך שלוש דקות בטמפרטורה של 130 degrees Celsius. לאחר מכן, קלפו במהירות את הסרט כדי להפריד ולשלוף את הרכיבים האלקטרוניים אל תוך תבניות השליפה.השתמש באידוי בקרן אלקטרונים (e-beam evaporation) כדי להשקיע 20 nanometers של כרום להגברת ההיצמדות. לאחר מכן, השקיע 50 nanometers של סיליקון די-אוקסיד על שכבת הכרום. כעת הוצא את שכבת הסיליקון והטלה עליה קרינת UV באורך גל של 365 nanometer למשך שתי דקות בעוצמה של 8.9 milliwatts per square centimeter.פעולה זו מפעילה את פני השטח עם הסיליקון הפעיל. לחץ את הרכיבים האלקטרוניים שהוצאו לתוך הסיליקון, ופזר אותם באופן אחיד על חומר היעד. לאחר מכן, טפל בסרט בעזרת מים כדי להמיס אותו, ולאחר חמש דקות, קלף את הסרט.לאחר מכן, שטפו את הסיליקון במים דה-יוניים (deionized water) ויבשו על פלטה מחממת בטמפרטורה של 90 °C למשך דקה אחת. כדי ליצור את ההתקן, התחילו בכיסוי של פדי המגע באמצעות פיסה מלבנית של PDMS תוך שימוש בכוח קישור של ואן דר ואלס (Vander Wall's bonding force). כעת, עבור העברת האלקטרוניקה, בצעו ספינקו (spin-coat) של חמישה גרמים של תערובת סיליקון מעטופפת במהירות של 4,000 RPM למשך דקה אחת.פעולה זו יוצרת שכבה בעובי של 5 מיקרון, אשר עוברת פולימריזציה במהלך הלילה בטמפרטורת החדר. למחרת, נקו את פדי החיישן עם 0.5 mL של פלאקס פלדה נוזלי למשך שלוש שניות. לאחר מכן, הצמידו כבל סרט גמיש לנקודות המגע באמצעות לחץ וחום העולה על 60 °C.בדוק את החיבורים באמצעות מולטימטר. ההתנגדות בין מד חיישן לבין כבל הסרט במרחק של סנטימטר אחד צריכה להיות פחות מאוהם; חבר את הקצה השני של כבל הסרט ללוח מעגלים מותאם באופן דומה. לבסוף, חבר את המכשיר לחומרה של רכישת נתונים על ידי הלחמה של חוטים רגילים ל-PCB.באמצעות הפרוטוקול המתואר, יוצר התקן החיישן האלקטרוני. גמישות ההתקן נבדקה. לא התרחשו שברים מכניים תחת מאמץ מתיחה וההתקן היה פונקציונלי.ההתנגדות בשש נקודות חיישן נמדדה באמצעות פלטה חימום (hot plate) בעלת דיוק גבוה. נמצא קשר ליניארי המעיד על כך שהחיישנים כוילו היטב לזיהוי שינויים קלים בטמפרטורה. יתרה מכך, נעשה שימוש באות "שלוש אומגה" (three omega) מותאם כדי להעריך את המוליכות התרמית של המכשיר בסביבה קלינית.המכשיר שימש לניטור ריפוי הפצע לאחר הניתוח למשך תקופה של עד חודש. כך נמדדה הטמפרטורה של תהליך ריפוי הפצע. ביום השלישי נצפתה דלקת עזה באתר הפצע, אשר באה לידי ביטוי בעליית הטמפרטורה שנמדדה על ידי המכשיר.לאחר צפייה בסרטון זה, תרכשו הבנה טובה לגבי אופן הייצור של התקן חשמלי סכימי קונפורמלי לניהול כמותי של פצעים בחולים.

fabrication-characterization-conformal-skin-like-electronic-system

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

מצב כפול הדמיה המערכת פותחה עבור הערכה ללא מגע של חמצון הרקמות עורית ותפקוד כלי הדם.

Dual-mode הדמיה של חמצון רקמות עורית ועל תפקוד כלי הדם

המטרה של פרוטוקול זה היא לבנות עור תלת מימדי בעובי מלא, הדומה לעור טבעי. עם מכשיר פציעה אוטומטי שנבנה במיוחד, ניתן ליצור פצעים מדויקים וניתנים לשחזור תחת שמירה על סטריליות.

דור של עור בעובי מלא תלת ממדי Equivalent ואוטומטי פציעה

כאן, אנו מציגים פרוטוקול ליצירת מודל עור תלת מימדי פשוט ובלתי מופרע באמצעות פלטפורמה מיקרופלואידית מיקרו-מכונות. גישת זרימה מקבילה מאפשרת תצהיר במקום של תא עורי לזרוע של תאי אפיתל על גבי, כל נשלט על ידי משאבות מזרק.

יצירת דגם תלת מימדי תלת מימדי של עור על שבב בפלטפורמה מיקרופלואידית מיקרו-מכונות

שתי טכנולוגיות עדכניות - קעקועים וטקסטיל - הדגימו תוצאות מבטיחות בחישה עורית. כאן אנו מציגים את שיטות הייצור וההערכה של אלקטרודות קעקועים וטקסטיל לחישה אלקטרופיזיולוגית עורית. ממשקים אלקטרוניים אלה העשויים מפולימרים מוליכים עולים בביצועיהם על הסטנדרטים הקיימים מבחינת נוחות ורגישות.

אלקטרודות לבישות קונפורמיות: מייצור ועד הערכה אלקטרופיזיולוגית

פצעים מייצגים אתגר בריאותי עולמי. מחקר זה פיתח תא צילום סטנדרטי המשתמש בפלנימטריה דיגיטלית כדי למזער את שונות מדידת הפצעים. ניטור פצעים בעכברים במשך 14 יום חשף עלייה ראשונית באזור הפצע ובהיקפו, ואחריו סגירה הדרגתית. מתודולוגיה זו עשויה לסייע בהערכת קינטיקה של סגירת פצע במודלים פרה-קליניים.

פלנימטריה דיגיטלית להערכת קינטיקה של סגירת פצע במודל עכבר

מחקר זה מציג מודל שולחני שנועד להעריך את התאימות של חומרי חבישת פצעים למערכות טיפול בפצעים בלחץ שלילי על ידי הערכת לחץ ואיסוף נוזלים במשך 72 שעות בהגדרות לחץ רציפות ולסירוגין.

פיתוח מודל ספסל להערכת התאימות של חומרי חבישת פצעים למערכות טיפול בפצעים בלחץ שלילי

מכשיר LED באור כחול באורך 405 ננומטר מדגים יעילות אנטימיקרוביאלית נגד מגוון רחב של פתוגנים של פצעים כאשר הוא מוערך על מודל עור סינתטי מבוסס קולגן. גישה פשוטה זו במבחנה מציעה חלופה ניתנת לשחזור ואתית להערכה מוקדמת של טיפולים אנטימיקרוביאליים מבוססי אור.

חקירה של מכשיר LED באור כחול לדיכוי פתוגנים של פצעים באמצעות מודל עור סינתטי מבוסס קולגן

מתואר מודל פצע מעור עכברוש המאפשר הערכה של תרופות שונות בתנאים פיזיולוגיים או פתולוגיים בשלבים שונים של תהליך ההחלמה. בנוסף, מפורט פרוטוקול לביצוע פלנימטריה ידנית למעקב אחר קצב התכווצות הפצע במהלך תיקון הרקמות.

מודל פצע עור כירורגי לעכברוש: גישה למחקרי ריפוי פצעים והערכת ביוחומרים

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

אנו מדגימים פלטפורמת microfluidic עם רשת האלקטרודה משטח משולבת המשלב חישת דופק התנגדות (RPS) עם הגישה מרובה חלוקת קוד (CDMA), לבצע ריבוב איתור אומדת חלקיקי ערוצי microfluidic מרובים.

פלטפורמת microfluidic עם איתור Multiplexed אלקטרוני למערכות מעקב מרחבית של חלקיקים

למד לייצר מערכת אלקטרונית כמו-עור קונפורמית לניהול כמותי של פצעים עוריים. המכשיר עוקב אחר זמן, טמפרטורה ומוליכות תרמית של רקמות בזמן אמת לשיפור תוצאות קליניות.

ייצור ואפיון של מערכת אלקטרונית כמו-עור קונפורמי לניהול כמותי, עורית פצע

גלה סרטונים נוספים