시험관 내 마이크로 유기 전하 변조 필드 효과 트랜지스터 어레이에 의한 다단계 세포 분석

여기서, 당사는 체외 세포 인터페이싱을 위한 유기 전하 변조된 필드 효과 트랜지스터(OCMFET) 기반 장치의 제조 프로토콜을 제시합니다. 마이크로 OCMFET 어레이라고 하는 이 장치는 유연하고 저렴한 비용 및 기준이 없는 장치로 전기 활성 세포 배양의 전기 및 대사 활동을 모니터링할 수 있습니다.

이 방법은 셀룰러 분석을 위한 독창적인 솔루션을 제공하며, 현재 다중 파라메트릭, 생체 적합성, 기계적 으로 준수하며 마지막으로 저렴한 비용으로 적합한 기록 시스템이 부족한 분야입니다. 이 방법을 통해 단일 유형의 전자 유기 장치를 사용하여 세포의 전기 및 대사 활성을 모니터링하는 능력과 같은 다양한 감지 기능을 갖춘 감지 시스템을 얻을 수 있다. 생체 내 동물 실험을 줄이는 것 외에도 체외 다중 기생충 시스템은 개인화 된 의학과 같은 다양한 생물 의학 분야에서 매우 유망한 도구이며 신경 퇴행성 질환에 대한 연구.

유기 전하, 변조기 필드 효과 트랜지스터의 높은 다기능성에서, 예를 들어, 다른 바이오마커의 볼륨 검출을 위한 센서와 같은 다른 센서를 통합할 수도 있다. 새로운 250 마이크로미터 PET 시트에서 6 평방 센티미터 조각을 잘라, 다음 아세톤, 이소 프로필 알코올, 그리고 탈이온 물로 PET 기판을 헹구. 스트림과 질소를 사용하여 건조하고 깨끗한 플라스틱 페트리 접시에 보관하십시오.

티타늄 증착의 경우 플라즈마 산소로 기판을 미리 세척하고 열 증발기의 백룸 챔버 내부의 기판 홀더에 놓습니다. 다음으로, 도가니에 티타늄 60밀리그램을 놓고 셔터를 닫고 증발 챔버를 10~6개 투어까지 펌핑합니다. 도가니가 빨간색으로 빛날 때까지 증발기의 힘을 높이고 30 초 동안 기다립니다.

그런 다음 셔터를 열고 전력을 60 %로 늘리고 60 초 동안 기다립니다. 60초 후 셔터를 닫고 전원을 끕니다. 패킹을 위해 연기 후드 안에 놓인 스핀 코터에 한 번에 하나의 기판을 놓습니다.

일회용 플라스틱 파이펫을 사용하여, 텍스트 원고에 언급 된 스핀 코팅 매개 변수를 사용하여 2 마이크로 미터 두께의 포토 레지스트 층을 얻기 위해 기판에 포토 레지스트의 4 밀리리터를 증착한다. 기판을 핫 플레이트에 놓고 기판을 페트리 접시 또는 플라스틱 용기 안에 보관하여 포토레지스트를 부드럽게 구워줍니다. 다음으로, 기판을 브라마 그래프에 놓고 플라스틱 광리토그래피 마스크를 배치하지만 원하는 부동 게이트 레이아웃을 기판에 배치하고, 마스크가 위에서 1분 동안 UV 광에 노출한다.

그런 다음 조심스럽게 마스크를 제거하고 기판 위에 마스크의 측면 이동을 최소화하고 개발 솔루션으로 채워진 유리 용기에 기판을 10 초 동안 떨어 지도록주의하십시오. 그런 다음 신속하게 산화 된 물에 헹구고 티타늄 에칭 용액에 15 초 동안 침수하여 노출 된 티타늄을 에칭 한 다음 탈이온 화 된 물로 헹구고 질소를 사용하여 건조시합니다. 광학적으로, 기판을 검사하고 아세톤을 사용하여 사진 저항을 제거합니다.

그런 다음 이소프로필 알코올과 탈이온된 물로 기판을 헹구고 질소로 건조시다. 게이트 유전체 증착의 경우, 파릴렌 C 디머 300 밀리그램을 파릴렌 코팅에 놓고 압력 값을 설정합니다. 증착 후, 아세톤, 이소프로필 알코올 및 탈온화물로 기판을 청소하고 이전에 설명한 대로 질소로 건조시다.

이전에 입증된 바와 같이 기판에 저항하는 사진을 증착한 후, 브로모그래프에 기판을 놓고 플라스틱 광석면 마스크를 스테레오스코픽 현미경하에서 바이어스를 위해 기판에 배치한다. 위에서 1 분 UV 노출 후, 신중하게, 앞서 설명한 대로 마스크를 제거합니다. 앞서 설명한 바와 같이 사진 저항을 개발한 다음, 패턴화된 사진으로 기판을 산소 플라즈마에 부착하여 감지 영역에서 Parylene C를 제거한다.

기판을 초음파 목욕 내부에 아세톤으로 채워진 유리 용기에 10초 동안 넣고 사진 저항을 완전히 제거한 다음 아세톤, 이소프로필 알코올 및 물로 기판을 헹구고 이전에 설명한 대로 질소로 건조시다. 이전에 설명한 바와 같이 기판에 사진 저항을 증착한 후, 기판을 버모그래프에 놓고 간단한 검은 사각형이 있는 플라스틱 광리토그래피 마스크를 기판에 배치하여 트랜지스터 영역을 완전히 덮었다. 위에서와 하단에서 UV 광에 1 분 동안 조심스럽게 노출 한 후, 마스크를 제거하고 이전에 설명한 대로 사진 저항을 개발하십시오.

부드러운 플라즈마 처리로 기판을 청소하여 Parylene C에 금속의 접착을 촉진한 다음 열 증발기의 진공 챔버 내부의 기판 홀더에 놓습니다. 도가니에 30밀리그램의 금을 놓고 셔터를 닫고 증발 챔버를 10에 도달할 때까지 마이너스 5 토르에 도달합니다. 도가니가 빨간색으로 빛날 때까지 증발기의 힘을 높이고 30 초 동안 기다립니다.

셔터를 열고 전력을 40%로 늘리고 60초 기다립니다. 그런 다음 셔터를 닫고 전원을 끕니다. 기판을 초음파 욕조 내부의 아세톤 용기에 넣고 사진 저항을 들어 올려 트랜지스터 채널에서 금을 제거합니다.

헹구고, 건조하고, 앞에서 설명한 것처럼 기판에 저항하는 사진을 입금하십시오. 브로모그래프에 기판을 놓은 후, 원하는 소스, 배수구 및 제어 게이트 레이아웃을 사용하여 플라스틱 광리토그래피 마스크를 기판에 배치합니다. 위에서 1 분 UV 노출 후, 조심스럽게 마스크를 제거하고 이전에 설명한 대로 사진 저항을 개발합니다.

10초 동안 골드 에칭 용액에 담근 다음, 탈이온화된 물로 헹구고 질소를 사용하여 건조시켜 노출된 금을 식히십시오. 기판을 광학적으로 검사한 후 아세톤을 사용하여 사진 저항을 제거하고, 이소프로필 알코올과 탈온화된 물로 헹구고 질소로 건조시하십시오. 사진을 기판에 기판, 장소, 기판 및 브로모그래프위치에 기판에 정한 후 OCMFET의 pH 감지 영역에 대응하는 개구부를 가진 플라스틱 광리토그래피 마스크에 위치한다.

위에서 1 분 UV 노출 후 조심스럽게 전에 설명 한 대로 마스크를 제거합니다. 앞에서 설명한 바와 같이 사진 저항을 개발한 다음, 텍스트 원고에 언급된 파라미터를 사용하여 기판에 폴리이미드 절연 테이프를 부착한 pH 감지 영역을 제외한 전체 장치를 보호한 다음, 파라린 C의 500나노미터 층을 기판에 보관한다. 폴리아미드 절연 테이프를 조심스럽게 제거한 후, OCMFET의 pH 감지 영역에서 Parylene C를 활성화하기 위해 기판을 산소 플라즈마에 노출시다.

그런 다음, 기판을 초음파 욕조 내부에 아세톤 용기에 넣고 10초 동안 사진 저항을 완전히 제거합니다. 아세톤과 이소프로필 알코올로 기판을 헹구고 질소로 건조시다. 각 채널 영역에 반도체 용액의 마이크로리터 한 방울을 던지기 전에 기판을 섭씨 50도의 핫 플레이트에 놓습니다.

전체 기판을 뚜껑으로 덮고 화학 후드 아래에서 30 분 동안 건조하십시오. 수동으로 또는 레이저 커터를 사용하여 PET에서 장치를 잘라냅니다. MOA의 표면에 서고 하는 쥐 심근 세포의 수렴 배양 은 육종 단백질 tropomyosin에 대 한 면역 상태.

OCMFET로 측정된 단일 심근세포 신호의 예가 여기에 나와 있다. 이 장치는 자발적인 세포 전기 활동과 다른 화학 물질 또는 약물의 투여에 의해 유도된 활성을 모두 검출할 수 있었다. MOA의 배열 구성 덕분에 세포 배양 내의 심장 신호의 전파 속도를 추정하는 것이었습니다.

OCMFET는 또한 놀라운 안정성과 잡음 비율에 좋은 신호와 신경 필드 잠재력을 증폭 할 수 있었다. 양성선 및 테트로도독신을 사용하여 화학 자극에 대한 MOA의 pH 민감성 및 pH 민감성 채널의 상이한 반응은 다른 세포 대사 상태를 구별하는 장치의 능력을 입증하였다. 제조 프로토콜의 모든 단계 전에 기판을 주의 깊게 검사합니다.

이렇게 하면 프로세스의 수율이 크게 증가합니다. 다양한 기능화 방법을 사용하여 칩 및 로봇 피부의 실험실과 같은 응용 분야에서 사용할 수 있는 화학 및 물리적 센서를 얻을 수 있습니다.