May 12th, 2008
우리는 세 차원 세포 배양을위한 다공성 고분자 칩의 microfabrication 두 가지 프로세스를 제시한다. 첫 번째는 용매 증기 용접 공정과 결합 핫 엠보싱입니다. 두 번째는 생산의 중요한 단순화하기 위해 선도적인 이온 트랙 기술과 함께 최근에 개발된 microthermoforming 프로세스를 사용합니다.
안녕하세요, 제 이름은 Stefan Re.I입니다 생물학 계면 연구소에서 일하고 있으며 다음 기사에서는 선박이라는 마이크로 구조 비계의 제조 과정을 볼 수 있으며 우리는이 칩을 생산하기 위해 두 가지 다른 방법을 사용하고 있습니다. 현재 심장 엠보싱 공정은 특정 후속 공정 및 미세 열 성형 공정과 결합되어 있으며, 이는 최근에 Squi라는 연구 센터에서 개발되었습니다.그리고 지금 우리는 클린 룸 텐트에 있고 여기 오른쪽에 보이는 것은 전형적인 진공 핫 복싱 기계입니다. 우선, 마이크로 스트럭처드 모드를 도입합니다.
이것은 여기 그러한 판에 장착되며 여기에서 두 개의 금형을 볼 수 있습니다. 이 금형은 마이크로 가공으로 제작되며 호흡으로 만들어집니다. 이제 미세 구조 금형을 기계에 장착하고 있습니다.
핫박스 공정의 경우 여기와 같은 폴리머 플레이트를 사용하고 있으며 일반적으로 셀 칩 생산을 위해 폴리카보네이트 또는 PMA를 사용합니다. 이제 폴리머 플레이트를 기계의 플레이트 중앙에 삽입하여 도구를 닫습니다. 기계를 닫은 후 챔버를 비운 다음 기둥 금형을 비우거나 전체 도구를 성형 온도까지 가열한 다음 따뜻한 폴리머를 미세 구조로 금형에 압착합니다.
그런 다음 이 성형 절차가 끝나면 전체 금형이 냉각되고 이 기계 내에서 자동 데모 프로세스가 있습니다. 여기에서 볼 수 있는 것은 성형 부품, 두 개의 셀 칩 및 일반적인 잔류 층이 있는 성형 셀 칩으로, 이는 핫 및 버싱 공정의 결과입니다. 뜨겁고 버스가 많은 단계 후에 부품의 잔류 층은 얇아지고 최종적으로 완전히 제거되어야 합니다.
따라서 이를 위해 부품을 자르고 금형 부품을 만든 다음 이 마운팅 플레이트에서 고정합니다. 마운팅 후, 우리는 잔류 층을 부품의 특정 두께까지 밀링하여 뒷면에 미세 구조 그리드가 열리도록 합니다. 밀링 공정 중에 마이크로 용기 벽은 얼어붙은 물에 의해 안정화됩니다.
마지막으로, 우리는 위쪽의 양쪽이 열려 있고 아래쪽에서 접착하는 MicroCon 용기의 독립형 그리드가 있는 두 개의 성형 셀 칩을 얻습니다. 그런 다음 밀링 공정이 끝나면 이러한 개방형 MicroCon 용기 어레이의 뒤쪽에 다공성 멤브레인이 있습니다. 우리는 미세 다공성 컨테이너 어레이를 얻기 위해 구멍이 뚫린 상업적으로 이용 가능한 폴리카보네이트 멤브레인을 개방형 셀 우주선의 뒤쪽에 접착하고 있습니다.
이를 위해 얇은 폴리머 트랙 가장자리 멤브레인을 이 챔버에 삽입하고 있습니다. 멤브레인은 약 10미크론의 두께 범위에 있으며, 이러한 멤브레인 위에 셀 칩을 놓습니다. 그런 다음 이 구멍을 닫고 첫 번째 단계에서 챔버를 비웁니다.
그런 다음 기화된 용매를 주입하여 폴리머의 표면을 분해하고 이 스택에 힘을 가하여 멤브레인이 세포 용기에 결합됩니다. 마지막 단계에서 챔버의 등급을 매기고 최종 전지선을 꺼냅니다. 최근에 우리는 열 성형 공정을 기반으로 sechi에 대한 새로운 제조 기술을 개발했으며, 이는 마이크로 스케일에 맞게 조정되었으므로 마이크로 열 성형이라고 불렀습니다.
다공성 sechi를 제작하기 위해 우리는 가속 중이온이 조사된 폴리필을 사용하고 있습니다. 이것은 Unilog에서 케이스를 가진 기업에서 수행되며, 이러한 무거운 이온은 고분자 필름을 완전히 관통하여 필름의 폴리에서 라틴 트랙을 생성합니다. 그리고 열 성형 공정 중에, 이러한 라틴 트랙이 보존되고 이러한 기공을 생성합니다.
그런 다음 성형 공정 후 이러한 라틴 트랙을 에칭하여 정의 된 크기의 기공에 넣습니다. 여기 오른쪽에서 볼 수 있습니다 적응 된 기계. 이 미열 포잉 공정에 적합한 고온 엠보싱 기계.
이 도구는 주로 상판과 저판의 세 부분으로 구성됩니다. 그들은 가스 압력과 대피를 위한 연결기로 유지하고, 천장과 같은 세 번째 부분은 여기에서 있습니다. 첫 번째 단계에서는 약 50미크론에서 100미크론 사이의 두께에 이르는 얇은 형태의 필름을 넣습니다.
그런 다음 도구를 닫고 두 번째 단계를 수행합니다. 이 두 개의 판과 천장으로 지어진 챔버는 비워집니다. 배출 후, 폴리머 필름을 두 판 사이에 가압하고 성형 온도로 가열합니다. 형성.
여기서의 온도는 유리 전이 온도 범위이며, 이는 고분자가 용융되지 않음을 의미하지만, 우리는 whi 탄성 상태 또는 고무 탄성 상태의 고분자를 가지고 있습니다. 다음 단계에서 가스 압력을 가합니다. 여기서 우리는 질소를 가스로 사용하고 있으며, 이 가스에 의해 고무 탄성 폴리머 필름이 이전에 배출된 마이크로 몰드 내부로 늘어납니다.
이 성형 단계가 끝나면 전체 공구가 냉각되고 공구가 열립니다. 마지막으로, 미세 구조 폴리머 폼은 수동으로 탈형됩니다. 이 새로운 공정의 장점은 표준 마이크로 사출 성형 공정 또는 핫 엠보싱 공정에 비해 공정 단계 수를 크게 줄일 수 있다는 것입니다.
무거운 다림질 폴리머 필름을 열성형한 후, 우리는 이러한 라틴 트랙을 정의된 크기의 기공에 선택적으로 에칭하고 있습니다. 이를 위해 우리는 간단한 유리 스피커 설정을 사용하고 있으며, 라틴 트랙에는 수산화 나트륨이 새겨 져 있으며 부드럽게 조종되고 약 60 도의 온도까지 가열됩니다. 초가 절차는 약 1 시간에서 몇 시간 동안 지속되며 다른 모공 크기를 가진 모공을 얻습니다.
여기에 이제 두 가지 완제품, 성형 된 셀 칩 뒷면에 미세 기공 멤브레인이있는 뜨겁고 버스 된 셀 칩이 있습니다. 그리고 여기 제 왼손에는 열성형된 얇은 벽의 유연한 셀 칩이 있습니다. 그리고 세포 배양에 사용하기 전에 gumma 방사선 조사로 세척하고 살균합니다.
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이 기사는 삼차원 세포 배양을 위해 설계된 다공성 폴리머 칩의 마이크로 패브리케이션에 대해 논의합니다. 두 가지 별개의 방법이 제시됩니다: 용매 증기 용접과 결합된 핫 엠보싱, 그리고 이온 트랙 기술과 통합된 새로운 마이크로 열 성형 공정입니다.
Microfabricated chip-sized scaffolds enable reproducible three-dimensional cell cultivation, supporting advanced in vitro models for early discovery and preclinical research. The precise control of scaffold geometry and porosity enhances nutrient diffusion and cell viability, directly impacting the predictive confidence of disease-relevant systems. These scalable fabrication methods position microstructured scaffolds as foundational tools for translational research and high-content screening in biopharma R&D.
Microfabricated scaffolds integrate into the discovery-to-preclinical continuum by enabling standardized 3D cell culture platforms for target validation, screening, and translational research.