In vitro Multiparametrische cellulaire analyse door micro organische lading-gemoduleerde veldeffect transistorarrays

Deze methode biedt een originele oplossing voor cellulaire analyse, een veld dat momenteel geen geschikte opnamesystemen heeft die multiparametrisch, biocompatibel, mechanisch compatibel en uiteindelijk goedkoop zijn. Met deze methode is het mogelijk om detectiesystemen te verkrijgen met verschillende detectiemogelijkheden, zoals de mogelijkheid om zowel de elektrische als de metabole activiteit van cellen te bewaken met behulp van een enkel type elektronisch organisch apparaat. Naast het helpen verminderen van in vivo dierproeven, zijn in vitro multiparametrische systemen een veelbelovend hulpmiddel op verschillende biomedische gebieden, zoals gepersonaliseerde geneeskunde en studies over neurodegeneratieve ziekten.

Al met de hoge veelzijdigheid van de organische lading, modulator veldeffect transistor, is het ook mogelijk om andere sensoren te integreren, zoals bijvoorbeeld sensoren voor de detectie van volumes van verschillende biomarkers. Snijd stukjes van 6 bij 6 vierkante centimeter uit een nieuw PET-vel van 250 micrometer en spoel vervolgens de PET-substraten met aceton, isopropylalcohol en gedeïoniseerd water. Droog ze met behulp van stromen en stikstof en bewaar ze in schone, plastic petrischalen.

Voor titaniumafzetting, de substraten voorgezuiverd met plasmazuurstof en plaats ze op de substraathouder in de achterkamerkamer van de thermische verdamper. Plaats vervolgens 60 milligram titanium in de smeltkroes, sluit de sluiter en pomp de verdampingskamer naar beneden totdat deze 10 tot de 6-tour bereikt. Verhoog het vermogen van de verdamper totdat de smeltkroes rood oplicht en wacht 30 seconden.

Open vervolgens de sluiter, verhoog het vermogen tot 60% en wacht 60 seconden. Sluit na 60 seconden de sluiter en zet de stroom lager. Plaats voor het patroon één substraat tegelijk op de Spin Coater die in een zuurkast is geplaatst.

Zet met behulp van een plastic wegwerppipet vier milliliter fotoresist op het substraat om een twee micrometer dikke fotoresistente laag te verkrijgen met behulp van de spincoatingparameters die in het tekstmanuscript worden genoemd. Bak de fotoresist zacht door het substraat op een hete plaat te plaatsen en bewaar het substraat vervolgens in een in aluminiumfolie verpakt petrischaaltje of een plastic bakje. Plaats vervolgens het substraat in een brahma-grafiek en plaats het plastic fotolithografische masker, maar de gewenste zwevende poortindeling op het substraat, stel het masker gedurende één minuut bloot aan UV-licht van bovenaf.

Verwijder vervolgens voorzichtig het masker, zorg ervoor dat de laterale bewegingen van het masker over het substraat worden geminimaliseerd, dompel het substraat gedurende 10 seconden in een glazen container gevuld met de ontwikkelende oplossing. Spoel het vervolgens snel af in gedeïoniseerd water, etste het blootgestelde titanium door het gedurende 15 seconden onder te dompelen in de titanium-etsoplossing, spoel het vervolgens af met gedeïoniseerd water en droog het met stikstof. Inspecteer optisch het substraat en verwijder de fotoweerstand met aceton.

Spoel vervolgens het substraat af met isopropylalcohol en gedeïoniseerd water en droog het met stikstof. Voor gate diëlektrische afzetting, plaats 300 milligram Paryleen C dimeer op de paryleen coater en stel de drukwaarden in. Reinig na de afzetting de substraten met aceton, isopropylalcohol en gedeïoniseerd water en droog ze met stikstof zoals eerder aangetoond.

Na het deponeren van de fotoweerstand op het substraat zoals eerder gedemonstreerd, plaatst u het substraat in een bromograaf en plaatst u het plastic fotolithografische masker op het substraat voor de vertekening onder een stereoscopische microscoop. Na een UV-blootstelling van een minuut vanaf de bovenkant, verwijder voorzichtig het masker zoals eerder aangetoond. Ontwikkel de fotoweerstand zoals eerder aangetoond en stel vervolgens het substraat met de patroonfotoweerstand bloot aan zuurstofplasma om de Paryleen C uit de detectiegebieden te verwijderen.

Plaats de substraten gedurende 10 seconden in een glazen container gevuld met aceton in het ultrasone bad om de fotoweerstand volledig te verwijderen, spoel vervolgens de substraten met aceton, isopropylalcohol en water en droog ze met stikstof zoals eerder aangetoond. Na het deponeren van de fotoweerstand op het substraat, zoals eerder aangetoond, plaatst u het substraat in een Burmograaf en plaatst u op het substraat een plastic fotolithografisch masker met eenvoudige zwarte rechthoeken, dat de transistorsgebieden volledig bedekte. Na een blootstelling van een minuut aan UV-licht van boven en onder voorzichtig, verwijder het masker en ontwikkel de fotoweerstand, zoals eerder aangetoond.

Reinig de substraten met de zachte plasmabehandeling om de hechting van het metaal op de Paryleen C te bevorderen en plaats ze vervolgens op de substraathouder in de vacuümkamer van de thermische verdamper. Plaats 30 milligram goud in de smeltkroes, sluit de sluiter en pomp de verdampingskamer naar beneden totdat deze 10 tot de min vijf Tor bereikt. Verhoog het vermogen van de verdamper totdat de smeltkroes rood oplicht en wacht 30 seconden.

Open de sluiter, verhoog het vermogen tot 40% en wacht 60 seconden. Sluit vervolgens de sluiter en zet de stroom lager. Plaats de substraten gedurende 10 seconden in een acetoncontainer in het ultrasone bad om de fotoweerstand op te tillen en zo het goud uit het transistorskanaal te verwijderen.

Spoel, droog en deponeer de fotoweerstand op de substraten zoals eerder aangetoond. Nadat u het substraat in een bromograaf hebt geplaatst, plaatst u op het substraat een plastic fotolithografisch masker met de gewenste bronnen, afvoeren en controlepoortindeling. Na een UV-blootstelling van een minuut vanaf de bovenkant, verwijder voorzichtig het masker en ontwikkel de fotoweerstand zoals eerder aangetoond.

Ets het blootgestelde goud door het gedurende 10 seconden onder te dompelen in de goudetsoplossing, spoel het vervolgens af met gedeïoniseerd water en droog het met stikstof zoals aangetoond. Na het optisch inspecteren van het substraat, verwijdert u de fotoweerstand met aceton, spoelt u af met isopropylalcohol en gedeïoniseerd water en droogt u met stikstof. Na het deponeren van de fotoweerstand op het substraat, plaats, het substraat en een bromograaf in positie op het substraat een plastic fotolithografisch masker met openingen die overeenkomen met de pH-detectiegebieden van het OCMFET.

Verwijder na een UV-blootstelling van een minuut van de bovenkant voorzichtig het masker zoals eerder gedemonstreerd. Ontwikkel de fotoweerstand zoals eerder aangetoond, bescherm vervolgens het hele apparaat behalve de pH-detectiegebieden met polyimide-isolatietape en deponeer 500 nanometer laag Paryleen C op het substraat met behulp van de parameters die in het tekstmanuscript worden vermeld. Na het zorgvuldig verwijderen van de polyamide isolatietape, stelt u het substraat bloot aan zuurstofplasma om de Paryleen C op de pH-detectiegebieden van de OCMFET's te activeren.

Plaats vervolgens de substraten gedurende 10 seconden in een acetoncontainer in het ultrasone bad om de fotoweerstand volledig te verwijderen. Spoel de substraten af met aceton en isopropylalcohol en droog ze met stikstof. Plaats de substraten op een hete plaat bij 50 graden Celsius voordat u een druppel halfgeleideroplossing van één microliter op elk kanaalgebied giet.

Bedek het hele substraat met het deksel en droog het gedurende 30 minuten uit onder een chemische kap. Knip het apparaat uit de PET, handmatig of met behulp van een lasersnijder. Een confluente cultuur van rat cardiomyocyten die zich aan het oppervlak van een MOA hechtten, was immunostaat voor het sarcomerische eiwit tropomyosine.

Een voorbeeld van een enkel cardiomyocytensignaal gemeten met een OCMFET wordt hier getoond. Het apparaat kan zowel spontane cellulaire elektrische activiteit detecteren als de activiteit die wordt geïnduceerd bij de toediening van verschillende chemicaliën of medicijnen. Dankzij de arrayconfiguratie van de MOA moest de voortplantingssnelheid van het hartsignaal binnen de cellulaire cultuur worden geschat.

Het OCMFET was ook in staat om neuronale veldpotentialen te versterken met opmerkelijke stabiliteit en goede signaal-ruisverhoudingen. De verschillende reacties van een pH-gevoelig en pH-ongevoelig kanaal van een MOA op chemische stimulatie met bicuculline en tetrodotoxine toonden het vermogen van het apparaat om onderscheid te maken tussen verschillende cellulaire metabole toestanden. Inspecteer het substraat zorgvuldig voor elke stap van het fabricageprotocol.

Dit zal de opbrengst van het proces drastisch verhogen. Door verschillende functionalisatiemethoden te gebruiken, is het mogelijk om chemische en fysische sensoren te verkrijgen die kunnen worden gebruikt in toepassingen zoals lab op een chip en robothuid.