Name: Wytwarzanie polimerowych matryc mikroigłowych za pomocą fotolitografii (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-11-17T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 15 s
Description: Naucz się wytwarzać polimerowe mikroigły metodą fotolitografii bez użycia form. Ta technika umożliwia precyzyjną kontrolę wymiarów igieł i bezbolesne dostarczanie leków przez skórę.

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

To badanie było wspierane przez Singapore National Research Foundation (NRF) Grant NRF2012NRF-POC001-043.

1. Produkcja fotomasek
<ol>
	<li>Wyczyść 4-calową szklaną płytkę roztworem piranii (H2, SO, 4/H,2,O2 w stosunku 2:1) przez 20 minut w temperaturze 120 °C, zanurzając ją w zbiorniku kwarcowym.</li>
	<li>Osadź warstwę chromu/złota (30 nm Cr/1 μm Au) na płytce szklanej za pomocą parownika wiązki elektronicznej7 (rysunek 1A).
	<ol>
		<li>Umieść wafle w parowniku z wiązką elektroniczną. Gdy próżnia osiągnie 5 x 10-6 Torr, włącz źródło wysokiego napięcia (10 kV). Kontroluj grubość za pomocą panelu sterowania monitora.</li>
		<li>Wstępnie wyczyść każdy materiał przez 30 sekund za pomocą pistoletu e-beam, trzymając migawkę w pozycji "OFF" (aby uniknąć osadzania się na płytkach).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wygeneruj warstwę maskującą fotorezystu Cr/Au do głębokiego trawienia szkła na mokro.
	<ol>
		<li>Nałożyć fotorezystor o grubości 2 μm, obracając 5 ml roztworu przez 30 sekund z prędkością 3 000 obr./min za pomocą systemu powlekania wirowego. Piecz fotorezystor na płycie grzejnej w temperaturze 100 °C przez 1,5 minuty.</li>
		<li>Naświetlić i piec fotorezystor w temperaturze 120 °C przez 30 minut na gorącej płycie. Bardzo ważne jest wytworzenie hydrofobowej powierzchni i silnej przyczepności fotorezystu do warstwy metalu. Wykonać wzór warstwy Cr/Au za pomocą wytrawiaczy Cr i Au przez maskę fotorezystu8,9.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>W celu ochrony szklanej powierzchni bez wzoru, tymczasowo przymocuj szklaną płytkę do atrapy płytki krzemowej. 9
	<ol>
		<li>Umieść szklaną płytkę na płycie grzejnej w temperaturze 110 °C i rozpuść wosk po przeciwnej stronie szklanej płytki (w taki sposób, aby cała powierzchnia płytki była pokryta woskiem).</li>
		<li>Umieść atrapę płytki krzemowej w kontakcie ze szklaną płytką i dociśnij, aby usunąć nadmiar wosku. Aby uniknąć rozlania wosku, połóż bibułkę do pomieszczeń czystych na płycie grzejnej.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wytrawianie izotropowe soczewki należy wykonać przy użyciu zoptymalizowanego roztworu kwasu fluorowodorowego (49% v/v) i kwasu solnego (37% v/v) (w stosunku objętościowym 10:1) za pomocą mieszadła magnetycznego przez 8,5 min.10 Obecność HCl ma kluczowe znaczenie dla uzyskania dobrej jakości powierzchni generowanych soczewek.
	<ol>
		<li>Upewnij się, że szybkość trawienia wynosi 7 μm/min; używając całkowitej objętości 200 ml roztworu do wytrawiania. Wykonaj trawienie w plastikowym pojemniku i podejmij środki ostrożności na tym etapie przetwarzania.</li>
		<li>Oczyść wafel w wodzie dejonizowanej (DI), spłukując i dalej susząc w temperaturze pokojowej.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Po zakończeniu procesu należy oddzielić szklaną płytkę od atrapy płytki krzemowej i podgrzać wosk za pomocą gorącej płyty w temperaturze 100 °C przez 15 sekund. Gdy wosk topi się w tej temperaturze, odłącz szklaną płytkę od atrapy wafla krzemowego.</li>
	<li>Usunąć pozostały wosk, fotorezystor i zwisające warstwy Cr/Au na krawędziach soczewek za pomocą ultradźwięków przez 1 godzinę przy użyciu N-metylo-2-pirolidonu jako rozpuszczalnika w temperaturze 80 °C w zbiorniku ultradźwiękowym.</li>
	<li>Stwórz replikę formy PDMS mikrosoczewek wykonanych na fotomaskach11.</li>
	<li>Scharakteryzuj wymiary (długość i szerokość) fotomaski oraz repliki form mikrosoczewek PDMS (głębokość i średnica) za pomocą odpowiednio skaningowego mikroskopu elektronowego i stereomikroskopu. 12-14</li>
</ol>
2. Produkcja szybów MN
<ol>
	<li>Utwórz wnękę o długości od 2,5 cm × 0,9 cm za pomocą szklanych szkiełek zamontowanych po obu stronach szklanki. Liczba szkiełek umieszczonych po obu stronach określi wysokość wnęki znaną jako grubość przekładki (rysunek 1B).</li>
	<li>Zabezpiecz każdą warstwę szkiełka podstawowego, nakładając cienką warstwę roztworu prepolimeru zawierającego diakrylan poli(glikolu etylenowego) (PEGDA, MW = 258 Da) o zawartości 0,5% m/w 2-hydroksy-2-metylopropiofenonu (HMP) na szkiełko podstawowe, a następnie naświetlając zestaw światłem ultrafioletowym o wysokim natężeniu (UV) przez 2 sekundy.</li>
	<li>Umieść fotomaskę (wcześniej wyprodukowaną) tak, aby powierzchnie pokryte Cr/Au były skierowane do wnętrza wnęki. Upewnij się, że boki ścianek wnęki nie zasłaniają soczewek osadzonych w fotomasce.</li>
	<li>Wypełnij wnękę roztworem prepolimeru, aż powierzchnia pokryta Cr/Au zetknie się z roztworem bez widocznych pęcherzyków.</li>
	<li>Naświetlić zestaw światłem UV o wysokiej intensywności o pożądanym natężeniu przez 1 sekundę w odległości 3,5 cm od źródła UV za pomocą stacji utwardzania UV o zakresie filtra UV 320-500 nm. Użyj adaptera kolimacyjnego z sondą światła UV.</li>
	<li>Zmierz intensywność używanego światła UV za pomocą radiometru.</li>
	<li>Po ekspozycji na promieniowanie UV zdejmij fotomaskę z szeregiem MN. Wlej nadmiar roztworu prepolimeru, który nie jest polimeryzowany w procesie, z powrotem do oryginalnego pojemnika w celu ponownego użycia.</li>
	<li>Określ ilościowo długość i średnicę końcówki MN za pomocą mikroskopu stereoskopowego zgodnie z instrukcjami producenta.</li>
</ol>
3. Wytwarzanie warstwy nośnej MN
<ol>
	<li>Za pomocą kleszczy umieść MN (wcześniej wyprodukowane) przymocowane do fotomaski w studzience 24-dołkowej płytki, jak pokazano na rysunku 1C.</li>
	<li>Dodać określoną objętość (300 - 400 μl) roztworu prepolimeru do studzienki, aż igły zostaną zanurzone na żądaną wysokość. Objętość ta określa grubość powstałej warstwy nośnej.</li>
	<li>Naświetlić zestaw światłem UV o wysokim natężeniu (15,1 W/cm2), w odległości 10,5 cm od źródła UV przez 1 sek.</li>
	<li>Oddziel warstwę spodnią na tablicy MN od fotomaski za pomocą ostrego ostrza.</li>
	<li>Określ ilościowo długość, średnicę końcówki i średnicę podstawy MN z warstwą nośną za pomocą mikroskopu stereoskopowego zgodnie z instrukcjami producenta.</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>

Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.

Opisany powyżej protokół wytwarzania tablicy MN został przedstawiony w celu wytworzenia tablicy MN o długości ~1 cm2. Tablice można skalować w górę, tworząc wnękę o dużym rozmiarze i używając większej fotomaski. Zwiększony rozmiar wnęki można uzyskać, zwiększając szerokość między przekładkami po obu stronach. Chociaż każdy krok w celu wytworzenia matryc MN w protokole był ważny, najważniejszymi krokami były: ustawienie fotomaski, napełnienie roztworem prepolimeru i napromieniowanie układu. Ustawienie fotomaski...

Transdermalne dostarczanie leków oferuje atrakcyjne alternatywne podejście do podawania leków, szczególnie dla biomolekuł, które są prawie wyłącznie podawane za pomocą iniekcji podskórnych. Jednak skóra, a zwłaszcza wierzchnia warstwa (warstwa rogowa naskórka), stanowi potężną barierę zapobiegającą przedostawaniu się cząsteczek egzogennych do organizmu człowieka. Ostatnio urządzenia MN pojawiły się jako narzędzia umożliwiające dostarczanie leków przez skórę. Urządzenia MN tworzą tymczasowe pory wewnątrz warstwy rogowej naskórka, aby umożliwić przejście cząsteczek leku w celu osiągnięcia pożądanej aktywności fizjologicznej przy lepszym przestrzeganiu zaleceń i wygodzie pacjenta1-3.
Do produkcji polimerowych MN4 zastosowano różne metody produkcji. Jednak zwykle obejmują one skomplikowane i wieloetapowe procesy wymagające długiego czasu i/lub wysokich temperatur do wytworzenia macierzy MN. 4 Aby uprościć proces produkcji, niedawno opracowano jednoetapowy, wolny od pleśni proces z wykorzystaniem fotomaski5,6. Jednak w przypadku tej metody, wytworzone MN miały końcówki igieł, ponieważ nie istniał żaden mechanizm modyfikujący ścieżkę światła ultrafioletowego (UV) zaangażowaną w fotolitografię.
W tym badaniu, zaproponowano wbudowane mikrosoczewki w fotomasce, aby zdefiniować geometrię MN. Podano protokół wytwarzania fotomasek składających się z wbudowanych mikrosoczewek, a następnie wytwarzania MN z ostrymi końcówkami przy użyciu fotomaski.

<table><tbody><tr><td>Diakrylan poli(glikolu etylenowego) (PEGDA Mn=258)</td><td>SIGMA&nbsp;</td><td>475629-500ML</td><td></td></tr><tr><td>2-hydroksy-2-metylo-propiofenon (HMP)</td><td>SIGMA&nbsp;</td><td>405655-50ML</td><td></td></tr><tr><td>Kolagen bydlęcy typu 1, koniugat FITC&nbsp;</td><td>SIGMA&nbsp;</td>Stacja utwardzania UV <td>C4361</td><td></td></tr><tr><td>&nbsp; &nbsp; &nbsp;</td><td>EXFO Photonic Solutions Inc., Kanada</td> Adapter kolimacyjny <td>OmniCure S2000-XL</td><td></td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>EXFO Photonic Solutions Inc., Kanada</td><td>EXFO 810-00042</td><td></td></tr><tr><td>24-dołkowa płytka</td><td>Thermo Fisher Scientific, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mikroskop stereoskopowy Nikon SMZ 1500&nbsp;</td><td>Nikon, Japonia</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cyfrowy miernik siły Dillon GL-500&nbsp;</td><td>Dillon, Stany Zjednoczone</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mikroskop konfokalny A-1R&nbsp;</td><td>Nikon, Japonia</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

wytwarzanie polimerowych matryc mikroigłowych za pomocą fotolitografii

Polymeric Microneedle Array Fabrication by Photolithography

Ten manuskrypt opisuje wytwarzanie polimerowych matryc mikroigłowych (MN) za pomocą fotolitografii. Polega na prostym procesie bez pleśni przy użyciu fotomaski składającej się z osadzonych mikrosoczewek. Stwierdzono, że wbudowane mikrosoczewki wpływają na geometrię MN (ostrość). Wyprodukowano wytrzymałe matryce MN o średnicach końcówek w zakresie od 41,5 μm ± 8,4 μm do 71,6 μm ± 13,7 μm, o dwóch różnych długościach (1 336 μm ± 193 μm i 957 μm ± 171 μm). Te macierze MN mogą zapewnić potencjalne zastosowania w dostarczaniu niskocząsteczkowych i makromolekularnych środków terapeutycznych przez skórę.

Geometria MN może być w znacznym stopniu zależna od charakterystyki fotomaski i wbudowanej mikrosoczewki. Stopień refrakcji wpływa na drogę przejścia promieni UV, co oddziałuje na geometrię MN (Rysunek 2A). Ustalono, że każda mikrosoczewka ma średnicę 350 µm, spłaszczoną wypukłą powierzchnię o szerokości 130 µm oraz głębokość 62,3 µm (Rysunek 2B-D). Z zastosowaniem twierdzenia Pitagorasa wyznaczono, że promień krzywizny pierwszej powierzchni wynosi 272,89 µm. Ogniskową obliczono na 509,2...

Tutaj prezentujemy protokół opisujący proces wytwarzania mikroigieł polimerowych bez formy za pomocą fotolitografii.

Wytwarzanie polimerowych matryc mikroigłowych za pomocą fotolitografii

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

Ogólnym celem niniejszej procedury jest wykonanie ostrej macierzy polimerowych mikroiłeczek, które mogą znaleźć potencjalne zastosowanie w bezbolesnym dostarczaniu niskocząsteczkowych i makrocząsteczkowych środków terapeutycznych przez skórę. Cel ten osiąga się poprzez najpierw wykonanie fotomaski składającej się z osadzonych mikrosoczewek za pomocą wzorowanego trawienia izotropowego. Drugim krokiem jest wykonanie trzonów mikroiłeczek poprzez umieszczenie osadzonej fotomaski nad kąpielą z roztworu prepolimeru i skupienie światła UV w roztworze za pomocą mikrosoczewek, co prowadzi do polimeryzacji naświetlonego roztworu.Ostatnim krokiem jest wykonanie warstwy podkładowej służącej do stabilizacji trzonów mikroigieł. Osiąga się to poprzez umieszczenie mikroigieł w płytce ostrymi końcami do góry, a następnie dodanie roztworu prepolimeru i polimeryzację roztworu za pomocą światła UV. Ostatecznie charakterystyczne właściwości mikroigieł, w tym ich długość, średnicę oraz kąt wierzchołkowy, można zaobserwować przy użyciu stereomikroskopu.Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami, takimi jak mikrotłoczenie, jest jej większa szybkość. Jest to proces bezformowy, który nie wymaga zastosowania wysokiej temperatury. Metoda ta może pomóc w znalezieniu odpowiedzi na kluczowe pytania w obszarze mikrowytwarzania, takie jak wykorzystanie mikrosoczewek do modyfikacji drogi światła UV oraz proces polimeryzacji.Niniejszą technikę można wykorzystać do wytwarzania polimerowych makigieł stosowanych w transoralnym podawaniu leków, choć w tym przypadku demonstrujemy jedynie sposób wytwarzania pustych mikigieł. Technika ta może być również wykorzystana do wytwarzania mikigieł załadowanych lekiem. Rozpocznij czyszczenie czterocalowego wafla szklanego poprzez zanurzenie go w zbiorniku kwarcowym wypełnionym roztworem Piha na 20 minut w temperaturze 120 °C.Następnie opłucz podłoże w wodzie destylowanej i osusz je sprężonym powietrzem. Po zakończeniu pracy w ewaporatorze elektronowym umieść podłoże w układzie do nanoszenia warstw metodą wirowania i nanieś pięć mililitrów fotorezystu na środek podłoża. Wirować podłoże z prędkością 3000 RPM przez 30 sekund, aby uzyskać warstwę fotorezystu o grubości dwóch mikrometrów.Następnie przeprowadź wstępne wypalanie fotorezystu na płycie grzejnej w temperaturze 100 °C przez półtorej minuty, a następnie umieść główną maskę fotolitograficzną oraz podłoże krzemowe w urządzeniu do wyrównywania masek i naświetl podłoże do momentu utwardzenia. Wypal fotorezyst w temperaturze 120 °C przez 30 minut na płycie grzejnej. Następnie wytraw wzór w szklanym podłożu, używając roztworu do trawienia chromu i złota w temperaturze pokojowej przez jedną godzinę, umieść wytrawione szklane podłoże na płycie grzejnej w temperaturze 110 °C i roztop wosk po przeciwnej stronie szklanego podłoża, tak aby cała powierzchnia podłoża została pokryta woskiem.Tymczasowo połącz podłoże szklane z pomocniczym podłożem krzemowym, przykładając podłoże krzemowe do szklanego i mocno dociskając w celu usunięcia nadmiaru wosku. Następnie, w plastikowym pojemniku z mieszadłem magnetycznym, przygotuj 200 milliliter kąpieli składającej się z 10 części 49% hydrofluoric acid i jednej części 37% hydrochloric acid. Dodaj próbkę i traw mikrosoczewki z prędkością 7 µm/min przez osiem i pół minuty podczas mieszania.Po zakończeniu oczyść wafer wodą dejonizowaną i wysusz go w temperaturze pokojowej. Po wyschnięciu umieść wafer na płycie grzewczej, wstępnie podgrzanej do 100 °C, na 15 sekund. Następnie oddziel szklany wafer od pomocniczego wafera krzemowego.Umieść szklany wafer w kąpieli ultradźwiękowej zawierającej N-metylopirolidon w temperaturze 80 °C i stosuj sonikację przez jedną godzinę, aby usunąć pozostałości wosku, fotorezystu oraz wystające warstwy chromu i złota na krawędziach soczewek. Ułóż szklane płytki po obu stronach prostokątnej wnęki, aby ustalić maksymalną wysokość mikroigieł. Zabezpiecz każdą warstwę szklanej płytki, nakładając cienką warstwę roztworu prepolimeru na płytki szklane pomiędzy poszczególnymi warstwami.Po zakończeniu naświetl układ intensywnym światłem ultrafioletowym przez dwie sekundy, aby utrwalić szkiełka w miejscu. Następnie umieść maskę fotograficzną tak, aby powierzchnia pokryta chromem i złotem była skierowana do wnętrza otworu. Upewnij się, że ścianki boczne otworu niczego nie zasłaniają.Soczewki osadzone w masce fotograficznej. Wypełnić wnękę roztworem prepolimeru, aż powierzchnia pokryta chromem i złotem zetknie się z roztworem bez widocznych pęcherzyków powietrza. Następnie umieścić układ w stacji utwardzania UV i postawić obok układu radiometr w celu pomiaru natężenia światła UV.Naświetl układ wysokoenergetycznym światłem UV o długości fali od 320 do 500 nanometrów przez jedną sekundę w odległości 3,5 centymetra od źródła UV. Po ekspozycji na UV usuń fotomaskę z matrycą mikroiłek, a nadmiar roztworu prepolimeru wlej z powrotem do oryginalnego pojemnika w celu ponownego wykorzystania. Określ długość i średnicę czubka mikroiłek za pomocą stereomikroskopu, stosując standardowe techniki z użyciem pęsety.Umieść mikronigły przymocowane do maski fotograficznej w dołku płytki 24-dołkowej, stroną z igłami skierowaną do góry. Do dołka dodaj od 300 do 400 µL roztworu prepolimeru, aż igły zostaną zanurzone do wysokości pożądanej warstwy podkładowej. Następnie naświetl układ intensywnym światłem UV o natężeniu 15,1 W/cm², z odległości 10,5 cm, przez czas jednej sekundy.Po spolimeryzowaniu warstwy podkładowej oddziel warstwę podkładową na matrycy mikroił z maski światłoczułej za pomocą ostrego ostrza. Następnie za pomocą mikroskopu stereoskopowego określ długość czubka, średnicę oraz średnicę podstawy mikroigieł wraz z warstwą podkładową. Efektywną intensywność promieniowania UV wpływającego na długość i średnicę czubka mikroigieł badano, zmieniając natężenie światła UV w zakresie od 3,14 do 15,1 watów na centymetr kwadratowy przy stałej ogniskowej i stałej odległości od źródła światła.Stwierdzono, że średnia długość mikroigieł oraz średnica ich czubków zwiększały się wraz ze wzrostem natężenia. Przedstawiono tutaj wpływ 300 µL w porównaniu do 400 µL materiału podkładowego na całkowitą długość mikroigieł, a także na siłę pękania igieł; jak można było przypuszczać, przy większej ilości materiału podkładowego igły są ogólnie krótsze, ale zyskują dodatkową siłę pękania dzięki zwiększonemu wsparciu. Mam nadzieję, że po obejrzeniu tego filmu będą Państwo mieli dobrą wiedzę na temat tego, jak wytwarzać polimerowe makroigły. Po opanowaniu ta technika może zostać wykonana w czasie od 5 do 10 minut.Jeśli procedura zostanie przeprowadzona starannie, a maska fotograficzna będzie gotowa, należy pamiętać o zasadach korzystania z takich materiałów jak kwas fluorowodorowy oraz lampy UV, dlatego przez cały czas należy używać środków ochrony osobistej.

polymeric-microneedle-array-fabrication-by-photolithography

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Niniejszy artykuł szczegółowo opisuje konstrukcję multipleksowego czujnika opartego na mikroiigłach. Urządzenie to jest opracowywane w celu prowadzenia pobierania próbek in situ oraz analizy elektrochemicznej wielu analitów w sposób szybki i selektywny. Przewidujemy zastosowanie tych czujników opartych na mikroigłach w medycynie klinicznej oraz badaniach biomedycznych.

Czujnik oparty na pustych mikroiğłach do multipleksowego transdermalanego detekcji elektrochemicznej

Metoda wytwarzania cienkich elektrod międzypalcowych (szczelina i szerokość: 20 μm) na końcu igły podskórnej (średnica: 720 μm) jest demonstrowana przy użyciu powłoki natryskowej i elastycznej folii fotomaski w procesie fotolitografii.

Wytwarzanie cienkich elektrod na końcówce igły podskórnej przy użyciu powłoki Photoresist Spray Coating i elastycznej fotomaski do zastosowań biomedycznych

Niniejszy artykuł przedstawia unikalną metodę wytwarzania form głównych z otworem wentylacyjnym, który zapobiega uwięzieniu powietrza podczas odlewania lepkiego polimeru, umożliwiając wytwarzanie mikroigieł żelatynowych z ostrymi końcówkami. Zmniejszając objętość odlewania żelatyny o wysokiej lepkości, można było również wytwarzać cienkościenne, puste piramidalne mikroigły.

Wykonanie głównej formy do mikroigieł z otworem wentylacyjnym o wielkości mikrona

Protokół ten opisuje wytwarzanie rozpuszczalnych plastrów mikronakłutych zawierających nanomicele α-laktalbuminy wypełnione kapsaicyną. Metoda ta oferuje powtarzalne, minimalnie inwazyjne podejście do ukierunkowanego transdermalnego dostarczania hydrofobowych bioaktywnych substancji do tkanki tłuszczowej, ułatwiając efektywną lokalną redukcję tłuszczu i potencjalnie rozszerzając zastosowanie w leczeniu otyłości.

Wytwarzanie rozpuszczalnych plastrów mikroigiełkowych wypełnionych nanomicelami α-laktalbuminy do transdermalnego dostarczania kapsaicyny i redukcji tkanki tłuszczowej

Niniejsze prace mają na celu służyć jako praktyczny przewodnik, umożliwiający badaczom przygotowanie własnych urządzeń DMAP przy użyciu metody odlewania rozpuszczalnika, znanej również jako mikroformowanie, oraz przeprowadzenie podstawowej charakterystyki.

Rozpuszczające plastry mikroigłowych wytwarzane techniką odlewania rozpuszczalnika oraz niezbędna charakterystyka urządzeń biomedycznych opartych na mikroigłach

Opisano proste techniki szybkiego wytwarzania mikrofabrykowanych systemów kultur neuronalnych z wykorzystaniem cyfrowego urządzenia z mikrolustrami do litografii z dynamiczną projekcją maski na standardowych podłożach do hodowli komórkowej. Systemy hodowlane te mogą lepiej odzwierciedlać naturalną architekturę biologiczną, a opisane techniki można dostosować do licznych zastosowań.

Wytwarzanie mikrowzorowanych hydrożeli dla systemów kultur neuronalnych z wykorzystaniem fotolitografii z dynamiczną projekcją maski

Niniejszy artykuł opisuje metodę nanoprecypitacji do syntezy nanocząsteczek polimerowych z wykorzystaniem kopolimerów diblokowych. Omówimy syntezę kopolimerów diblokowych, technikę nanoprecypitacji oraz potencjalne zastosowania.

Formułowanie diblokowych nanocząstek polimerowych za pomocą techniki nanoprecypitacji

Opisano protokół analizy śledzenia nanocząstek (NTA) i wysokoprzepustowej cytometrii przepływowej do oceny nanocząstek dostarczających geny polimerowe. NTA wykorzystuje się do scharakteryzowania rozkładu wielkości cząstek nanocząstek i rozkładu plazmidu na cząstkę. Wysokoprzepustowa cytometria przepływowa umożliwia ilościową ocenę skuteczności transfekcji dla biblioteki biomateriałów dostarczających geny.

Ocena nanocząstek dostarczających geny polimerowe za pomocą analizy śledzenia nanocząstek i wysokoprzepustowej cytometrii przepływowej

Opisujemy metodę programowania komórek macierzystych do nadekspresji czynników terapeutycznych dla angiogenezy za pomocą biodegradowalnych nanocząsteczek polimerowych. Opisane procesy obejmują syntezę polimerów, transfekcję komórek macierzystych pochodzących z tkanki tłuszczowej in vitro oraz walidację skuteczności zaprogramowanych komórek macierzystych w promowaniu angiogenezy w mysim modelu niedokrwienia kończyn tylnych.

Programowanie komórek macierzystych do angiogenezy terapeutycznej z wykorzystaniem biodegradowalnych nanocząstek polimerowych

Dwa sąsiadujące ze sobą płyny przechodzące przez rowkowany kanał mikroprzepływowy mogą być skierowane tak, aby tworzyły osłonę wokół rdzenia prepolimerowego; określając w ten sposób zarówno kształt, jak i przekrój. Polimeryzacja inicjowana foto, taka jak chemia tiolowa, doskonale nadaje się do szybkiego zestalania płynu rdzeniowego w mikrofibrę o określonym rozmiarze i kształcie.

Mikroprzepływowa produkcja włókien polimerowych i biohybrydowych o wstępnie zaprojektowanym rozmiarze i kształcie

Naucz się wytwarzać polimerowe mikroigły metodą fotolitografii bez użycia form. Ta technika umożliwia precyzyjną kontrolę wymiarów igieł i bezbolesne dostarczanie leków przez skórę.

Wytwarzanie polimerowych matryc mikroigłowych za pomocą fotolitografii

Przeglądaj więcej filmów