Name: Wytwarzanie cienkich elektrod na końcówce igły podskórnej przy użyciu powłoki Photoresist Spray Coating i elastycznej fotomaski do zastosowań biomedycznych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-28T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 15 s
Description: Poznaj metodę wytwarzania mikroelektrod na końcówkach igieł podskórnych przy użyciu fotolitografii i elastycznej fotomaski. Technika ta umożliwia precyzyjne pomiary impedancji w zastosowaniach biomedycznych.

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

playerTrialDesktop

Ta praca była wspierana przez projekt "Biomedical Integrated Technology Research" poprzez grant przyznany przez GIST w 2017 roku.

1. Izolacja elektryczna igły podskórnej
UWAGA: Przezroczysta rurka termokurczliwa (HST) jest używana do izolacji elektrycznej igły podskórnej o średnicy 720 μm i długości 32 mm. HST wykonany jest z politereftalanu etylenu (PET), który wykazuje dobrą odporność chemiczną na większość kwasów i zasad, doskonałą trwałość mechaniczną i biokompatybilność. Początkowa średnica wewnętrzna i grubość ścianki HST wynoszą odpowiednio 840 μm i 25 μm. Średnica HST ma tendencję do zmniejszania się o ponad 50% w temperaturze 100 °C, z jeszcze większą redukcją w wyższych temperaturach do 190 °C. Należy pamiętać, że PET HST jest materiałem termoutwardzalnym, który po utwardzeniu staje się trwale twardy i sztywny. Rozmiar igły podskórnej i rurki termokurczliwej można dostosować w zależności od celu badawczego i zastosowań. Cały proces produkcji jest graficznie podsumowany w <silna klasa="xfig">Rysunek 1.
<ol>
	<li>Przytnij HST na długość 3 cm. Dostosuj długość rurki w zależności od głębokości penetracji igły podskórnej.</li>
	<li>Wbić igłę podskórną do naciętego HST.</li>
	<li>Obkurczyć rurkę za pomocą opalarki do temperatury 150 °C, która jest ustawiona tak, aby zapobiec niepożądanemu dodatkowemu skurczowi, gdy odwodnienie odbywa się w temperaturze 105 °C w procesie czyszczenia (w kroku 1.6).</li>
	<li>Oddzielić igłę podskórną od jej piasty.</li>
	<li>Wyczyść igłę podskórną izolowaną przez HST w dejonizowanej (DI) łaźni wodnej (20 °C) z mieszaniem ultradźwiękowym o częstotliwości 30 kHz i mocy 350 W.</li>
	<li>Odwodnić igłę podskórną izolowaną przez HST na płycie grzejnej w temperaturze 105 °C przez 10 minut.</li>
</ol>
2. Osadzanie Au za pomocą rozpylania
UWAGA: W tym badaniu, proces rozpylania, który jest dostępny, jest używany do osadzania warstwy Au dla elektrod, chociaż proces parowania wiązką elektronów może być alternatywną metodą. Potwierdzono, że wzrost temperatury wywołany w procesie rozpylania rzadko powoduje dodatkowe kurczenie się HST. Jednak proces, który trwa dłużej niż kilka minut, może podgrzać HST powyżej początkowej temperatury skurczu. Może to spowodować dodatkowe skurczenie się HST, co skutkuje zwiększeniem marginesu produkcyjnego od końcówki.
<ol>
	<li>Oczyszczone igły podskórne izolowane przez HST ułożyć obok siebie na szkiełku podstawowym za pomocą taśmy dwustronnej do osadzania Cr/Au.</li>
	<li>Za pomocą sprzętu do rozpylania nałóż Cr/Au na oczyszczone igły podskórne izolowane przez HST. 
	UWAGA: W tym przypadku grubości Cr i Au wynosiły odpowiednio 10 nm i 100 nm (Cr zastosowano dla warstwy adhezyjnej między warstwą HST a warstwą Au).
	<ol>
		<li>Ułóż jak najwięcej igieł, aby obniżyć koszty produkcji i czas produkcji. Użyj poniższych warunków rozpylania, aby zdeponować 10 nm Cr i 100 nm Au.</li>
		<li>W przypadku rozpylania Cr ustaw średnicę docelową Cr: 4 cale, moc RF: 300 W, ciśnienie argonu: 5 mTorr i czas otwarcia migawki: 20 s (10 nm).</li>
		<li>Do rozpylania Au należy użyć średnicy docelowej Au: 4 cale, mocy prądu stałego: 300 W, ciśnienia argonu: 10 mTorr i czasu otwarcia migawki: 80 s (100 nm).</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Powłoka natryskowa
UWAGA: W procesie natryskiwania stosuje się fotorezystor o niskiej lepkości (14 cp) w celu zwiększenia wydajności natryskiwania. Fotorezystor można łatwo pokryć na igłę napylaną Au tylko wtedy, gdy igła jest podgrzana.
<ol>
	<li>Zamocuj jedną z igieł podskórnych napylanych Au na szkiełku podstawowym za pomocą taśmy dwustronnej.</li>
	<li>Umieścić szkło szkiełkowe na uchwycie powlekarki natryskowej, która jest podgrzewana w temperaturze 100 °C. Odczekać 2 - 3 minuty, aż igła zostanie wystarczająco podgrzana.</li>
	<li>Spryskaj fotorezystem igłę napylaną Au, podgrzewając igłę w temperaturze 100 °C. Proces natryskiwania należy przeprowadzić w następujących warunkach. Średnica dyszy ustawianej: 400 μm, prędkość ruchu dyszy: 70 mm/s, ciśnienie natrysku: 500 kPa, odległość między uchwytem a dyszą: 13,5 cm.</li>
	<li>Po zakończeniu powlekania natryskowego pozostaw szkiełko na uchwycie w temperaturze 100 °C na 3 minuty, aby przeprowadzić miękki proces pieczenia.</li>
	<li>Sprawdź wynik za pomocą mikroskopu ustawionego na 100-krotne powiększenie, aby określić, czy fotorezystor jest równomiernie pokryty na igle napylanej Au.</li>
</ol>
4. Ekspozycja na promieniowanie UV i wywoływanie
UWAGA: Ogólnie, przed ekspozycją na UV, do płaskiej przezroczystej płytki dołącza się elastyczną fotomaskę filmową, aby usunąć szczelinę powietrzną między fotomaską a próbką, która ma być wystawiona na działanie światła UV. Jednak w tym badaniu fotomaska jest używana bez płaskiej przezroczystej płytki, aby uzyskać bezpośredni metalowy wzór na zakrzywionej powierzchni igły podskórnej. Fotomaska może być odpowiednio wygięta wzdłuż krzywizny igły podskórnej, aby uzyskać najlepszą możliwą rozdzielczość wzoru za pomocą nakładki kontaktowej. Gięcie pozwala elastycznej fotomasce utrzymać jak największą powierzchnię kontaktu między fotomaską a zakrzywioną powierzchnią igły podskórnej. Biorąc pod uwagę proces trawienia na mokro (nie proces lift-off) do modelowania metalu, zastosowanie dodatniego fotorezystu jest korzystniejsze niż użycie ujemnego fotorezystu. Dzieje się tak, ponieważ cały obszar, z wyjątkiem wzoru elektrody, jest przezroczysty, zapewniając w ten sposób szerokie pole widzenia, aby łatwo wyrównać wzór elektrody ze środkiem igły.
<ol>
	<li>Aby zminimalizować błąd klina, powoli podnieś swobodnie poruszającą się płytkę przytrzymującą próbkę, aż całkowicie zetknie się ze stałą płytką przytrzymującą fotomaskę. Następnie zamocować płytkę przytrzymującą próbkę za pomocą pompy pneumatycznej.
	<ol>
		<li>Przeprowadź ten proces, aby uniknąć niepożądanych wzorów, które mogą powstawać w wyniku rozpraszania światła UV w szczelinie powietrznej i spowodowane niepełnym kontaktem próbki z fotomaską. 
		UWAGA: Ponadto minimalizacja błędu klina zapewnia, że igła podskórna pokryta fotorezystem nie porusza się, gdy styka się z fotomaską filmową w następnym kroku wyrównania, mimo że powierzchnia styku igły podskórnej ma okrągły kształt.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Umieść igłę podskórną pokrytą fotorezystem na płytce do przechowywania próbki nakładki.</li>
	<li>Wyrównaj wyświetlany obraz igły podskórnej pokrytej fotorezystem do wzoru wyrównania fotomaski filmowej. 
	UWAGA: W tym przypadku wzór wyrównania fotomaski filmowej został zaprojektowany jako dwie równoległe linie w odległości 800 μm, biorąc pod uwagę grubość HST i powlekanego fotorezystu.
	<ol>
		<li>Wyrównaj dwie linie graniczne wyświetlanego obrazu z dwiema równoległymi liniami wyrównania fotomaski (<silna klasa="xfig">Rysunek 1e); w ten sposób pokrytą fotorezystem igłę podskórną można umieścić w środku dwóch równoległych linii wyrównania, z błędem wyrównania 10 μm lub mniejszym.</li>
		<li>Monitoruj proces osiowania w czasie rzeczywistym za pomocą monitora podłączonego do kamery i mikroskopu urządzenia ze sprzężeniem ładunkowym (CCD).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Doprowadź igłę podskórną pokrytą fotorezystem do kontaktu z zamocowaną elastyczną fotomaską, powoli podnosząc igłę w kierunku fotomaski.</li>
	<li>Przeprowadzaj ekspozycję na promieniowanie UV przez 30 s (natężenie promieniowania UV: 15 mJ/cm2), a następnie kontynuuj proces wywoływania przez 3 minuty.</li>
	<li>Wypłukać wywoływacz z próbki za pomocą wody demineralizowanej.</li>
	<li>Sprawdź wynik przez mikroskop ustawiony na 200-krotne powiększenie, aby określić, czy fotorezystor jest wyraźnie wzorowany na igle podskórnej napylanej Au. Jeśli naświetlony fotorezyst nie zostanie dokładnie usunięty po procesie wywoływania, powtórz proces wywoływania w odstępach 30 sekund.</li>
</ol>
5. Trawienie na mokro Cr/Au
UWAGA: Unikaj kontaktu skóry/oczu z mokrymi wytrawiaczami Cr i Au.
<ol>
	<li>Za pomocą pęsety odczepić próbkę (igłę podskórną z fotorezystem) przymocowaną do szkiełka podstawowego.</li>
	<li>Zanurzyć próbkę w mokrym wytrawiaczu Au na 1 minutę.</li>
	<li>Wypłucz wytrawiacz Au z próbki za pomocą wody demineralizowanej.</li>
	<li>Sprawdź wynik przez mikroskop ustawiony na 200-krotne powiększenie. Jeśli złoto, które ma zostać usunięte, nadal pozostaje, powtórz proces trawienia na mokro w odstępach 10 sekund. Zbyt długi czas trawienia na mokro sprawia, że elektroda międzypalcowa (IDE) jest cieńsza.</li>
	<li>Zanurz próbkę w wytrawiaczu kr etowym na 30 s.</li>
	<li>Wypłucz wytrawiacz kr z próbki za pomocą wody demineralizowanej.</li>
</ol>
6. Usuwanie pozostałości fotorezystu i pasywacja
<ol>
	<li>Zanurzyć próbkę (igłę podskórną z metalowym wzorem) w roztworze acetonu na 1 minutę.</li>
	<li>Przepłukać próbkę wodą demineralizowaną i odwodnić ją na płycie grzejnej w temperaturze 105 °C przez 10 minut.</li>
	<li>W celu pasywacji elektrycznej przewodów połączeniowych, przytnij rurkę termokurczliwą tak, aby była o 2 - 3 mm dłuższa niż elektroda (20 mm, maksymalna głębokość penetracji), jak pokazano na Rysunek 2, ponieważ długość HST zostanie zmniejszona po skurczeniu się HST.</li>
	<li>Po ustawieniu HST jak najdalej od końca IDE, podnieś temperaturę HST za pomocą opalarki do 150 °C, aby szczelnie pasywować igłę.</li>
</ol>

<ol><li>Knappe, M., Louw, M., Gregor, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasonography-guided+fine-needle+aspiration+for+the+assessment+of+cervical+metastases%5BTitle%5D)+AND+%22Arch+Otolaryngol+Head+Neck+Surg%22%5BJournal%5D)">Ultrasonography-guided fine-needle aspiration for the assessment of cervical metastases.</a> Arch Otolaryngol Head Neck Surg. 126 (9), 1091-1096 (2000).</li>
<li>Paladini, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sonography+in+obese+and+overweight+pregnant+women%3A+clinical%2C+medicolegal+and+technical+issues%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+Obstet+Gynecol%22%5BJournal%5D)">Sonography in obese and overweight pregnant women: clinical, medicolegal and technical issues.</a> Ultrasound Obstet Gynecol. 33 (6), 720-729 (2009).</li>
<li>Okuda, Y., Mishio, M., Kitajima, T., Asai, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cremasteric+reflex+test+as+an+objective+indicator+of+spinal+anaesthesia%5BTitle%5D)+AND+%22Anaesthesia%22%5BJournal%5D)">Cremasteric reflex test as an objective indicator of spinal anaesthesia.</a> Anaesthesia. 55 (6), 587-589 (2000).</li>
<li>Pryle, B., Carter, J., Cadoux-Hudson, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Delayed+paraplegia+following+spinal+anaesthesia%5BTitle%5D)+AND+%22Anaesthesia%22%5BJournal%5D)">Delayed paraplegia following spinal anaesthesia.</a> Anaesthesia. 51 (3), 263-265 (1996).</li>
<li>SJÖSTRÖM, S., Bläss, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Severe+pain+in+both+legs+after+spinal+anaesthesia+with+hyperbaric+5%25+lignocaine+solution%5BTitle%5D)+AND+%22Anaesthesia%22%5BJournal%5D)">Severe pain in both legs after spinal anaesthesia with hyperbaric 5% lignocaine solution.</a> Anaesthesia. 49 (8), 700-702 (1994).</li>
<li>Yun, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400516310991">Electrochemical impedance spectroscopy with interdigitated electrodes at the end of hypodermic needle for depth profiling of biotissues.</a> Sens Actuator B-Chem. 237, 984-991 (2016).</li>
<li>Ye, W. W., Shi, J. Y., Chan, C. Y., Zhang, Y., Yang, M. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400513011684">A nanoporous membrane based impedance sensing platform for DNA sensing with gold nanoparticle amplification.</a> Sens Actuator B-Chem. 193, 877-882 (2014).</li>
<li>Wang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+electrochemical+biosensor+based+on+dynamic+polymerase-extending+hybridization+for+E.+coli+O157%3A+H7+DNA+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Talanta%22%5BJournal%5D)">A novel electrochemical biosensor based on dynamic polymerase-extending hybridization for E. coli O157: H7 DNA detection.</a> Talanta. 78 (3), 647-652 (2009).</li>
<li>Tran, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+electrochemical+ELISA-like+immunosensor+for+miRNAs+detection+based+on+screen-printed+gold+electrodes+modified+with+reduced+graphene+oxide+and+carbon+nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">An electrochemical ELISA-like immunosensor for miRNAs detection based on screen-printed gold electrodes modified with reduced graphene oxide and carbon nanotubes.</a> Biosens Bioelectron. 62, 25-30 (2014).</li>
<li>Nguyen, B. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Membrane-based+electrochemical+nanobiosensor+for+the+detection+of+virus%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Membrane-based electrochemical nanobiosensor for the detection of virus.</a> Anal Chem. 81 (17), 7226-7234 (2009).</li>
<li>Tian, F., Lyu, J., Shi, J., Tan, F., Yang, M. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400515306420">A polymeric microfluidic device integrated with nanoporous alumina membranes for simultaneous detection of multiple foodborne pathogens.</a> Sens Actuator B-Chem. 225, 312-318 (2016).</li>
<li>Chan, K. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasensitive+detection+of+E.+coli+O157%3A+H7+with+biofunctional+magnetic+bead+concentration+via+nanoporous+membrane+based+electrochemical+immunosensor%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Ultrasensitive detection of E. coli O157: H7 with biofunctional magnetic bead concentration via nanoporous membrane based electrochemical immunosensor.</a> Biosens Bioelectron. 41, 532-537 (2013).</li>
<li>Giaever, I., Keese, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+morphological+biosensor+for+mammalian+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">A morphological biosensor for mammalian cells.</a> Nature. 366 (6455), 591(1993).</li>
<li>Lu, Y. -Y., Huang, J. -J., Huang, Y. -J., Cheng, K. -S. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-0233/24/3/035701">Cell growth characterization using multi-electrode bioimpedance spectroscopy.</a> Meas Sci Technol. 24 (3), 035701(2013).</li>
<li>Müller, J., Thirion, C., Pfaffl, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electric+cell-substrate+impedance+sensing+%28ECIS%29+based+real-time+measurement+of+titer+dependent+cytotoxicity+induced+by+adenoviral+vectors+in+an+IPI-2I+cell+culture+model%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Electric cell-substrate impedance sensing (ECIS) based real-time measurement of titer dependent cytotoxicity induced by adenoviral vectors in an IPI-2I cell culture model.</a> Biosens Bioelectron. 26 (5), 2000-2005 (2011).</li>
<li>Nordberg, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+Cell-Substrate+Impedance+Spectroscopy+Can+Monitor+Age-Grouped+Human+Adipose+Stem+Cell+Variability+During+Osteogenic+Differentiation%5BTitle%5D)+AND+%22Stem+Cells+Transl+Med%22%5BJournal%5D)">Electrical Cell-Substrate Impedance Spectroscopy Can Monitor Age-Grouped Human Adipose Stem Cell Variability During Osteogenic Differentiation.</a> Stem Cells Transl Med. , (2016).</li>
<li>Messina, W., Fitzgerald, M., Moore, E. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/elan.201600025/full">SEM and ECIS Investigation of Cells Cultured on Nanopillar Modified Interdigitated Impedance Electrodes for Analysis of Cell Growth and Cytotoxicity of Potential Anticancer Drugs.</a> Electroanalysis. 28 (9), 2188-2195 (2016).</li>
<li>Abdolahad, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-cell+resolution+diagnosis+of+cancer+cells+by+carbon+nanotube+electrical+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Single-cell resolution diagnosis of cancer cells by carbon nanotube electrical spectroscopy.</a> Nanoscale. 5 (8), 3421-3427 (2013).</li>
<li>Lee, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+endoscope+with+integrated+transparent+bioelectronics+and+theranostic+nanoparticles+for+colon+cancer+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">An endoscope with integrated transparent bioelectronics and theranostic nanoparticles for colon cancer treatment.</a> Nat Commun. 6, 10059(2014).</li>
<li>Haemmerich, D., Schutt, D. J., Wright, A. S., Webster, J. G., Mahvi, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+conductivity+measurement+of+excised+human+metastatic+liver+tumours+before+and+after+thermal+ablation%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Meas%22%5BJournal%5D)">Electrical conductivity measurement of excised human metastatic liver tumours before and after thermal ablation.</a> Physiol Meas. 30 (5), 459(2009).</li>
<li>Prakash, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ex+vivo+electrical+impedance+measurements+on+excised+hepatic+tissue+from+human+patients+with+metastatic+colorectal+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Meas%22%5BJournal%5D)">Ex vivo electrical impedance measurements on excised hepatic tissue from human patients with metastatic colorectal cancer.</a> Physiol Meas. 36 (2), 315(2015).</li>
<li>Yun, J., Kim, H. W., Kim, H. -I., Lee, J. -H. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400517308122">Electrical impedance spectroscopy on a needle for safer Veress needle insertion during laparoscopic surgery.</a> Sens Actuator B-Chem. 250, 453-460 (2017).</li>
<li>Yun, J., Kim, H. W., Lee, J. -H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improvement+of+Depth+Profiling+into+Biotissues+Using+Micro+Electrical+Impedance+Spectroscopy+on+a+Needle+with+Selective+Passivation%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">Improvement of Depth Profiling into Biotissues Using Micro Electrical Impedance Spectroscopy on a Needle with Selective Passivation.</a> Sensors. 16 (12), 2207(2016).</li>
<li>Yun, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro+electrical+impedance+spectroscopy+on+a+needle+for+ex+vivo+discrimination+between+human+normal+and+cancer+renal+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">Micro electrical impedance spectroscopy on a needle for ex vivo discrimination between human normal and cancer renal tissues.</a> Biomicrofluidics. 10 (3), 034109(2016).</li>
<li>Kim, H. W., Yun, J., Lee, J. Z., Shin, D. G., Lee, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+Electrical+Impedance+Spectroscopy-on-a-Needle+as+a+Novel+Tool+to+Determine+Optimal+Surgical+Margin+in+Partial+Nephrectomy%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Healthc%22%5BJournal%5D)">Evaluation of Electrical Impedance Spectroscopy-on-a-Needle as a Novel Tool to Determine Optimal Surgical Margin in Partial Nephrectomy.</a> Adv Healthc. , (2017).</li>
<li>Wu, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conformal+Pad-Printing+Electrically+Conductive+Composites+onto+Thermoplastic+Hemispheres%3A+Toward+Sustainable+Fabrication+of+3-Cents+Volumetric+Electrically+Small+Antennas%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Conformal Pad-Printing Electrically Conductive Composites onto Thermoplastic Hemispheres: Toward Sustainable Fabrication of 3-Cents Volumetric Electrically Small Antennas.</a> PLoS One. 10 (8), e0136939(2015).</li>
<li>Ahn, C., et al. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0960-1317/23/6/065031">Direct fabrication of thin film gold resistance temperature detection sensors on a curved surface using a flexible dry film photoresist and their calibration up to 450° C.</a> C. J Micromech Microeng. 23 (6), 065031(2013).</li>
<li>Goluch, E. D., et al. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1808872">Microfluidic method for in-situ deposition and precision patterning of thin-film metals on curved surfaces.</a> Appl Phys Lett. 85 (16), 3629-3631 (2004).</li>
<li>Hu, X., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/-/content/articlelanding/2014/tc/c3tc32048k/">A degradable polycyclic cross-linker for UV-curing nanoimprint lithography.</a> J Mater Chem C. 2 (10), 1836-1843 (2014).</li>
<li>Wu, J. -T., Lai, H. -C., Yang, S. -Y., Huang, T. -C., Wu, S. -H. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167931710000055">Dip coating cooperated with stepped rotating lithography to fabricate rigid microstructures onto a metal roller.</a> Microelectron Eng. 87 (11), 2091-2096 (2010).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Wykazaliśmy, że fotolitografia z wykorzystaniem powlekania natryskowego i filmowej fotomaski jest wykonalną metodą wytwarzania drobnych IDE na zakrzywionej powierzchni igły podskórnej o małej średnicy mniejszej niż 1 mm. Zarówno szerokość, jak i odstęp IDE wynoszą zaledwie 20 μm, a margines produkcyjny od końcówki wynosi zaledwie 680 μm. W ramach protokołu proces wyrównywania, w tym usuwanie błędu klina, jest krytycznym krokiem. Wydajność produkcji wyniosła ponad 90%, gdy EoN był wytwarzany indywidualnie w rygorystycznym...

Igły podskórne są powszechnie stosowane w szpitalach do biopsji i dostarczania leków, ponieważ są tanie i łatwe w użyciu. Mają również doskonałe właściwości mechaniczne pomimo cienkiej średnicy i ostro zakończonej struktury nadającej się do inwazji. Podczas biopsji docelowe tkanki są pobierane w zagłębieniu igły podskórnej pod kontrolą ultrasonografii1. Chociaż ultrasonografia jest wolna od promieniowania, bezpieczna dla płodów i kobiet w ciąży oraz zapewnia obrazowanie w czasie rzeczywistym, trudno jest zobaczyć narządy znajdujące się głęboko w ciele, szczególnie w przypadku otyłych pacjentów, ponieważ fale ultradźwiękowe nie mogą przenikać przez powietrze ani tkanki tłuszczowe2. Ponadto chirurg nie może uzyskać informacji o głębokości z dwuwymiarowej ultrasonografii, która jest konwencjonalnie stosowana w większości szpitali, co powoduje konieczność wykonania wielu biopsji, jeśli lekarze nie mają umiejętności lub doświadczenia. Podczas podawania leków do znieczulenia podpajęczynówkowego lekarze stwierdzają, że igła dotarła do przestrzeni rdzeniowej, jeśli płyn mózgowo-rdzeniowy (CSF) przepływa z powrotem do strzykawki, ostrożnie wkładając igłę w plecy pacjenta. Po potwierdzeniu refluksu płynu mózgowo-rdzeniowego, lek znieczulający jest wstrzykiwany do przestrzeni rdzeniowej3. Jednak lekarze ryzykują penetrację lub odcięcie włókien nerwowych w przestrzeni rdzeniowej, powodując silny ból u pacjentów, a nawet paraplegię4,5. Tak więc ta procedura wymaga również wprawnego lekarza. Jednym z rozwiązań mających na celu przezwyciężenie i złagodzenie wyżej wymienionych trudności jest dodanie funkcji nawigacji do igły podskórnej, aby można było dostarczyć obiektywnych informacji na temat położenia igły. Pomogłoby to lekarzowi w łatwym wykonaniu biopsji, podaniu leku, a nawet operacji, nie polegając wyłącznie na swojej empirycznej ocenie.
W celu elektrycznego zlokalizowania tkanek docelowych w ciele, igła podskórna wyposażona w czujnik spektroskopii impedancji elektrycznej (EIS) została wprowadzona jako EIS-on-a-needle (EoN)6. Czujnik EIS jest obecnie wykorzystywany w dziedzinie inżynierii biomedycznej do zastosowań takich jak wykrywanie DNA7,8,9, wykrywanie bakterii/wirusów10,11,12, oraz analiza na komórkach/tkankach13,14,15,16,17,18,19,20,21,22. EoN może rozróżniać różne materiały w dziedzinie częstotliwości na podstawie ich przewodności elektrycznej i przenikalności. Zdolność do dyskryminacji EoN została zweryfikowana dla różnych poziomów stężenia soli fizjologicznej buforowanej fosforanami (PBS)23, tłuszczu wieprzowego/tkanek mięśniowych6,23, a nawet ludzkich normalnych nerek/tkanek nowotworowych24,25. Oczekuje się, że ta zdolność EoN znacznie zwiększy dokładność biopsji poprzez lokalizację tkanek docelowych na podstawie różnic w impedancji elektrycznej między docelowymi tkankami zmiany chorobowej a sąsiednimi normalnymi tkankami. W podobny sposób badanie różnic w impedancji elektrycznej między przestrzenią do wstrzykiwania leku (przestrzeń rdzeniową lub zewnątrzoponową) a otaczającymi tkankami może pomóc lekarzom w dostarczeniu leku znieczulającego w dokładnym miejscu docelowym. Co więcej, EoN może być wykorzystany do elektrycznej stymulacji mózgu / mięśni, a także do określenia optymalnego marginesu chirurgicznego podczas operacji, które obejmują częściową resekcję guza, takich jak częściowa nefrektomia, w celu zachowania jak największej ilości normalnej tkanki.
Jednym z największych wyzwań w realizacji EoN jest wytwarzanie elektrod na zakrzywionej powierzchni igły podskórnej o małym promieniu krzywizny. Bezpośrednie wzorowanie metalu przy użyciu konwencjonalnego procesu fotolitografii zostało uznane za nieodpowiednie do wytwarzania mikroelektrod na zakrzywionym podłożu o średnicy kilku milimetrów lub mniejszej. Do tej pory wprowadzono różne metody, w tym druk konforemny26, elastyczny suchy film photoresist27, metodę mikroprzepływową28, nanoimprint lithography29 oraz litografię obracającą podłoże30, do wytwarzania wzorów metalowych/polimerowych na zakrzywionej powierzchni. Nadal jednak istnieją ograniczenia wynikające z wymagań dotyczących EON, takie jak wymagane podłoże o średnicy mniejszej niż 1 mm, całkowita długość elektrody 20 mm lub więcej, szerokość i odstęp między elektrodami w zakresie kilkudziesięciu mikrometrów oraz produkcja wielkoseryjna.
W obecnym badaniu, zaproponowano bezpośrednie wzorowanie metalu za pomocą powłoki w sprayu fotorezystu i elastycznej fotomaski filmowej, aby zrealizować mikro elektrody na zakrzywionej powierzchni igły podskórnej. Średnica igły wynosi zaledwie 720 μm (rozmiar 22), co jest szeroko stosowane do biopsji i podawania leków w szpitalach. Oceniana jest również wydajność produkcji proponowanej metody wytwarzania w celu określenia wykonalności produkcji masowej po przystępnej cenie.

<table><tbody><tr><td>Rurka termokurczliwa</td><td>VENTION MEDICAL, Inc.</td><td>103-0655</td><td></td></tr><tr><td>Igła podskórna (22G)</td><td>HWAJIN MEDICAL co.</td> <td>ltd-http://www.hwajinmedical.com</td><td></td></tr> <tr><td>Opalarka</td><td>Weller</td><td>WHA600</td><td>http://www.weller-tools.com/en/Home.html</td></tr><tr><td>Myjka ultradźwiękowa</td><td>HWASHIN INSTRUMENT CO, LTD.</td><td>POWERSONIC 620-http://www.hwashin.net</td><td></td></tr> <tr><td>Płyta grzejna</td><td>AS ONE Corporation</td><td>006560</td><td></td></tr><tr><td>Rozpylanie</td><td>A-Tech System. Ltd.</td><td>ATS/SPT/0208F</td><td>http://www.atechsystem.co.kr</td></tr><tr><td>Prowadnica szklana</td><td>Paul Marienfeld GmbH & Co. KG</td><td>1000412</td><td></td></tr><tr><td>Powlekarka natryskowa</td><td>LITHOTEK</td><td>LSC-200</td><td></td></tr><tr><td>Photoresist</td><td>AZ materiały elektroniczne</td><td>GXR 601</td><td>http://www.merck-performance-materials.com/en/index.html</td></tr><tr><td>Deweloper (rozwiązanie)</td><td>AZ materiały elektroniczne</td><td>MIF 300</td><td>http://www.merck-performance-materials.com/en/index.html</td></tr><tr><td>Aligner</td><td>MIDAS SYSTEM CO., Ltd.</td><td>MDA-400M</td><td>http://www.midas-system.com</td></tr><tr><td>Mikroskop</td><td>NIKON Corporation</td><td>L200</td><td>http://www.nikonmetrology.com</td></tr><tr><td>Au wytrawiacz na mokro</td><td>TRANSENE COMPANY, Inc.</td><td>Au wytrawiacz typu TFA</td><td>http://transene.com</td></tr><tr><td>Cr wytrawiacz na mokro</td><td>KMG Electronic. Chemikalia, Inc.</td><td>CR-7</td><td>http://kmgchemicals.com</td></tr><tr><td>Au target</td><td>Cienkie warstwy i drobne materiały-http://www.thifine.co.kr</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>cel Cr</td><td>Cienkie folie i drobne materiały-http://www.thifine.co.kr</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Gaz argon (99,999%)</td><td>Gaz SINIL</td> <td>Co.Ltd-http://www.sigas.kr</td><td></td></tr> <tr><td>Roztwór acetonu</td><td>OCI Company Ltd</td><td>-</td><td>http://www.ocicorp.co.kr/company/index.asp</td></tr><tr><td>Analizator impedancji</td><td>Gamry Instruments Inc</td><td>Reference 600</td><td>https://www.gamry.com</td></tr><tr><td>Kontroler wysokości</td><td>Mitutoyo Corporation</td><td>192-613</td><td></td></tr><tr><td>Sól fizjologiczna buforowana fosforanami</td><td>Life Technologies Corporation</td><td>10010023</td><td></td></tr></tbody></table>

wytwarzanie cienkich elektrod na końcówce igły podskórnej przy użyciu powłoki photoresist spray coating i elastycznej fotomaski do zastosowań biomedycznych

Fabrication of Fine Electrodes on the Tip of Hypodermic Needle Using Photoresist Spray Coating and Flexible Photomask for Biomedical Applications

Wprowadziliśmy metodę wytwarzania spektroskopii impedancji elektrycznej (EIS)-na-igle (EoN: EIS-on-a-needle) do lokalizowania tkanek docelowych w ciele poprzez pomiar i analizę różnic w impedancji elektrycznej między różnymi biotkankami. W artykule opisano metodę wytwarzania cienkich elektrod międzypalcowych (IDE) na końcu igły podskórnej przy użyciu powłoki fotorezystu w sprayu i elastycznej fotomaski filmowej w procesie fotolitografii. Jako warstwę izolacyjną i pasywacyjną stosuje się rurkę termokurczliwą (HST) z politereftalanu etylenu (PET) o grubości ścianki 25 μm. PET HST wykazuje wyższą trwałość mechaniczną w porównaniu z polimerami poli(p-ksylilenu), które są szeroko stosowane jako dielektryczny materiał powłokowy. Ponadto HST wykazuje dobrą odporność chemiczną na większość kwasów i zasad, co jest korzystne dla ograniczenia chemicznych uszkodzeń EoN. Stosowanie EoN jest szczególnie preferowane do charakteryzowania chemikaliów/biomateriałów lub wytwarzania przy użyciu kwaśnych/zasadowych substancji chemicznych. Wytwarzana szczelina i szerokość IDE wynosi zaledwie 20 μm, a całkowita szerokość i długość IDE wynoszą odpowiednio 400 μm i 860 μm. Margines wytwarzania od końcówki (odległość między końcówką igły podskórnej a punktem początkowym IDE) igły podskórnej wynosi zaledwie 680 μm, co wskazuje, że podczas pomiaru impedancji elektrycznej można uniknąć niepotrzebnie nadmiernej inwazji na biotkanki. EoN ma duży potencjał do zastosowań klinicznych, takich jak biopsje tarczycy i dostarczanie leków znieczulających w przestrzeni rdzeniowej. Co więcej, nawet w chirurgii, która obejmuje częściową resekcję guzów, EoN można zastosować w celu zachowania jak największej ilości normalnej tkanki poprzez wykrycie marginesu chirurgicznego (normalna tkanka, która jest usuwana wraz z chirurgicznym wycięciem guza) między tkankami prawidłowymi a zmienionymi.

Elektrody międzypalcowe (IDE), pokazane na Rysunku 2, zapewniają większą skuteczną powierzchnię czujnika na ograniczonej powierzchni w porównaniu z elektrodami o innych kształtach. Całkowita długość elektrod IDE została zaprojektowana na 860 µm, aby wykrywać i analizować zmiany impedancji w odstępach mniejszych niż 1 mm w tkankach biologicznych, co zapewni wysoką dokładność lokalizacji podczas biopsji i dostarczania leków. Całkowita szerokość elektrod IDE wyn...

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

We have introduced a fabrication method for electrical impedance spectroscopy (EIS)-on-a-needle (EoN: EIS-on-a-needle) to locate target tissues in the ...

Ogólnym celem tego protokołu jest wytworzenie cienkich elektrod międzypalcowych na końcówce igły podskórnej o średnicy mniejszej niż jeden milimetr do zastosowań biomedycznych. Ta metoda pozwala uzyskać metalowy wzór dialektów na zaokrąglonej końcówce igły podskórnej za pomocą natryskiwania fotorezystu i procesu fotolitografii z elastyczną folią na maskę. Wyprodukowany czujnik mikrodiodowy może być szeroko stosowany do zastosowań biomedycznych, takich jak dostarczanie leków, biopsja, a nawet chirurgia z wysoką precyzją poprzez kauteryzację elektrofotometru celowego.Aby rozpocząć tę procedurę, odetnij trzycentymetrową rurkę termokurczliwą, dostosowując długość w razie potrzeby w oparciu o głębokość penetracji igły podskórnej. Włóż igłę podskórną do przeciętej rurki termokurczliwej. Za pomocą opalarki ustaw na 150 stopni Celsjusza i obkurcz rurkę.Następnie oddzielić igłę podskórną od jej piasty. Oczyścić igłę w dejonizowanej łaźni wodnej z mieszaniem ultradźwiękowym. Następnie użyj gorącej płyty ustawionej na 105 stopni, aby odwodnić izolowaną igłę przez 10 minut.Następnie nałóż taśmę dwustronną na czyste szkiełko podstawowe. Ułóż czystą, izolowaną igłę obok siebie po odsłoniętej str

fabrication-fine-electrodes-on-tip-hypodermic-needle-using

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

Manipulowanie cieczami i zawieszonymi cząstkami w skali mikro i nano staje się coraz bardziej realne dzięki dalszemu rozwojowi technologii umożliwiających, takich jak elektrokinetyka prądu przemiennego (AC electrokinetics). W niniejszym opracowaniu omawiamy podstawy fizyczne elektrokinetyki AC, sposób wytwarzania tych urządzeń oraz metodę interpretacji obserwacji eksperymentalnych.

Zjawiska elektrokinetyczne AC generowane przez struktury mikroelektrodowe

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

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

Wytwarzanie polimerowych matryc mikroigłowych za pomocą fotolitografii

Ten protokół opisuje strategię produkcji opartą na rozwiązaniach dla wysokowydajnych, elastycznych, przezroczystych elektrod z w pełni wbudowaną, grubą metalową siatką. Elastyczne przezroczyste elektrody wytwarzane w tym procesie wykazują jedne z najwyższych zgłoszonych parametrów, w tym bardzo niską rezystancję arkusza, wysoką przepuszczalność optyczną, stabilność mechaniczną przy zginaniu, silną przyczepność podłoża, gładkość powierzchni i stabilność środowiskową.

Skalowalna strategia produkcji oparta na roztworze dla wysokowydajnych, elastycznych i przezroczystych elektrod z wbudowaną metalową siatką

W tym artykule pokazano dielektroforezę wspomaganą przepływem dla samoorganizacji urządzeń nanoprzewodowych. Jako przykład pokazano wytwarzanie tranzystora polowego z nanodrutu krzemowego.

Dielektroforeza wspomagana przepływem: tania metoda wytwarzania wysokowydajnych urządzeń nanoprzewodowych przetwarzalnych w roztworze

Dwie najnowsze technologie - tatuaż i tekstylia - wykazały obiecujące wyniki w zakresie czucia skóry. W tym miejscu przedstawiamy metody wytwarzania i oceny elektrod do tatuażu i elektrod tekstylnych do elektrofizjologicznego wykrywania skóry. Te interfejsy elektroniczne wykonane z przewodzących polimerów przewyższają istniejące standardy pod względem komfortu i czułości.

Dopasowane elektrody do noszenia: od produkcji do oceny elektrofizjologicznej

Ta praca opisuje rozwój elastycznych elektrod międzypalcowych do implementacji w modelach 3D guzów mózgu, a mianowicie w hodowli in vitro, modelu in ovo i modelu mysim in vivo. Proponowana metoda może być wykorzystana do oceny wpływu pulsacyjnych pól elektrycznych na nowotwory na różnych poziomach złożoności.

Elastyczne organiczne urządzenia elektroniczne do terapii pulsacyjnym polem elektrycznym glejaka

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

W niniejszym artykule przedstawiono procedury przygotowywania skrawków hipokampa szczurów oraz myszy transgenicznych w celu badania zmian synaptycznych związanych ze starzeniem się mózgu i neurodegeneracyjnymi chorobami starczymi, takimi jak choroba Alzheimera.

Przygotowanie ostrych skrawków hipokampa szczurów i myszy transgenicznych do badania zmian synaptycznych podczas starzenia się i patologii amyloidowej

Niniejszy raport demonstruje technikę mechanicznej izolacji pojedynczych żywych neuronów z zachowaniem przytwierdzonych boutonów presynaptycznych. Neurony poddane wibrodysocjacji charakteryzują się zaletami takimi jak szybki czas przygotowania, doskonała kontrola farmakologiczna oraz usprawniona stabilizacja potencjału błonowego (space-clamp) bez wpływu komórek sąsiednich. Metoda ta może być wykorzystywana do obrazowania elementów synaptycznych oraz rejestracji metodą patch-clamp.

Wibrodysocjacja neuronów z plastrów mózgu gryzoni w celu badania transmisji synaptycznej i obrazowania terminali presynaptycznych

Poznaj metodę wytwarzania mikroelektrod na końcówkach igieł podskórnych przy użyciu fotolitografii i elastycznej fotomaski. Technika ta umożliwia precyzyjne pomiary impedancji w zastosowaniach biomedycznych.

Wytwarzanie cienkich elektrod na końcówce igły podskórnej przy użyciu powłoki Photoresist Spray Coating i elastycznej fotomaski do zastosowań biomedycznych (Wideo) | JoVE Journal

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

Przeglądaj więcej filmów