In vitro Wieloparametryczna analiza komórkowa za pomocą mikroorganicznych matryc tranzystorów polowych z modulacją ładunku

Metoda ta stanowi oryginalne rozwiązanie dla analizy komórkowej, dziedziny, w której obecnie brakuje odpowiednich systemów rejestracji, które są wieloparametryczne, biokompatybilne, zgodne mechanicznie i wreszcie tanie. Dzięki tej metodzie możliwe jest uzyskanie systemów detekcyjnych o różnych możliwościach wykrywania, takich jak możliwość monitorowania zarówno aktywności elektrycznej, jak i metabolicznej komórek za pomocą jednego rodzaju elektronicznego urządzenia organicznego. Systemy wieloparametryczne in vitro nie tylko przyczyniają się do ograniczenia liczby eksperymentów na zwierzętach, ale także są niezwykle obiecującym narzędziem w różnych dziedzinach biomedycyny, takich jak medycyna spersonalizowana i badania nad chorobami neurodegeneracyjnymi.

Wszystko to dzięki dużej wszechstronności tranzystora polowego z ładunkiem organicznym, modulatorem, możliwa jest również integracja innych czujników, takich jak na przykład czujniki do wykrywania objętości różnych biomarkerów. Wytnij kawałki o wymiarach 6 na 6 centymetrów kwadratowych z nowego arkusza PET o grubości 250 mikrometrów, a następnie spłucz podłoża PET acetonem, alkoholem izopropylowym i wodą dejonizowaną. Wysusz je za pomocą strumieni i azotu i przechowuj na czystych, plastikowych szalkach Petriego.

W przypadku osadzania tytanu należy wstępnie oczyścić podłoża tlenem plazmowym i umieścić je na uchwycie podłoża w komorze zaplecza parownika termicznego. Następnie umieść 60 miligramów tytanu w tyglu, zamknij żaluzję i pompuj w dół komorę parowania, aż osiągnie 10 do 6 tury. Zwiększ moc parownika, aż tygiel zacznie świecić na czerwono i odczekaj 30 sekund.

Następnie otwórz migawkę, zwiększ moc do 60% i poczekaj 60 sekund. Po 60 sekundach zamknij migawkę i zmniejsz zasilanie. W celu wykonania wzoru należy umieszczać po jednym podłożu na powlekarce Spin Coater umieszczonej wewnątrz dygestoria.

Za pomocą jednorazowej plastikowej pipety nałóż cztery mililitry fotorezystu na podłoże, aby uzyskać warstwę fotorezystu o grubości dwóch mikrometrów, używając parametrów powlekania wirowego wymienionych w manuskrypcie tekstowym. Upiecz fotorezystor na miękko, umieszczając podłoże na płycie grzejnej, a następnie przechowuj podłoże w szalce Petriego owiniętej folią aluminiową lub plastikowym pojemniku. Następnie umieść podłoże na wykresie brahmy i umieść plastikową maskę fotolitograficzną, ale pożądany układ pływających bramek na podłożu, wystaw maskę na działanie światła UV od góry przez jedną minutę.

Następnie ostrożnie zdejmij maskę, uważając, aby zminimalizować boczne ruchy maski po podłożu, zanurz podłoże na 10 sekund w szklanym pojemniku wypełnionym roztworem rozwijającym. Następnie szybko spłucz go w wodzie dejonizowanej, wytraw odsłonięty tytan, zanurzając go w roztworze do trawienia tytanu na 15 sekund, a następnie spłucz wodą dejonizowaną i wysusz azotem. Optycznie sprawdź podłoże i usuń fotorezystor za pomocą acetonu.

Następnie spłucz podłoże alkoholem izopropylowym i wodą dejonizowaną i osusz je azotem. W celu osadzania dielektryka bramki umieść 300 miligramów dimeru Parylene C na powlekarce parylenu i ustaw wartości ciśnienia. Po osadzeniu należy oczyścić podłoża acetonem, alkoholem izopropylowym i wodą dejonizowaną i wysuszyć je azotem, jak pokazano wcześniej.

Po osadzeniu fotorezystu na podłożu, jak pokazano wcześniej, umieść podłoże w bromografie i umieść plastikową maskę fotolitograficzną na podłożu w celu odchylenia pod mikroskopem stereoskopowym. Po minutowej ekspozycji na promieniowanie UV od góry ostrożnie zdejmij maskę, jak pokazano wcześniej. Wywołaj fotorezyst, jak pokazano wcześniej, a następnie naświetl podłoże wzorzystym fotorezystantem plazmy tlenowej, aby usunąć Parylen C z obszarów wykrywania.

Umieść podłoża w szklanym pojemniku wypełnionym acetonem w kąpieli ultradźwiękowej na 10 sekund, aby całkowicie usunąć fotorezystu, a następnie spłucz podłoża acetonem, alkoholem izopropylowym i wodą i wysusz je azotem, jak pokazano wcześniej. Po osadzeniu fotorezystu na podłożu, jak pokazano wcześniej, umieść podłoże w burmografie i umieść na podłożu plastikową maskę fotolitograficzną z prostymi czarnymi prostokątami, które całkowicie zakrywają obszary tranzystorów. Po minutowej ekspozycji na światło UV od góry i od dołu ostrożnie zdejmij maskę i wywołaj fotorezyst, jak pokazano wcześniej.

Oczyść podłoża delikatną obróbką plazmową, aby zwiększyć przyczepność metalu do Parylenu C, a następnie umieść je na uchwycie podłoża w komorze próżniowej parownika termicznego. Umieść 30 miligramów złota w tyglu, zamknij żaluzję i pompuj w dół komorę parowania, aż osiągnie 10 do minus 5 Torów. Zwiększ moc parownika, aż tygiel zacznie świecić na czerwono i odczekaj 30 sekund.

Otwórz migawkę, zwiększ moc do 40% i odczekaj 60 sekund. Następnie zamknij migawkę i zmniejsz zasilanie. Umieść podłoża w pojemniku z acetonem w kąpieli ultradźwiękowej na 10 sekund, aby oderwać fotorezyst, usuwając w ten sposób złoto z kanału tranzystorów.

Spłucz, wysusz i ołóż fotorezystor na podłożach, jak pokazano wcześniej. Po umieszczeniu podłoża w bromografie, umieść na podłożu plastikową maskę fotolitograficzną z żądanymi źródłami, drenami i układem bramek sterujących. Po jednominutowej ekspozycji na promieniowanie UV od góry, ostrożnie zdejmij maskę i wywołaj fotorezyst, jak pokazano wcześniej.

Wytrawić odsłonięte złoto, zanurzając je w roztworze do wytrawiania złota na 10 sekund, a następnie spłucz wodą dejonizowaną i wysusz przy użyciu azotu, jak pokazano. Po oględzinach optycznych podłoża należy usunąć fotorezystor za pomocą acetonu, spłukać alkoholem izopropylowym i wodą dejonizowaną i osuszyć azotem. Po umieszczeniu fotorezystu na podłożu, umieścić podłoże i bromograf w miejscu na podłożu plastikowej maski fotolitograficznej z otworami odpowiadającymi obszarom wykrywania pH OCMFET.

Po minutowej ekspozycji na promieniowanie UV od góry ostrożnie zdejmij maskę, jak pokazano wcześniej. Opracuj fotorezyst, jak pokazano wcześniej, a następnie zabezpiecz całe urządzenie z wyjątkiem obszarów pomiaru pH poliimidową taśmą izolacyjną i nałóż 500-nanometrową warstwę parylenu C na podłoże przy użyciu parametrów wymienionych w manuskrypcie tekstowym. Po ostrożnym usunięciu poliamidowej taśmy izolacyjnej, wystawić podłoże na działanie plazmy tlenowej, aby aktywować parylen C w obszarach wykrywania pH OCMFET.

Następnie umieść podłoża w pojemniku z acetonem w kąpieli ultradźwiękowej na 10 sekund, aby całkowicie usunąć fotorezystor. Podłoża spłukać acetonem i alkoholem izopropylowym i osuszyć azotem. Umieść podłoża na płycie grzejnej w temperaturze 50 stopni Celsjusza przed wylaniem jednej mikrolitrowej kropli roztworu półprzewodnikowego na każdy obszar kanału.

Przykryj całe podłoże pokrywką i wysusz pod kapturem chemicznym przez 30 minut. Wytnij urządzenie z PET, ręcznie lub za pomocą wycinarki laserowej. Zlewająca się hodowla kardiomiocytów szczurów przylegających do powierzchni MOA była immunologią dla białka sarkomerowego tropomiozyny.

Przykład pojedynczego sygnału kardiomiocytów mierzonego za pomocą OCMFET pokazano tutaj. Urządzenie może wykrywać zarówno spontaniczną komórkową aktywność elektryczną, jak i aktywność wywołaną po podaniu różnych substancji chemicznych lub leków. Dzięki konfiguracji matrycowej MOA miał on oszacować prędkość propagacji sygnału sercowego w obrębie hodowli komórkowej.

OCMFET był również w stanie wzmocnić potencjały pola neuronalnego z niezwykłą stabilnością i dobrym stosunkiem sygnału do szumu. Różne reakcje kanału MOA wrażliwego i niewrażliwego na pH na stymulację chemiczną bikukuliną i tetrodotoksyną wykazały zdolność urządzenia do rozróżniania różnych komórkowych stanów metabolicznych. Dokładnie sprawdź podłoże przed każdym etapem protokołu produkcyjnego.

To znacznie zwiększy wydajność procesu. Dzięki zastosowaniu różnych metod funkcjonalizacji możliwe jest uzyskanie czujników chemicznych i fizycznych, które mogą być wykorzystywane w aplikacjach takich jak laboratorium na chipie i zrobotyzowanej skórze.