Summary
وقد وضعت استراتيجية تصنيع مضافة لتجهيز الهلاميات المائية كروسلينكابل الأشعة فوق البنفسجية. هذه الاستراتيجية تسمح للجمعية طبقة بطبقة من الهياكل المائية ميكروفابريكاتيد، فضلا عن تجميع مكونات مستقلة، تسفر عن الأجهزة المتكاملة التي تحتوي على مكونات المتحركة التي تستجيب ليشتغل المغناطيسية.
Abstract
البولي إثيلين غليكول (شماعة)-هي أساس الهلاميات المائية متوافق حيويا الهلاميات المائية التي أقرتها إدارة الأغذية والعقاقير للاستخدام في البشر. وقد الهلاميات المائية النموذجية القائمة على شماعة أبنية متراصة بسيطة وغالباً ما الدالة كسقالات مواد النسيج التطبيقات الهندسية. هياكل أكثر تطورا عادة ما يستغرق وقتاً طويلاً لاختلاق والقيام لا تحتوي على عناصر متحركة. هذا البروتوكول وصف أسلوب الطباعة التصويرية التي يسمح ميكروفابريكيشن سهلة وسريعة لربط الهياكل والأجهزة. وتتضمن هذه الاستراتيجية إلى مرحلة تصنيع المتقدمة داخلية تسمح لتصنيع هياكل ثلاثية الأبعاد السريع ببناء صعودا بشكل طبقة بطبقة. يمكن أيضا الانحياز المستقلة نقل المكونات وتجميعها على هياكل الدعم لتشكيل الأجهزة المتكاملة. هذه المكونات المستقلة هي يخدر مع أكسيد الحديد سوبيرباراماجنيتيك جسيمات نانوية حساسة ليشتغل المغناطيسية. بهذه الطريقة، يمكن دفعتها أجهزة مصنعة باستخدام مغناطيس خارجي تسفر عن حركة العناصر داخل. ومن ثم فإن هذا الأسلوب يسمح لتصنيع الأجهزة مثل ممس متطورة (ميكروماتشينيس) التي تتكون كلياً من أصل هيدروجيل متوافق حيويا، قادرة على العمل بدون مصدر طاقة على متن الطائرة، وتستجيب لوسيلة الاتصال بين أقل من يشتغل. ويصف هذه المخطوطة تلفيق إنشاء تلفيق فضلا عن أسلوب خطوة بخطوة ميكروفابريكيشن من هذه الأجهزة المستندة إلى الهلاميات المائية مثل ممس.
Introduction
أجهزة ممس وجدت العديد من التطبيقات خاصة في مجال الأجهزة الطبية. على الرغم من أنها تضفي الكثير من الوظائف المضافة وطبيعة هذه الأجهزة المنمنمة جعلها جذابة لاستخدامها بوصفها،إيمبلانتابليس12،3، هذه الأجهزة غالباً ما يكون السلامة الكامنة وتوافق مع الحياة قضايا، فتتألف من المواد التي يمكن أن تكون ضارة لجسم الإنسان (مثل المعادن، والبطاريات، إلخ)4،5،6. الهلاميات المائية المستندة إلى ربط شبكات بوليمر منتفخة السائل واستخداما لتطبيقات مثل السقالات هندسة الأنسجة إلى حد كبير جزئيا بسبب هم7،عالية توافق مع الحياة8. كما كانت القائمة على شماعة الهلاميات المائية وافقت إدارة الأغذية والعقاقير للاستخدام في البشر9،،من1011. ومع ذلك، نظراً لخصائص المواد المائية، أنهم لا بسهولة الصمود في وجه عمليات التصنيع العادية مثل التقنيات المستخدمة في ميكروفابريكيشن النموذجية القائمة على السليكون. وهكذا، يبني على أساس المائية تقتصر عادة على أبنية متراصة بسيطة. وأسفرت الجهود الحالية الرامية إلى ميكروفابريكيشن من الهلاميات المائية الهياكل مع ميزات الحجم ميكرون؛ بيد أن هذه الهياكل غالباً ما تكون من طبقة واحدة و واحد المواد12،13 وعدم تحريك المكونات14،،من1516.
في عمل سابق، يصف لنا استراتيجية لاختلاق ميكروماتشينيس التي تتكون كلياً من المواد المائية القائمة على شماعة متوافق حيويا17. ميزات الحجم ميكرون يمكن ملفقة بسهولة باستخدام أسلوب الطباعة التصويرية ويمكن بناء هذه الهياكل صعودا باستخدام أسلوب طبقة بطبقة، التي حركة محور ع الدقيق الركيزة التي يتم بلمرة الهلاميات المائية يوفرها. يمكن أن تكون ملفقة الهلاميات المائية التراكيب المختلفة المجاورة لبعضها البعض. بالإضافة إلى ذلك، وهذه الأجهزة قد تتحرك من المكونات التي يمكن أن تكون دفعتها مغنطيس خارجي باستخدام. هذا الأسلوب تنوعاً أيضا مناسبة لمعالجة أي مواد لينة أو المائية التي صور بوليميريزابل. وهكذا، هذا الأسلوب مناسبة تماما لاختلاق أجهزة متطورة مثل ممس تتكون كلية من الهلاميات المائية.
Protocol
1-المرحلة التصنيع
- تجميع الإعداد تلفيق (الشكل 1) تتكون من داخل بنيت قاعة PDMS فيها المكونات المائية هي بلمرة والمرحلة. مرحلة التصنيع يتكون من أعلى اﻷكريليك، فيه مسارات وقنوات تم تشكيلة للسماح للاتصالات فراغ، حامل لاعبا أساسيا من رأس ميكرومتر ضمن مرحلة ممكنة من فراغ، والخيوط الصلب من الوظائف التي تسمح لمرحلة كاملة لتكون ثابتة على قاعدة لتحقيق الاستقرار الصلب.
- إصلاح الرأس ميكرومتر مع قطعة اكريليك التي يتم تشكيلة على المسارات للاتصال بفراغ. اتصالات فراغ تسمح للمستخدم باستمرار الدائرة PDMS فضلا عن التحرك غشاء مرن داخل قاعة PDMS.
- ضع مصدر ضوء الأشعة فوق البنفسجية (320-500 nm) أعلاه مرحلة التصنيع مثل زاوية الضوء الحادث عمودي على الطائرة الأفقي للمرحلة (تكميلية الشكل 1).
2-تصنيع الدائرة PDMS وتحديد مستوى "صفر"
- جعل PDMS دائرة التي سوف تكون بلمرة الهلاميات المائية (انظر الشكل 1A، دائرة PDMS). هذه الدائرة تتكون من PDMS جيدا بغشاء مرن هو الرهينة الذي ساترة زجاج. كذلك تعامل ساترة الزجاج الذي هو الرهينة للغشاء PDMS مرنة لمنع التصاق الهلاميات المائية (الخطوة 2.1.7).
- إعداد قاعدة PDMS جزء 9 الجزء 1 علاج خليط عامل (بالوزن).
- يقلب جيدا مع قضيب زجاج لضمان أن عملاء القاعدة والتجفيف جيدا مختلطة. الطرد المركزي في 1,000 ز x لإزالة فقاعات الهواء.
- صب الخليط PDMS بعناية في أطباق بيتري الزجاج اثنين تعطي طبقة سميكة (~ 3 مم) وطبقة رقيقة (~0.2 ملم). ضع مليئة PDMS أطباق بيتري في شقة، وسطح مستو وعلاج بين عشية وضحاها في درجة حرارة الغرفة أو لمدة 30 دقيقة في فرن بدرجة الحرارة المحددة كحد أدنى من 75 درجة مئوية.
ملاحظة: طبقة رقيقة من PDMS المطلوب لقاعدة الدائرة PDMS كما أنه يضمن توليد طبقة المرنة التي يمكن نقلها بسهولة في z-الاتجاه بقياس المسمار ميكرومتر. طبقات PDMS يجب أن تكون مسطحة ومستوى لضمان أن الطبقات المائية مبلمرة ذات سمك موحد. - بعد PDMS يشفي تماما، قص دائرة قطرها 4 سم في طبقة سميكة باستخدام شفرة المبضع أو مطواة. تقشر PDMS طبقة سميكة من الزجاج طبق بيتري. ضع طبقة PDMS سميكة (الجانب السفلي من أعلى) وطبقة رقيقة PDMS (لا يزال في الزجاج طبق بيتري) في فرن بلازما.
- علاج البلازما طبقات PDMS (30 ثانية، البلازما الجوية) وهما والسندات الجانب السفلي من طبقة سميكة PDMS إلى الجانب العلوي من طبقة رقيقة PDMS. إزالة القطع المستعبدين من الزجاج طبق بيتري لتشكيل بئر دائرية مع طبقة رقيقة تشكيل قاعدة غشاء مرن.
ملاحظة: قبل إزالة الطبقات المستعبدين من الزجاج طبق بيتري، يمكن وضع طبقتين المرتهن على صفيحة ساخنة في 95 درجة مئوية لتشجيع الترابط الطبقات. - السندات البلازما زجاج ساترة (رقم 2، 22 مم × 22 مم) إلى الجانب العلوي من الغشاء PDMS مرنة؛ علاج البلازما ساترة زجاجية والدائرة PDMS من الخطوة 4 30 s (الهواء البلازما) ومكان ساترة الزجاج على اتصال بالجانب العلوي من غشاء مرن قاعدة السندات أن الغشاء.
- بخار سيلانيزي الدائرة PDMS مع سيلاني ثلاثي الكلور (ح 1، ح 1، ح 2، ح 2-بيرفلوروكتيل) (بفوتس) لمدة 30 دقيقة على الأقل؛ ضع الدائرة PDMS في مجفف فراغ جنبا إلى جنب مع طبق بيتري صغيرة مع 60 ميليلتر من بفوتس والاتصال مجففة مختومة بنظام الشفط المختبر المركزي. اترك مجففة متصل بنظام الشفط لمدة 30 دقيقة على الأقل.
- تأكد من أن يتم إنشاء ختم مجففة فراغ وأن الحبرية بفوتس "فقاعات" بعد 5-10 دقائق. يسمح سيلانيزيشن بخار في دائرة PDMS إزالة المشكلة المائية السطحية والطبقات ويمنع التصاق قوية من مبلمرة شماعة الهلاميات المائية على سطح الزجاج بعد الاستعمال لفترة طويلة.
- لتحديد مستوى "صفر" في دائرة PDMS، وضعه في مرحلة الفراغ-تمكين (متصلة بنظام فراغ المختبر المركزي).
- تطبيق ضغط سلبي باستمرار في دائرة PDMS. وسوف بلمرة الهياكل المائية الوتد داخل هذه القاعة PDMS (الشكل 1A، مجال التصنيع).
- مكان ساترة زجاجية غير معالجة على رأس الدائرة PDMS أن يغطي جيدا. يحدد المسافة بين ساترة الزجاج أعلى (أعلى الطبقة السفلية) وساترة الزجاج السفلي (الركيزة السفلي) سمك الطبقة المائية التي تتشكل داخل قاعة PDMS.
- استخدام الرأس ميكرومتر، دفع الركيزة السفلي صعودا حتى أنها على اتصال بالركيزة أعلى. استخدام القراءة على رأسه ميكرومتر كمستوى "صفر" في دائرة PDMS كمرجع عند تحديد سمك الطبقات المائية مبلمرة.
3-النبائط تصميم فوتوبوليميريزيشن المجهرية المائية
- تصميم فوتوماسكس واستخدام برامج CAD.
- تصميم كل طبقة فريدة من نوعها لهيكل hydrogel الذي أن تكون ملفقة. الرجوع إلى الرقم 2 للجهاز مثال ملفقة باستخدام هذا البروتوكول. ويبين الشكل 2 3D التخطيطي لهذا الجهاز، والطبقات المقابلة لتكون ملفقة فضلا عن فوتوماسكس التي كانت مصممة لتصنيع هذه الطبقات الفردية.
- تصميم فوتوماسكس في الظلام الميدانية؛ ميزات لتكون بلمرة ينبغي أن تكون شفافة والخلفية معتمة (الشكل 2 ج، تكميلية الشكل 2).
- المحاذاة تتضمن علامات في التصاميم النبائط لتسهيل محاذاة فوتوماسكس أثناء عملية التصنيع.
- طباعة التصاميم فوتوماسكس الشفافية في أعلى دقة متاحة وكثافات عالية بكسل.
4-معاملة كوفيرسليبس الزجاج لمنع التصاق الهلاميات المائية
- لإنشاء الأسطح التي صد الهلاميات المائية شماعة مبلمرة، كوفيرسليبس الزجاج المغلفة بطبقة رقيقة من PDMS.
- إعداد PDMS (9:1 قاعدة لعلاج نسبة عامل) والطرد المركزي في 1,000 ز x لإزالة فقاعات الهواء.
- تطبيق طبقة رقيقة من PDMS لتنظيف الزجاج كوفيرسليبس واترك لعلاج على سطح مستو والمستوى داخل فرن (> 75 درجة مئوية، 30 دقيقة).
5-طبقة بطبقة تلفيق الهلاميات المائية: هياكل دعم طبقة الختم العلوي والسفلي
- لإنشاء طبقة المائية التي سيتم استخدامها فيما بعد لختم الجهاز المشكلة، استخدم قطعة غير معالجة من الزجاج ساترة (رقم 2) ك "غطاء" لدائرة PDMS. هذا "غطاء" يشار إلى الركيزة أعلى.
- بدءاً من مستوى "صفر" للجهاز، أقل الركيزة أسفل استخدام الرأس ميكرومتر إلى الارتفاع المطلوب. يحدد المسافة بين ركائز أعلى وأسفل سمك الطبقة المائية الأولى (ض1، الشكل 3 ألف).
- إيداع كمية صغيرة من prepolymer بيجدا (مثلاً، خليط بيجدا 400Da مع 1% 1173 دروكر)، بما يكفي لتغطية الركيزة السفلي.
- ضع الركيزة العلوي على قاعة PDMS.
ملاحظة: من المهم لضمان عدم وجود لا فقاعات الهواء محاصرين بين ركائز العلوي والسفلي. - مكان النبائط مع التصميم المطلوب على رأس الركيزة أعلى (الشكل 2 (ط)). ضمان أن القناع في الاتصال مع الركيزة الأعلى وتمت محاذاته لأسفل الركيزة الكاملة.
- كشف بريبوليمير المائية للأشعة فوق البنفسجية الخفيفة من خلال النبائط (الخطوة 1، الشكل 3 ألف). ضمان أن التعرض ويتم ذلك داخل فضاء مغلق يمنع طائشة التعرض للضوء للأشعة فوق البنفسجية في المنطقة المحيطة بها.
تنبيه: ارتداء حماية الأشعة فوق البنفسجية (مثل الأشعة فوق البنفسجية نظارات) عند تشغيل النظام.
ملاحظة: السلطة ومدة التعرض يعتمد على نوع نظام الأشعة فوق البنفسجية و prepolymer بيجدا المستخدمة. - على سبيل المثال، 200 مصباح الأشعة فوق البنفسجية W و 99% بيجدا (400 دا بيجدا مع فوتوينيتياتور 1% (v/v)) حل prepolymer، تعيين قوة مصباح 16% (يقابل ~2.3 ث/سم2) وعلاج الهلاميات المائية الكامل في غضون 4 ثوان. وينبغي زيادة مدة التعرض مع انخفاض مصباح الطاقة وزيادة طول سلسلة شماعة prepolymer المستخدمة.
- بعد قد تم بلمرة الطبقة المائية، رفع الركيزة أعلى قبالة قاعة PDMS. ينبغي التقيد طبقة مبلمرة على الركازة الأعلى (الإطار الداخلي للخطوة 1، الشكل 3 ألف). نحتفظ بهذه الطبقة التقيد بها لاستخدامها في وقت لاحق لإغلاق الجهاز المجمعة. درع هذه الطبقة مبلمرة من الضوء.
ملاحظة: الاحتفاظ بهذه الطبقة مبلمرة بعيداً عن الضوء والرطب مع بريبوليمير أونكروسلينكيد الزائدة لمنع الطبقة من جفاف وتكسير.
- لإنشاء هياكل دعم أسفل، استخدام الزجاج المغلفة PDMS كوفيرسليبس كالركيزة أعلى الدائرة PDMS.
- إيداع prepolymer المائية أكثر على الركازة السفلي وتغطي PDMS جيدا مع ساترة PDMS مغلفة زجاج. وهذا لضمان بقاء الطبقات مبلمرة على الركازة السفلي، مما يسمح للمستخدم ببناء طبقات صعودا (الخطوة 2، الشكل 3A).
- كرر الخطوات من 5.1.4 و 5.1.5 مع تصميم النبائط المطلوب (الشكل 2 (ج) (ثالثا)).
- إزالة الركيزة العلوي وإضافة المزيد بيجدا prepolymer وانخفاض الركيزة أسفل استخدام الرأس ميكرومتر إلى المستوى المطلوب. وينبغي أن تتوافق مع هذا المستوى سمك الطبقة 2nd من المائية لتكون مبلمرة (Z2والخطوة 3، الشكل 3 ألف).
- تغطية PDMS جيدا مع الركيزة الأعلى (PDMS مغلفة الزجاج)، وكرر الخطوتين 5.1.4 و 5.1.5.
- استمرار بناء الطبقات المائية حسب المطلوب باستخدام الخطوتين 5.2.1 و 5.2.2 حتى يتم تشكيل هياكل الدعم المطلوب.
6-تجميع وختم الجهاز القائم على المائية
- لتجميع وختم الجهاز، أولاً إزالة الركيزة الأعلى (PDMS مغلفة الزجاج) واستخدام زوج من ملاقط، ضع المكونات المائية شكلت مسبقاً (مثلاً، التروس، مكونات يخدر الحديد) على هياكل الدعم (الجزء (i)، الخطوة 4، الشكل 3 ألف ).
ملاحظة: يمكن استخدام مغناطيس الدائم لمحاذاة أي مكونات يخدر الحديد (الرجوع إلى تعاطي المنشطات أكسيد الحديد من المكونات المائية لخطوات التصنيع). - لإغلاق الجهاز، تحقيق أول الركيزة السفلي إلى الارتفاع المطلوب النهائي للجهاز تجميعها باستخدام قياس المسمار ميكرومتر. يجب أن يكون هذا الارتفاع النهائي للجهاز، ومع مراعاة سماكة الطبقات والمكونات الداخلية والموافقات أي نظراً لنقل المكونات (Z4, الخطوة 5، الشكل 3 ألف)
- مكان الطبقة المائية شكلت قبل الالتزام بها على ساترة زجاجية غير المعالجة من 5.1 إلى جهاز تجميعها جزئيا (الجزء (الثاني)، والخطوة 4، الشكل 3 ألف). بعناية مكان الطبقة قبل المشكلة بأنه يتم محاذاتها بشكل صحيح للهياكل التي تحتها.
- مكان من النبائط التي تسمح بإغلاق الجهاز ولكن يحمي الداخلية يتحرك مكونات من التعرض للأشعة فوق البنفسجية. التأكد من أن المكونات تتحرك هي بلمرة لا إلى حواف الجهاز، ومنع حركتها أثناء التفجير.
- كشف هيكل كامل للأشعة فوق البنفسجية (الجزء (i)، الخطوة 5، الشكل 3 ألف).
- رفع ساترة زجاجية من مرحلة التصنيع. الجهاز مختوم ينبغي التمسك بالركيزة العلوي ((الجزء (الثاني)، والخطوة 5، الشكل 3A).
ملاحظة: إذا كان الجهاز لا يزال يلتزم الركيزة أسفل، رفع بعناية الجهاز مع زوج من ملاقط (غير مسنن) مسطحة ذات الرؤوس أو ملعقة مسطحة. - بعناية إزالة الزائدة بيجدا أونبوليميريزيد استخدام شفط فراغ ورفع الجهاز قبالة ساترة الزجاج باستخدام زوج من ملاقط مسطحة أو ملعقة مسطحة بعناية.
- ضع الجهاز في المحلول الملحي أو الماء دي. تضخم الهلاميات المائية في الحل. ترك الجهاز في الحل لمدة 30 دقيقة على الأقل للسماح بتحقيق الاستقرار والتوسع في الجهاز والمكونات الداخلية.
ملاحظة: إذا كان الجهاز يمكن استخدامه لغرس في فيفو ، فإنه من المهم شطف وليتش إيقاف أي بريبوليميرس أونكروسلينكيد. يمكن أن يتم هذا عن طريق تغيير الحل الذي هو المحتضنة الجهاز في كل ساعة (على الأقل 3 يشطف) وترك الجهاز في الحل بين عشية وضحاها، وشطف قبالة مع الحل أكثر. - إزالة الهواء داخل الجهاز عن طريق وضع الجهاز داخل طبق بيتري مليئة بالمياه دي أو المالحة داخل فراغ غرفة (متصلة بنظم فراغ المختبر المركزي) لمدة 30 دقيقة على الأقل. وهذا سيؤدي إلى جليحه من الجهاز والجهاز سوف تكون مليئة الحل بمجرد إزالة الضغط السلبي.
ملاحظة: الاحتفاظ الجهاز/رطب في الحل في جميع الأوقات. قد صدع الجهاز ينبغي أن تترك لتجف.
7-أكسيد الحديد المنشطات من المكونات المائية
- تعد حلاً prepolymer بيجدا مع فوتوينيتياتور 1% (مثلاً 99% (v/v) بيجدا (400 دا) مع 1% دروكر 1173).
- باستخدام هذا الحل بريبوليمير، جعل حل 5% (w/v) من أكسيد الحديد (الثاني والثالث) نانوحبيبات الحل. تزن من 5 ملغ من جسيمات نانوية أكسيد الحديد وإضافة 100 ميليلتر من prepolymer بيجدا. ماصة لأعلى وأسفل ودوامه لضمان خلط موحدة.
- ضمان أن جسيمات نانوية المتجانس المنتشرة داخل prepolymer بيجدا قبل كل استعمال كما سيقوم جسيمات نانوية الرواسب على مر الزمن.
- "الماصة؛" كمية صغيرة من أكسيد الحديد-خليط بيجدا prepolymer على الركازة أسفل الدائرة PDMS.
- تغطية PDMS جيدا مع الركيزة الأعلى (PDMS مغلفة الزجاج) لضمان بقاء الهلاميات المائية شكلت على الركازة السفلي.
- تحقيق الركيزة السفلي إلى الارتفاع المطلوب استخدام الرأس ميكرومتر.
ملاحظة: ينبغي أن بلمرة طبقات رقيقة (200 ميكرومتر) من أكسيد الحديد يخدر بيجدا مع كل من التعرض مرة واحدة. ويرجع الانخفاض في عمق تغلغل الأشعة فوق البنفسجية الخفيفة كأكسيد الحديد جسيمات نانوية مبهمة وهي قادرة على استيعاب وحجب ضوء الأشعة فوق البنفسجية. - استخدام النبائط التي تحدد شكل الجزء إلى أن يخدر مع أكسيد الحديد داخل العنصر المتحرك، وفضح طبقة رقيقة من أكسيد الحديد prepolymer مخدر للأشعة فوق البنفسجية (الشكل 4(ط)).
ملاحظة: ينبغي زيادة وقت التعرض للأشعة فوق البنفسجية التأكد من أن الجزء الحديد يخدر تماما cross-linked (~ 10 ثوان). - انخفاض الركيزة السفلية وكرر الخطوة 6، بناء الجزء يخدر الحديد في طبقات رقيقة في كل مرة إلى الارتفاع المطلوب (الشكل 4(ثانيا)). ينبغي بلمرة ما مجموعة 5 طبقات تسفر عن شريحة يخدر الحديد طوله 1 مم.
- بعد الجزء يخدر الحديد كاملة (الشكل 4(ثالثا))، قم بإزالة أي prepolymer يخدر الحديد الزائد باستخدام شفط فراغ. لا تقم بإزالة الجزء يخدر الحديد من مرحلة التصنيع.
- إيداع prepolymer بيجدا (أوندوبيد) إلى الجزء الحديد يخدر مبلمرة. إحضار الركيزة السفلي إلى الارتفاع النهائي المكون ليكتمل. تغطية PDMS جيدا مع الركيزة الأعلى (PDMS مغلفة الزجاج).
- استخدام النبائط التي تحدد الشكل بأكمله المكون يتحرك، الكشف عن prepolymer بيجدا، فضلا عن الجزء يخدر الحديد، على ضوء الأشعة فوق البنفسجية (الشكل 4(رابعا)).
- قم بإزالة رأس الركيزة و prepolymer بيجدا أونبوليميريزيد الزائدة باستخدام شفط فراغ. ينبغي أن يظل عنصر ربط مع قطعة مخدر أكسيد الحديد على الركازة السفلي. أرفع هذا المكون باستخدام زوج من ملاقط برفق.
- الاحتفاظ بهذا المكون يخدر الحديد للجمعية على دعم هياكل الجهاز القائم على شماعة (الجزء (i)، والخطوة 4، الشكل 3 ألف). درع هذا المكون من الضوء، وضمان أن تظل ترطب مع بريبوليمير أونكروسلينكيد قبل الاستخدام.
8-يشتغل الجهاز المجمعة
ملاحظة: يمكن دفعتها مكونات يخدر الحديد داخل الجهاز المجمعة للتحرك باستخدام مغناطيس الدائم قوية مثل نيوديميوم (قوة N52). كن حذراً لتجنب معسر الإخطار كما هذه المغناطيس تنجذب بقوة إلى المواد المغناطيسية.
- ضع مغنطيس نيوديميوم تحت أو فوق الجهاز في 1-2 سم بعيداً عن الجهاز. وينبغي أن الظل حركة المكونات مخدر أكسيد الحديد أثناء تحريك المغناطيس، حركة المغناطيس.
ملاحظة: يمكن بناء المحرك استخدام السيارات التي يتم إرفاقها مع مغناطيس. ينبغي أن تسمح التناوب للمحرك يشتغل التناوب من عنصر الحديد مخدر.
Representative Results
ويبين الشكل 3B صور الطبقات من الهلاميات المائية بلمرة استخدام الإعداد تلفيق. الشكل 3B (ط) يظهر ملفقة 400 ميكرون قاعدة طبقة سميكة مع فتحه 600 ميكرون. الشكل 3B (ثانيا) تبين آخر اثنين الطبقات التي كانت طبقات أعلى الطبقة الأساس؛ محيط طوله 500 ميكرومتر ومحور طوله 800 ميكرون في الوسط. وكان وقت تصنيع مجموع هذه الطبقات الثلاث أقل من 3 دقائق مع مراعاة 4 ثوان تعرض لكل طبقة والوقت المستغرق لضبط ارتفاع الركيزة السفلية والمواءمة بين فوتوماسكس. السابقة العمل المنجز في إنشاء تلفيق نفس يوضح أنه يمكن ملفقة مجموعة متنوعة من التصاميم مع قرارات تصل إلى 100 ميكرومتر.
أيضا يمكن أن تكون المكونات المائية يخدر بسهولة مع جسيمات نانوية أكسيد الحديد. كانت الأمثل مرات التعرض لضمان طبقات رقيقة (200 ميكرومتر) من بريبوليميرس بيجدا يخدر مع أكسيد الحديد بلمرة جسيمات نانوية يمكن أن يكون كاملا. ويبين الشكل 5A النبائط المستخدمة لتحديد شكل الجزء أكسيد الحديد تكون بلمرة. يمكن أن تكون بلمرة prepolymer بيجدا مخدر الأمم المتحدة تماما في غضون 4 ثوان تعرض للأشعة فوق البنفسجية. ومع ذلك، عندما تعرضت prepolymer مخدر أكسيد الحديد لمدة 4 ثوان للأشعة فوق البنفسجية، المائية الناتجة عن ذلك كان لا تماما بلمرة، كما يتبين في الشكل 5. الجزء المتعلق بإنشاء أرق (بالمقارنة مع شريحة cross-linked تماما هو موضح في الشكل 5 (ب))، والحواف غير متساوية مع الإخلاص الخطر مقارنة بالشكل تحدده النبائط. يلزم التعرض للأشعة فوق البنفسجية لمدة 10 ثوان للكامل عبر ربط الجزء المتعلق بأكسيد الحديد ويظهر الشكل 5B الجزء أكسيد الحديد التي تم إنشاؤها؛ الجزء المتعلق بأكسيد الحديد مبلمرة سمك كامل (200 ميكرومتر) ذات الحواف المستقيمة، والإخلاص الشكل عن كثب يحتفظ بالمقارنة مع النبائط (الشكل 5A). على العكس من ذلك، على مدى التعرض (> 15 ثانية) للأشعة فوق البنفسجية إنشاء شرائح أكسيد الحديد التي كانت أكثر بلمرة. يبين الشكل 5 أكثر بلمرة الجزء سيئة بالإخلاص وهو أكبر من الشكل تحدده النبائط.
ويبين الشكل 6A جهاز كامل بعد ختم مع المحاذاة الصحيحة باستخدام فوتوماسكس بمحاذاة علامات. العتاد داخل الجهاز كلياً داخل الفراغ المركزي للجهاز وهو هكذا تستجيب ليشتغل المغناطيسي. ويبين الشكل 6B جهاز مع طبقة ختم المنحرفة. يبين الشكل 6 الطبقات السفلي المائية والعتاد نفسه توضيح مع الخطوط العريضة السوداء ويبين الشكل 6 ختم المنحرفة للطبقة المائية العليا المبينة في المخططات البيضاء. وكما يتبين من الشكل 6، أجزاء من العتاد التي تقع داخل مناطق حيث تجري البلمرة أثناء ختم (هو موضح في تعبئة حمراء) النتائج في أجزاء من العتاد التي ترتكز إلى الجزء الأكبر المواد المائية. يمنع هذا العتاد من التحرك أثناء التفجير.
يبين الشكل 7 جهاز وظيفي والعتاد واحد كانت مختلقة (مجموع الوقت تلفيق ~ 15 دقيقة). مجموع سمك الجهاز 2 مم والبعد الأطول للجهاز 13 مم. الطبقات العليا والسفلي للجهاز هو 400 ميكرون سميكة والعتاد على ارتفاع 1 مم. يسمح هذا التصميم لتصريح 100 ميكرومتر على السطح العلوي والسفلي من العتاد للسماح للحركة. معظم الطبقة العليا من الجهاز من فتحه 600 ميكرون وهو المحور للعتاد 400 ميكرون في القطر. ويبين الشكل 5B صور الجهاز عند فإنه يتم دفعتها مع مغناطيس أن العتاد يؤدي استدارة كاملة كما يمكن أن يلاحظ من التغيير في موقف الجزء أكسيد الحديد من (i) من خلال (سادسا).
الشكل 1 . إنشاء تلفيق لأساس المائية ميكروماتشينيس. A) التخطيطي لمرحلة التصنيع. هذا التخطيطي يظهر المكونات المختلفة لإقامة التصنيع بما في ذلك قاعة PDMS التي تتشكل في الهلاميات المائية داخل منطقة تصنيع، ومرحلة تمكين الفراغ الذي يحمل أسفل قاعة PDMS فضلا عن تعلق غشاء مرن إلى ميكرومتر الرأس للتحكم في الارتفاع، والركيزة أعلى يتألف من ساترة الزجاج دون علاج أو المغلفة مع PDMS. ب) التخطيطي لعرض أعلى من مرحلة التصنيع (بدون دائرة PDMS). ثم يتم وضع مصدر ضوء الأشعة فوق البنفسجية مثل من زاوية الضوء الحادث عمودي على الطائرة الأفقي لمرحلة التصنيع (غير مبين في الشكل). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 2 . التخطيطي لجهاز واحد والعتاد المستندة إلى المائية وفوتوماسكس المستخدمة لكل طبقة. A) التخطيطي لأعلى-والمائل-يرى جهاز المستندة إلى المائية النموذجية التي يمكن أن تكون ملفقة باستخدام هذه الاستراتيجية. يتكون هذا الجهاز من العتاد واحد يحتوي على الحديد يخدر جزء الذي يسمح بمراقبة المغناطيسية. ب) التخطيطي لطبقات الفردية والمكونات داخل الجهاز. هذا الجهاز والعتاد واحد يتكون من أعلى الختم طبقة (ط)، هياكل دعم مثل هذا المنصب للعتاد يخدر الحديد والجدران للجهاز (الثاني) وكذلك أسفل طبقة (ثالثا). تصاميم ج) النبائط المستخدمة لاختلاق جهاز واحد والعتاد. فوتوماسكس هي الظلام المصممة الميدانية؛ تترك السمات المرغوبة شفافة بينما الخلفية مظلمة. ويبين هذا الفريق التصاميم النبائط المقابلة لأعلى الختم طبقة (ط) وهياكل الدعم (ثانيا) والطبقة السفلي (ثالثا). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 3 . الطباعة التصويرية طبقة بطبقة من ميكروماتشينيس على أساس المائية- A) التخطيطي لعملية خطوة بخطوة لتصنيع جهاز داخل منطقة تصنيع الدائرة PDMS. 1: كمية صغيرة من بيجدا prepolymer هو بيبيتيد على ساترة زجاجية المستعبدين بغشاء مرن الدائرة PDMS (الركيزة السفلي). قطعة من الزجاج غير المعالجة ساترة كالركيزة أعلى والنبائط يوضع على رأس هذه الركيزة أعلى. ارتفاع الركيزة أسفل يتم إحضارها إلى الارتفاع المطلوب (ض1) استخدام الرأس ميكرومتر. بريبوليمير المائية ثم يتعرض للأشعة فوق البنفسجية الخفيفة من خلال النبائط. يمكن ثم رفع الركيزة أعلى خارج قاعة PDMS والمائية ما زالت تلتزم بالركيزة العلوي (داخلي). ثم أن هذه الطبقة محجوز للاستخدام لاحقاً. 2: يتم تكرار الخطوة 1 ولكن الآن هو استبدال الركيزة أعلى مع الزجاج PDMS المغلفة. وستظل المائية مبلمرة يلتزم الركيزة أسفل. 3: هو خفض ارتفاع الركيزة السفلي (ض2> ض1) وبريبوليمير أكثر يمكن إضافتها إلى منطقة التصنيع. يتم استخدام النبائط ثانية وبريبوليمير يتعرض للأشعة فوق البنفسجية مرة أخرى. 4: يمكن تكرار الخطوة 3 (Z3 > ض2) حتى يتم إنشاء هياكل الدعم المطلوب. (ط) بمجرد الانتهاء من هياكل الدعم، يمكن إزالة الركيزة العلوي للسماح بالوصول إلى منطقة تصنيع للأخذ بأي مكونات بريفورميد المائية (مثل معدات يخدر الحديد). (ثانيا) متى تم وضع مكونات بريفورميد ومحاذاتها بشكل صحيح، يمكن أن توضع على رأس هيكل ملفقة الطبقة المائية من الخطوة 1 والانحياز. 5: كل الطبقات ثم تتعرض للأشعة فوق البنفسجية الخفيفة من خلال النبائط التي الأختام حواف الجهاز. (ط) خطوة ختم الأختام الجهاز كامل حين يحتمي المكونات الداخلية من زيادة التعرض للأشعة فوق البنفسجية. (ثانيا) ثم رفع الجهاز مختومة خارج قاعة تلفيق كما أنها ستلتزم تفضيلي للركيزة أعلى. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 4 . الخطوات للمنشطات نانوحبيبات أكسيد الحديد من المكونات المائية- (ط) الأشعة فوق البنفسجية يتم كشفها من خلال النبائط تحديد الجزء يخدر أكسيد الحديد داخل العتاد المائية. بلمرة كل مرة طبقات (200 ميكرومتر) (ii) رقيقة من أكسيد الحديد يخدر المائية ومكدسة فوق بعضها البعض. (ثالثا) طبقة طبقات رقيقة يخلق شريحة مع ارتفاع إجمالي 1 مم. وترك هذا الجزء في طبقة تلفيق. (رابعا) الأمم المتحدة مخدر prepolymer ثم تودع في مجال التصنيع وثم يتم استخدام النبائط التي تعرف الشكل الكامل من العتاد خلال العابرة للربط. وهذا يتيح تشكيل العتاد الكامل مع قطعة يخدر أكسيد الحديد. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 5 . فوتوبوليميريزيشن مكونات يخدر أكسيد الحديد المائية- A) النبائط قطعة العتاد أن يخدر مع جسيمات نانوية أكسيد الحديد. ب) بلمرة أكسيد الحديد يخدر المائية التي قد تم على النحو الأمثل (10 ثانية التعرض). ج) أكسيد الحديد يخدر المائية التي كانت تحت بلمرة (4 s التعرض). د) أكسيد الحديد يخدر المائية التي تم بلمرة الإفراط (20 s التعرض). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الرقم 6 . محاذاة المائية طبقات أثناء إغلاق الجهاز- A) صورة تبين المحاذاة الصحيحة من الطبقات المائية مع الحرة--نقل العتاد هو تماما داخل فراغ الجهاز. ب) صورة تبين الجهاز مع الطبقات المائية المنحرفة (ب وج ود صور للجهاز نفسه ولكن مع طبقات مختلفة أبرزت). ج) نفس الصورة كما هو الحال في (ب) ولكن مع الخطوط العريضة السوداء وتوضيح أسفل الطبقات التي يتم محاذاتها بشكل صحيح. ويوضع العتاد بشكل صحيح داخل الطبقات السفلي. د) نفس الصورة كما هو الحال في (ب) ولكن مع مخططات بيضاء تظهر الطبقة العليا المنحرفة للمائية. والعتاد وقد تم بلمرة جزئيا خلال الخطوة الختم وأجزاء من العتاد (تعبئة حمراء) قد تم ارتساء إلى المواد السائبة من الجهاز. وهذا يجعل الجهاز غير وظيفية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 7 . يشتغل اكزيبيشن المستندة إلى المائية والعتاد واحد. A) صورة تبين الجهاز ملفقة. ب) الصور التي تبين اتجاهات مختلفة من العتاد إلى يشتغل. (ط) من التوجيه الأولى (0°)، يتم تدوير العتاد (ثانيا) 60° ° (ثالثا) 120، (رابعا) 180°، (v) 240° و 300°. شريط مقياس من 1 مم الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 8 . تصنيع تنوعاً من التصاميم المختلفة على أساس المائية ميكروماتشينيس. A) صمام بوابة بسيطة التي تسيطر على الإفراج عن المخدرات من خزان واحد. حركة خطية المكون المائية يخدر أكسيد الحديد بوابات نشر المخدرات افتراضية خارجاً عن طريق ومنفذ. ب) بوابات متعددة الخطية التي تسيطر على الإفراج عن المخدرات من الخزانات متعددة. كل خزان يحتوي على المخدرات افتراضية وحركة البوابات مكون أكسيد الحديد يخدر حركة المخدرات خارج هذه الخزانات من خلال نافذة المائية التي تسمح بنشر هذه الأدوية بها إلى الخارج. ج) دوار بسيطة يمكن أن تكون دفعتها لتدور حول محور. د) تصميم متطورة استناداً إلى محرك الأقراص جنيف. العتاد دافعة بدبوس قادرة على الانخراط العتاد مدفوعة أكبر، وتنتج الحركة المتقطعة؛ يدور استدارة كاملة من القيادة والعتاد والعتاد مدفوعة ب 60°. كل مقياس الحانات 1 مم. من الذقن، مضافة et al. ي. س. تصنيع المواد المائية المستندة للجيل القادم من الأجهزة الطبية القابلة للغرس. علم الروبوتيات. 2 (2)، (2017). طبع بإذن من AAAS17. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
Discussion
هذا الأسلوب طريقة سهلة وسريعة للطباعة التصويرية طبقة بطبقة من المجهرية المائية. استخدام مثبط لتصنيع النهج، يمكن بسهولة بناء مجموعة متنوعة من الهياكل ثلاثية الأبعاد من مواد متوافق حيويا وحتى إدراج أجزاء متحركة. وسيمكن هذا وبالتالي تشكيل ميكروديفيسيس متوافق حيويا تماما. التقنية تستند إلى تكرار بسيط لخطوات الطباعة الحجرية، التي يتم تمكين بمراقبة دقيقة لارتفاع الركيزة السفلية عن طريق رئيس ميكرومتر. تقنيات التصنيع التقليدية المستخدمة في صناعة ممس، التي تنطوي على قسوة تجهيز تقنيات ومواد الذبيحة، وكثيراً ما غير متوافق مع تجهيز الهلاميات المائية الناعمة. أساليب أخرى الهلاميات المائية الطباعة ثلاثية الأبعاد، مثل الأساليب المستندة إلى النتوء، تقتصر على القرارات المكانية أعلاه 200 ميكرومتر وطباعتها بسرعة mm/s للهياكل البسيطة التي لا تتضمن نقل أجزاء18،19. المجسمة (SLA) والمشروع الضوء الرقمي (DLP) على أساس بيوبرينتيرس ربما تكون قادرة على تحقيق أفضل القرارات ولكن أيضا أكثر تكلفة الكثير للإعداد. أيضا استراتيجيات تصنيع هذه ليست قادرة على طباعة يتدلى بسهولة دون دعم المواد الركيزة التي يمكن أن يكون من الصعب إدخال وإزالتها من الجهاز المكتملة. علينا الالتفاف حول هذا بمحاذاة وبوليميريزينج قبل تشكيل طبقة ختم لهيكل الدعم ملفقة كخطوة نهائية لتشكيل الجهاز المكتملة. تصميم الهيكل تلفيق يعطي للمستخدم بالوصول السهل إلى هياكل ملفقة ويسمح لمواءمة مختلف مكونات سهلة مع استخدام علامات محاذاة.
الاستراتيجية المعروضة هنا أيضا أسرع بكثير من تقنيات أخرى لقرارات مماثلة؛ الوقت الإجمالي لتلفيق واضح للجهاز مع التناوب حوالي 15 دقيقة. آخر إضافة ميزة استراتيجية تصنيع هذا، على الرغم من عدم تظاهر في هذا البروتوكول لكن يبين لنا العمل السابقة17، هو القدرة على المستخدم بسرعة وسهولة تغيير نوع البوليمر المستخدمة بين الخطوات التي يمكن القيام به بكميات صغيرة . وبهذه الطريقة، يمكن للمرء إنشاء الأجهزة الموجودة على مركب أنواع مختلفة من الهلاميات المائية. الجهاز ملفقة باستخدام هذه الاستراتيجية أيضا لديها ميزة إضافية ليشتغل تلامس العتاد يحتوي على شريحة التي هي يخدر مع جسيمات نانوية أكسيد الحديد، تقديم العتاد الحساسة ليشتغل مغناطيسية ويمكن وبالتالي يكون مفتاح خارجي باستخدام المغناطيس. بالإضافة إلى ذلك، الجهاز متوافق حيويا تماما ومن ثم قد يكون مزروع بأمان في فيفو.
من السمات هامة لهذا الأسلوب هو علاج ركائز الزجاج المختلفة، التي تمكن المستخدم من تفضيلي التقيد أو صد المائية مبلمرة الركيزة الزجاج العلوي أو السفلي. عندما يتم استخدام مزيج من الزجاج غير المعالجة مع سطح زجاج معاملة بفوتس (الركيزة السفلي)، ستلتزم الهلاميات المائية شكلت تفضيلي للزجاج غير المعالجة، كما أنها صدت من سطح الزجاج تعامل بفوتس المفلورة. على العكس من ذلك، عندما يتم استخدام الزجاج PDMS المغلفة مع الركازة المعالجة بفوتس السفلي، سوف تميل الهلاميات المائية تبقى على سطح بفوتس معاملة السطوح PDMS أكثر قوة صد الهلاميات المائية شكلت. تسمح هذه الميزة لأحد بناء صعودا، والالتزام الهلاميات المائية مثل أن تكون معطلة على ركائز الزجاج ويمكن حجز للمحاذاة بالهياكل الأخرى في وقت لاحق في الوقت أو حتى بناء أسفل. هذا إضافة إلى المرونة في الأسلوب وأنواع الرسوم والنماذج التي يمكن أن تكون ملفقة، فضلا عن تمكن من الإدماج والختم المكونات المائية المستقلة والحرة--نقل.
أثناء تصنيع طبقة بطبقة، من المهم تحسين الوقت البلمرة المستخدمة. أن تكون الهلاميات المائية cross-linked على النحو الأمثل الذي تشكل في سمك كامل وكذلك في عالية الدقة مقارنة بالأشكال تحددها النبائط. وهذا يعتمد على قوة المصباح ونوع المائية المستخدمة. على الرغم من أن لا تظهر في هذا البروتوكول، وقت البلمرة يتناقص مع زيادة مصباح الطاقة ويزيد مع زيادة طول السلسلة شماعة وتقليل تركيزات بيجدا المستخدمة. العوامل الأخرى التي تؤثر في كمية الطاقة المتاحة فوتوبوليميريزيشن، مثل تغيير عتامة prepolymer بسبب إضافة جسيمات نانوية أكسيد الحديد (الشكل 4)، سوف تؤثر أيضا على الوقت البلمرة. وبالتالي مطلوب لتحسين الظروف للتركيبات المائية المختلفة العابرة للربط قبل بدء عملية تصنيع الأجهزة.
استخدام محاذاة علامات على فوتوماسكس والمحاذاة الصحيحة من الطبقات المائية، لا سيما طبقة الختم النهائي وهامة لضمان أن يتم ختم السليم، والمكونات الداخلية لا cross-linked عن غير قصد إلى المحيطة بهياكل الدعم أثناء عملية التصنيع. وهذا سيمنع هذه المكونات من الانتقال بحرية خلال يشتغل المغناطيسية. كما هو موضح في الشكل 5، ينتج أعلى المنحرفة ختم طبقة والنبائط crosslinking وترسيخ جزء من العتاد للمواد السائبة من الجهاز نفسه. كنتيجة لذلك، لا يتم استدارة هذا العتاد عندما دفعتها مع مغناطيس.
يمكن أن تكون دفعتها الأجهزة استخدام المغناطيس الدائم قوية مثل المغناطيس نيوديميوم. هذه المغناطيس توليد القوى المغناطيسية عندما تكون في مسافة قريبة للمواد المغناطيسية، وينبغي الحرص على منع الضرر. يمكن أن مفتاح الجهاز على التحرك دون المغناطيس قادمة على اتصال الجهاز؛ ويمكن عقد المغناطيس أو وضع ~ 1 سم بعيداً عن الجهاز. حركة مكونات يخدر الحديد ينبغي أن تعكس حركة المغناطيس ويمكن دفعتها للتحرك بشكل مستمر أو الموجهة بشكل متقطع على النحو المرغوب فيه. يمكن أن يكون مفتاح الجهاز يدوياً، أو يمكن أن تستخدم إعداد يشتغل. يمكن إرفاق أي صمام (مثل فتحه المحرك) إلى حركة دورانية المغناطيس. سرعة دوران المغناطيس، ومن ثم يمكن التحكم سرعة دوران عنصر الحديد يخدر، استخدام متحكم. وهذا يوفر لأسلوب أكثر دقة ليشتغل.
ويبين الشكل 8 الرسومات والصور من تصاميم مختلفة من الأعمال السابقة التي كانت ملفقة باستخدام هذا الأسلوب نفسه وإثبات براعة هذا الأسلوب. هذه مجموعة تصاميم من الأجهزة البسيطة التي تشبه الصمامات (الشكل 8 أ) أكثر تعقيداً وتطوراً تصاميم أن نستمد الإلهام من تصميم محرك جنيف (الشكل 8) التي تتألف من 2 التروس الملتزمة التي تنتج متقطعة حركة. كانت ملامح أصغر التي يمكن إنشاؤها باستخدام هذا الأسلوب عادة حوالي 100 ميكرومتر وكل تصميم يتكون من طبقات متعددة (3 إلى 6 طبقات). أنواع مختلفة من التراكيب المائية (مع اختلاف القوة الميكانيكية والمساميه) يمكن أيضا بلمرة والمستعبدين لبعضها البعض. ومن ثم، واحد يمكن بسهولة الجمع بين أنواع الهلاميات المائية لاستخدامها داخل جهاز اعتماداً على الوظيفة المطلوبة للمكونات المختلفة داخل الجهاز.
Disclosures
الكتاب لا تمت بصلة إلى الكشف عن
Acknowledgments
كان يؤيد هذا العمل جائزة "الوظيفي جبهة الخلاص الوطني"، والمنحة R01 المعاهد الوطنية للصحة (HL095477/05)، ومنحة NSF ECCS-1509748. وأيد S.Y.C. "المنح الدراسية العلوم الوطنية" (الدكتوراه)، التي منحت وكالة العلوم والتكنولوجيا والبحوث (سنغافورة). ونحن نشكر ييغر كيث للمساعدة في بناء الهيكل تلفيق، وبية الأميركي سايروس للصور الفوتوغرافية للإعداد والأجهزة.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Poly(ethylene glycol) (n) diacrylate [MW 400Da] | Polysciences, Inc | 01871-250 | PEGDA reagent for prepolymer |
| Darocur 1173 | Ciba Specialty Chemicals, Inc | - | Photoinitiator |
| Iron oxide (II, III) | Sigma Aldrich | 637106-25G | Iron oxide nanoparticles |
| Trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane | Sigma Aldrich | 448931 | Fluorinated compound that is used to vapor silanize the PDMS chamber to prevent adhesion of hydrogel to the glass coverslip that is bonded to the flexible PDMS membrane with prolonged use of the PDMS chamber |
| Petri dish, glass | Sigma Aldrich | BR455743 | Glass petri dishes for casting PDMS layers for forming PDMS chamber |
| Sylgard 184 Silicone Elastomer Kit (PDMS) | Dow Corning | 240-4019862 | PDMS for fabrication chamber |
| Glass coverslips (No. 2), 50 x 45 mm | Fisher Scientific | FIS#12-543F | Glass substrates that cover the fabrication chamber |
| Fisherbrand Straight Flat Tip Forceps 4.75in | Fisher Scientific | FIS#16-100-112 | Tweezers for handling polymerized hydrogel layers/devices |
| Omnicure S2000 | Cadence Technologies Pte Ltd | 010-00148R | UV lamp |
| 5 mm Adjustable Collimating Adaptor | Cadence Technologies Pte Ltd | 810-00042 | Collimator for UV lightsource |
| Photomasks | CAD/Art Services Inc | - | Photomasks used to define hydrogel microstructures |
| Adobe Illustrator | Adobe | - | Designing of photomasks |
References
- Elman, N. M., Ho Duc, H. L., Cima, M. J. An implantable MEMS drug delivery device for rapid delivery in ambulatory emergency care. Biomedical Microdevices. 11 (3), 625-631 (2009).
- Gensler, H., Sheybani, R., Li, P. Y., Mann, R. L., Meng, E. An implantable MEMS micropump system for drug delivery in small animals. Biomedical Microdevices. 14 (3), 483-496 (2012).
- Grayson, A. C. R., et al. BioMEMS review: MEMS technology for physiologically integrated devices. Proceedings of the IEEE. 92 (1), 6-21 (2004).
- Frost, M., Meyerhoff, M. E. In vivo chemical sensors: tackling biocompatibility. Analytical Chemistry. 78 (21), 7370-7377 (2006).
- Voskerician, G., et al. Biocompatibility and biofouling of MEMS drug delivery devices. Biomaterials. 24 (11), 1959-1967 (2003).
- Ainslie, K. M., Desai, T. A. Microfabricated implants for applications in therapeutic delivery, tissue engineering, and biosensing. Lab Chip. 8 (11), 1864-1878 (2008).
- Burdick, J. A., Anseth, K. S. Photoencapsulation of osteoblasts in injectable RGD-modified PEG hydrogels for bone tissue engineering. Biomaterials. 23 (22), 4315-4323 (2002).
- Drury, J. L., Mooney, D. J. Hydrogels for tissue engineering: scaffold design variables and applications. Biomaterials. 24 (24), 4337-4351 (2003).
- Alcantar, N. A., Aydil, E. S., Israelachvili, J. N. Polyethylene glycol-coated biocompatible surfaces. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 51 (3), 343-351 (2000).
- Cruise, G. M., et al. In vitro and in vivo performance of porcine islets encapsulated in interfacially photopolymerized poly(ethylene glycol) diacrylate membranes. Cell Transplantation. 8 (3), 293-306 (1999).
- Hoare, T. R., Kohane, D. S. Hydrogels in drug delivery: Progress and challenges. Polymer. 49 (8), 1993-2007 (2008).
- Ryu, W., Huang, Z., Prinz, F. B., Goodman, S. B., Fasching, R. Biodegradable micro-osmotic pump for long-term and controlled release of basic fibroblast growth factor. Journal of Controlled Release. 124 (1-2), 98-105 (2007).
- Lee, J. W., Park, J. H., Prausnitz, M. R. Dissolving microneedles for transdermal drug delivery. Biomaterials. 29 (13), 2113-2124 (2008).
- Hinton, T. J., et al. Three-dimensional printing of complex biological structures by freeform reversible embedding of suspended hydrogels. Science Advances. 1 (9), e1500758 (2015).
- Tseng, H., et al. Fabrication and mechanical evaluation of anatomically-inspired quasilaminate hydrogel structures with layer-specific formulations. Annals of Biomedical Engineering. 41 (2), 398-407 (2013).
- Grogan, S. P., et al. Digital micromirror device projection printing system for meniscus tissue engineering. Acta Biomaterialia. 9 (7), 7218-7226 (2013).
- Chin, S. Y., et al. Additive manufacturing of hydrogel-based materials for next-generation implantable medical devices. Science Robotics. 2 (2), (2017).
- Diogo, G. S., Gaspar, V. M., Serra, I. R., Fradique, R., Correia, I. J. Manufacture of beta-TCP/alginate scaffolds through a Fab@home model for application in bone tissue engineering. Biofabrication. 6 (2), 025001 (2014).
- Hockaday, L. A., et al. Rapid 3D printing of anatomically accurate and mechanically heterogeneous aortic valve hydrogel scaffolds. Biofabrication. 4 (3), 035005 (2012).
