Teknik hidrojel tabanlı Micromachines manyetik olarak duyarlı bileşenleri ile Facile ve hızlı üretim için üretim bir katkı

Bu yöntem, manyetik olarak harekete geçirilebilen hareketli bileşenlerle birleştirilen sofistike, biyouyumlu hidrojel bazlı mikro cihazlar oluşturmak için bir üretim stratejisi göstermektedir. Bu tekniğin temel avantajı, insanlarda kullanım için FDA onaylı PET bazlı hidrojellerden karmaşık cihazların mikro üretimi için hızlı ve basit bir yöntem olmasıdır. Bu, tamamen biyouyumlu ve implante edilebilir bir cihazla sonuçlanır.

Başlamak için, ekteki metin protokolünü gözden geçirin ve bunu PDMS odasını imal etmek ve beraberindeki metin protokolünde açıklandığı gibi fotoğraf maskelerini tasarlamak için kullanın. Ardından, iki numaralı cam kapak kaymasının işlenmemiş bir parçasını kullanarak PDMS odası için üst kapağı oluşturun. Cihazın sıfır seviyesinden başlayarak, mikrometre kafasını kullanarak alt tabakayı istenen yüksekliğe indirin.

Alt alt tabakayı kaplamaya yetecek kadar küçük bir hacimde PEGDA prepolimeri biriktirin ve ardından üst alt tabakayı PDMS haznesine yerleştirin. Üst ve alt alt tabakalar arasında sıkışmış hava kabarcıkları olmadığından emin olmak önemlidir. Hava kabarcıkları, polimerize hidrojelde büyük gözeneklere veya kusurların oluşmasına neden olur.

Ardından, üst alt tabakanın üzerine istenen tasarıma sahip bir fotoğraf maskesi yerleştirin. Maskenin üst alt tabaka ile tam temas halinde olduğundan emin olun ve alt tabakanın alt kısmına hizalayın. Koruyucu UV gözlükleri takın.

Daha sonra hidrojel prepolimeri fotomaske aracılığıyla UV ışığına maruz bırakın. UV maruziyetinin gücü ve süresi, sistemin tipine ve PEGDA formülasyonuna bağlıdır. Hidrojel tabakası polimerize edildikten sonra, üst alt tabakayı PDMS odasından kaldırın.

Polimerize tabakalar üst alt tabakaya yapıştırılmalıdır. Bu polimerize tabakayı fazla, çapraz bağlanmamış prepolimer ile ıslatın ve ışıktan uzakta saklayın ve tabakanın kurumasını ve çatlamasını önleyin. Monte edilmiş cihazı mühürlemek için daha sonra kullanmak üzere saklayın.

Alt destek yapılarını oluşturmak için, PDMS kaplı bir cam kapak kızağı alarak başlayın ve bunu PDMS odasının üst alt tabakası olarak kullanın. Alt alt tabakaya daha fazla hidrojel prepolimer bırakın ve PDMS'yi PDMS kaplı cam örtü sürgüsü ile iyice kapatın. Bu, polimerize katmanların alt alt tabaka üzerinde kalmasını sağlamak ve kullanıcının katmanları yukarı doğru oluşturmasına izin vermek içindir.

Numunenin üzerine bir fotoğraf maskesi yerleştirin ve düzgün bir şekilde hizalamaya dikkat edin. Ardından, numuneyi tekrar UV ışığına maruz bırakın. Maruz kaldıktan sonra, üst alt tabakayı çıkarın, daha fazla PEGDA prepolimer ekleyin ve mikrometre kafasını kullanarak alt alt tabakayı istenen seviyeye indirin.

Bu seviye, polimerize edilecek ikinci hidrojel tabakasının kalınlığına karşılık gelmelidir. Bu noktada, kuyuyu PDMS kaplı cam üst alt tabaka ile tekrar kapatın ve fotoğraf maskesini uygun şekilde hizalayın. Ardından, numuneyi UV ışığına maruz bırakın.

İstenilen sayıda hidrojel tabakası oluşturmak için bu işlemi gerektiği kadar tekrarlayın. Cihazı monte etmek ve sızdırmaz hale getirmek için önce üst PDMS kaplı kapak camını çıkarın ve bir cımbız kullanarak, dişliler ve demir katkılı bileşenler dahil olmak üzere önceden oluşturulmuş hidrojel bileşenlerini destek yapılarının üzerine yerleştirin. Cihazı kapatmak için, önce mikrometre vidalı göstergeyi kullanarak alt alt tabakayı monte edilen cihazın istenen son yüksekliğine getirin.

Bu, katmanların kalınlığını, iç bileşenleri ve hareketli bileşenler için verilen boşlukları dikkate alarak cihazın son yüksekliği olmalıdır. Ardından, işlenmemiş cam kapak kızağına yapıştırılmış önceden şekillendirilmiş hidrojel tabakasını kısmen monte edilmiş cihazın üzerine yerleştirin. Önceden oluşturulmuş katmanı, altındaki yapılara doğru şekilde hizalanacak şekilde dikkatlice yerleştirin.

Ardından, cihazın tavanına izin veren ancak iç hareketli bileşenleri UV ışınlarına maruz kalmaktan koruyan bir fotoğraf maskesi yerleştirin. Cihazın tavanını yaparken, hareketli bileşenlerin UV ışınlarına maruz kalmasını önlerken, cihazın sızdırmaz hale gelmesi için fotoğraf maskesinin uygun şekilde hizalanmasını sağlamak önemlidir. Bu, hareketli bileşenlerin destekleyici yapılar üzerine polimerize olmasını önler.

Düzgün bir şekilde hizalandıktan sonra, tüm yapıyı UV ışığına maruz bırakın. Cam kapak kızağını imalat aşamasından kaldırın. Sızdırmaz cihaz üst alt tabakaya yapışmalıdır.

Cihaz alt tabakaya yapışık kalırsa, cihazı bir çift düz uçlu cımbızla dikkatlice kaldırın. Vakumlu emme kullanarak fazla polimerize edilmemiş PEGDA'yı dikkatlice çıkarın. Ardından, bir çift düz cımbız kullanarak, cihazı cam kapak kızağından dikkatlice kaldırın.

Cihazın ve iç bileşenlerin stabilizasyonunu ve genleşmesini sağlamak için cihazı en az 30 dakika boyunca tuzlu su çözeltisine veya DI suyuna yerleştirin. Cihazı harekete geçirmek için, cihazdan bir ila iki santimetre uzakta cihazın altına veya üstüne bir neodimyum mıknatıs yerleştirin. Mıknatısı hareket ettirirken, demir oksit katkılı bileşenlerin hareketi mıknatısın hareketini gölgeleyecektir.

Bu işlevsel, tek dişli cihaz 15 dakikadan daha kısa bir sürede üretildi. Cihaz bir mıknatıs ile çalıştırılabilir ve şekil 7B, bir mıknatıs ile çalıştırıldığında demir oksit segmentinin farklı konumlarını göstermektedir. Bu strateji, çeşitli farklı türlerde hidrojel bazlı mikro cihazlar oluşturmak için kullanılabilir.

Örneğin, burada tek bir rezervuardan ilaçların salınımını kontrol eden basit bir sürgülü vana var. Demir oksit katkılı hidrojel bileşeninin doğrusal hareketi, varsayımsal bir ilacın bir çıkıştan dışarı yayılmasını sağlar. Ve burada, kapılı bir lineer manifold, ilaçların birden fazla rezervuardan salınmasını kontrol eder.

Her rezervuar varsayımsal ilaçlar içerir ve demir oksit katkılı bileşenin hareketi, ilaçların bu rezervuarlardan dışarı hareketini, bu ilaçların dışarıdan difüzyonuna izin veren bir hidrojel penceresinden geçirir. Ek olarak, Cenevre sürücüsünü temel alan sofistike bir tasarım, aralıklı hareket üretebilir. Pimli bir tahrik dişlisi, daha büyük bir tahrik dişlisine geçebilir ve tahrik dişlisinin her tam dönüşü için dişli tarafından 60 derecelik bir dönüş üretebilir.

Bu üretim stratejisi, çeşitli hidrojel bazlı cihazlar oluşturmak için çok yönlü bir yöntemdir. PEG tabanlı cihazlar oluşturmada kullanımını göstermiş olsak da, bu strateji her tür foto polimerize edilebilir hidrojel için kullanılabilir. Bu teknik, yeni nesil implante edilebilir cihazlar olduğuna inandığımız şeyi yaratır: yerleşik bir güç kaynağına ihtiyaç duymadan manyetik olarak kontrol edilebilen ve çalıştırılabilen sofistike, tamamen biyouyumlu cihazlar.