La microfabrication de Chip entreprises Échafaudages pour la culture cellulaire en trois dimensions

Bonjour, je m'appelle Stefan Re. Je travaille à l'Institut des interfaces biologiques et, dans l'article qui suit, vous découvrirez le processus de fabrication d'un échafaudage microstructuré appelé ship, pour lequel nous utilisons deux méthodes différentes afin de produire ces puces. Actuellement, un procédé d'embossage cardiaque combiné à certains traitements ultérieurs, ainsi qu'un procédé de formage microthermique récemment mis au point ici au centre de recherche appelé Squi. Nous sommes maintenant dans une tente de salle blanche et ce que vous pouvez voir ici sur le côté droit est une machine typique de thermoformage sous vide, que nous utilisons pour la fabrication de la puce cellulaire microstructurée. Tout d'abord, nous introduisons un moule microstructuré.

Ceci est monté ici sur une telle plaque, et vous pouvez voir ici deux moules. Ce moule est fabriqué par micro-usinage et est en acier inoxydable. Maintenant, je monte le moule de microstructure dans la machine.

Pour le procédé de thermoformage, nous utilisons des plaques polymères comme celle-ci, et généralement du polycarbonate ou du PMMA pour la fabrication de la puce à cellules. Nous insérons maintenant la plaque polymère dans la machine, au centre de la plaque, puis nous fermons l'outil. Après fermeture de la machine, la chambre est évacuée, puis le moule à pôle, ou l'outil entier, est chauffé jusqu'à la température de formage, puis le polymère chaud est pressé dans le moule comportant la microstructure.

Ensuite, après cette procédure de moulage, l'ensemble du moule est refroidi et nous disposons d'un processus de démoulage automatique intégré à cette machine. Ce que vous pouvez voir ici est une puce à cellules moulée avec les pièces moulées, deux puces à cellules et une couche résiduelle typique, résultant du procédé de chauffage et de liaison. Après les étapes de chauffage et de liaison, la couche résiduelle des pièces doit être amincie, puis finalement éliminée complètement.

Pour cela, les pièces sont épointées, c’est-à-dire les parties du moule, puis congelées sur cette plaque de montage. Après le montage, nous usinons la couche résiduelle jusqu'à une certaine épaisseur de la pièce afin que la grille de microstructure soit exposée sur l’arrière. Pendant le processus d’usinage, les parois des micro-contenants sont stabilisées par l’eau gelée.

Enfin, nous obtenons deux puces cellulaires moulées avec des réseaux autoportants de récipients MicroCon, ouverts des deux côtés en haut, et nous réalisons une liaison en bas. Ensuite, après le processus de fraisage, une membrane poreuse est liée à l'arrière de ces réseaux de récipients MicroCon ouverts. Nous collons une membrane en polycarbonate perforée, disponible commercialement, à l'arrière de la puce cellulaire ouverte afin d'obtenir des réseaux de récipients microporeux.

Pour cela, nous insérons des membranes minces en polymère à bord de trace dans cette chambre. Les membranes ont une épaisseur d'environ 10 micromètres, puis nous plaçons la puce à cellules au-dessus de ces membranes. Nous fermons ensuite cette cavité, et dans un premier temps, la chambre est évacuée.

Ensuite, nous injectons un solvant vaporisé pour dissoudre la surface du polymère, et en appliquant une force sur cet empilement, la membrane est liée au vaisseau cellulaire. Dans la dernière étape, la chambre est scellée et nous retirons le vaisseau cellulaire finalisé. Récemment, nous avons mis au point une nouvelle technique de fabrication du sechi basée sur un procédé de thermoformage, adaptée à l’échelle microscopique, et que nous avons donc appelée microthermoformage.

Pour la fabrication d'un sechi poreux, nous utilisons des films polymères irradiés avec des ions lourds accélérés. Cette opération est réalisée en collaboration avec le centre C.A.S.E. de l'Unilog, où ces ions lourds produisent des traces latentes dans le film polymère en le traversant complètement. Lors du procédé de thermoformage, ces traces latentes sont conservées afin de former les pores.

Ensuite, après le procédé de formation, où ces traces latines sont gravées en pores de taille définie. Ici, vous pouvez voir sur le côté droit la machine adaptée : une machine de gaufrage à chaud modifiée pour ce procédé de microthermoformage.

L'outil se compose principalement de trois parties : une plaque supérieure et une plaque inférieure. Elles sont équipées de raccords pour la pression de gaz et l'évacuation, et une troisième partie joue le rôle de plafond. Dans un premier temps, on insère un film mince d'une épaisseur comprise entre environ 50 et cent micromètres.

Ensuite, nous fermons l'outil en une deuxième étape. La chambre formée par ces deux plaques et le plafond est évacuée. Après l'évacuation, le film polymère est pressé entre ces deux plaques, puis chauffé à la température de formage. Formage.

La température se situe ici dans la gamme de la température de transition vitreuse, ce qui signifie que le polymère n'est pas fondu, mais que nous avons un polymère dans un état élastique caoutchouteux ou dans un état élastique de type caoutchouc. Dans une étape ultérieure, nous appliquons alors une pression de gaz. Nous utilisons ici de l'azote comme gaz, et grâce à ce gaz, le film polymère élastique de type caoutchouc est étiré dans les micromoules préalablement mis sous vide.

Après cette étape de formage, l'ensemble de l'outil est refroidi et l'outil est ouvert. Enfin, la mousse polymère microstructurée est démoulée manuellement. L'avantage de ce nouveau procédé est que le nombre d'étapes du processus peut être considérablement réduit par rapport au procédé standard de micro-injection ou au procédé d'embossage à chaud.

Après le thermoformage des films polymères épais, nous gravons sélectivement ces traces latentes en des pores de taille définie. Pour cela, nous utilisons un dispositif simple constitué d'un récipient en verre, et les traces latentes sont gravées à l'hydroxyde de sodium, doucement agitées et chauffées jusqu'à une température d'environ 60 degrés. La procédure de gravure dure de une à plusieurs heures afin d'obtenir des pores de taille différente.

Ici, nous avons maintenant les deux produits finis : la puce à cellules chaude et usinée, avec la membrane à micropores située à l'arrière de la puce à cellules moulée, et dans ma main gauche, la puce à cellules flexible à paroi mince thermoformée. Avant de les utiliser en culture cellulaire, elles sont nettoyées et stérilisées par irradiation au gamma.