Microfabricação de Chip porte Andaimes para tridimensional de cultivo celular

Olá, meu nome é Stefan Re. Trabalho no Instituto de Interfaces Biológicas e, no artigo a seguir, você verá o processo de fabricação de uma estrutura microestruturada chamada ship, utilizando dois métodos diferentes para produzir esses chips. Atualmente, um processo de prensagem a quente combinado com certos processos subsequentes e um processo de conformação microtérmica, recentemente desenvolvido aqui no centro de pesquisa chamado Squi. Agora estamos em uma tenda de sala limpa e o que você pode ver aqui no lado direito é uma máquina típica de prensagem a vácuo e aquecimento, que utilizamos na fabricação do chip celular microestruturado. Primeiramente, estamos introduzindo um molde microestruturado.

Isso é montado aqui em uma placa como esta, e você pode ver aqui duas moldes. Esta molde é fabricada por microusinagem e é feita de aço. Agora estou montando a molde de microestrutura na máquina.

Para o processo de hotboxing, estamos utilizando placas poliméricas como esta aqui, e normalmente utilizamos policarbonato ou PMA para a produção do chip celular. Agora estamos inserindo a placa polimérica na máquina, no centro da placa, e fechando o molde. Após o fechamento da máquina, a câmara é evacuada, então o molde de prensagem, ou todo o conjunto do molde, é aquecido até a temperatura de conformação, e em seguida o polímero aquecido é prensado dentro do molde com a microestrutura.

Em seguida, após este procedimento de moldagem, todo o molde é resfriado e temos um processo automático de desmoldagem dentro desta máquina. O que você pode ver aqui é um chip de células moldado com as partes moldadas, dois chips de células e uma camada residual típica, resultante do processo de termoformagem e prensagem. Após as etapas de aquecimento e prensagem, a camada residual das partes precisa ser afinada e, finalmente, completamente eliminada.

Para isso, as peças são aparadas, as partes do molde, e depois congeladas nesta placa de montagem. Após a montagem, realizamos a fresagem da camada residual até uma espessura determinada da peça, de modo que a grade de microestrutura seja exposta na parte traseira. Durante o processo de fresagem, as paredes dos microcompartimentos são estabilizadas pela água congelada.

Finalmente, obtemos dois chips de células moldados com grades autossustentáveis de recipientes MicroCon abertos em ambas as extremidades superior e inferior, onde realizamos a ligação. Após o processo de usinagem, ligamos uma membrana porosa ao fundo dessas matrizes de recipientes MicroCon abertos. Realizamos a ligação de uma membrana de policarbonato perfurada, comercialmente disponível, ao fundo do chip celular aberto para obter matrizes de recipientes microporosos.

Para isso, estamos inserindo membranas finas de polímero com bordas definidas nesta câmara. As membranas têm uma espessura na faixa de cerca de 10 mícrons, e então colocamos o chip celular sobre essas membranas. Fechamos então essa cavidade, e, na primeira etapa, a câmara é evacuada.

Em seguida, injetamos solvente vaporizado para dissolver a superfície do polímero, e, ao aplicar força sobre essa pilha, a membrana é ligada à nave celular. Na etapa final, a câmara é selada e retiramos a nave celular finalizada. Recentemente, desenvolvemos uma nova técnica de fabricação para a sechi baseada em um processo de termoformação, adaptada à microescala, e por isso a denominamos micro termoformação.

Para a fabricação de um sechi poroso, estamos utilizando polifílmicos que foram irradiados com íons pesados acelerados. Isso é feito em colaboração com o CASE no Unilog em, e esses íons pesados produzem trilhas latentes no polifílmico ao penetrar completamente através do filme polimérico. Durante o processo de termoformação, essas trilhas latentes são preservadas para produzir esses poros.

Então, após o processo de formação, no qual essas trilhas latinas são gravadas em poros com um tamanho definido. Aqui você pode ver, no lado direito, a máquina adaptada. Uma máquina de prensagem a quente adaptada para este processo de microtermoformação.

A ferramenta consiste principalmente de três partes: uma placa superior e uma placa inferior. Elas possuem conectores para pressão de gás e evacuação, e uma terceira parte atua como teto. No primeiro passo, insere-se uma película fina com espessura na faixa de aproximadamente 50 a cem mícrons.

Em seguida, fechamos a ferramenta em um segundo passo. A câmara formada por essas duas placas e o teto é evacuada. Após a evacuação, a película polimérica é prensada entre essas duas placas e, então, aquecida até a temperatura de conformação. Conformação.

A temperatura aqui está na faixa da temperatura de transição vítrea, o que significa que o polímero não está fundido, mas temos um polímero em um estado elástico vítreo ou em um estado elástico de borracha. Em uma etapa subsequente, então, aplicamos uma pressão de gás. Aqui estamos utilizando nitrogênio como gás, e por meio desse gás, a película polimérica elástica de borracha é esticada nos micro-moldes previamente evacuados.

Após esta etapa de conformação, toda a ferramenta é resfriada e a ferramenta é aberta. Finalmente, a espuma polimérica com microestrutura é desmoldada manualmente. A vantagem deste novo processo é que o número de etapas do processo pode ser drasticamente reduzido em comparação com o processo padrão de moldagem por injeção micro ou o processo de prensagem a quente.

Após a termoformação dos filmes poliméricos pesados laminados, realizamos a gravação seletiva dessas trilhas de Latim em poros com um tamanho definido. Para isso, utilizamos um equipamento simples de vidro com alto-falante, no qual as trilhas de Latim são gravadas com hidróxido de sódio, suavemente agitadas e aquecidas até uma temperatura de aproximadamente 60 graus. O procedimento de gravação dura de uma a várias horas, a fim de obter poros com diferentes tamanhos de poro.

Aqui temos agora os dois produtos acabados: o chip celular aquecido e montado, com a membrana de microporos na parte traseira do chip celular moldado, e na minha mão esquerda, o chip celular flexível termoformado de parede fina. E antes de utilizá-los em cultura celular, eles são limpos e esterilizados por irradiação gama.