Üç boyutlu Hücre ekimi için Chip-ölçekli Yapı iskeleleri mikroimalat

Merhaba, benim adım Stefan Re. Biyolojik Arayüzler Enstitüsü'nde çalışıyorum ve aşağıdaki makalede "chip" adı verilen mikro yapılandırılmış bir iskelenin üretim sürecini göreceksiniz; bu chipleri üretmek için iki farklı yöntem kullanıyoruz. Şu anda, belirli ardıl işlemlerle birleştirilmiş bir sıcak baskı işlemi ve yakın zamanda Squi adlı araştırma merkezinde geliştirilen bir mikrotermal şekillendirme işlemi kullanmaktayız. Şu an bir temiz oda çadırındayız ve sağ tarafta gördüğünüz şey tipik bir vakumlu sıcak baskı makinesidir; mikro yapılandırılmış hücre çipinin üretimi için bu ekipmanı kullanıyoruz. Öncelikle, mikro yapılandırılmış bir kalıp tanıtıyoruz.

Bu, burada böyle bir plakaya monte edilmiştir ve burada iki kalıp görebilirsiniz. Bu kalıp, mikro işleme ile üretilmiştir ve pirinçten yapılmıştır. Şimdi mikro yapı kalıbını makineye monte ediyorum.

Sıcak baskı işlemi için burada gördüğünüz gibi polimer plakalar kullanıyoruz ve genellikle hücre çipinin üretimi için polikarbonat veya PMA kullanmaktayız. Şimdi polimer plakayı makineye, plakanın merkezine yerleştiriyor ve kalıbı kapatıyoruz. Makine kapatıldıktan sonra hazne vakumlanıyor, ardından kalıp veya tüm düzenek şekillendirme sıcaklığına kadar ısıtılıyor ve son olarak ısınmış polimer, mikro yapıya sahip kalıba presleniyor.

Ardından bu kalıplama işleminden sonra, kalıbın tamamı soğutulur ve bu makine içerisinde otomatik bir kalıptan çıkarma işlemi gerçekleşir. Burada, kalıplanmış parçalarla birlikte kalıplanmış bir hücre çipini, iki hücre çipini ve sıcak baskılama sürecinden kaynaklanan tipik bir kalıntı tabakasını görebilirsiniz. Sıcak baskılama adımlarından sonra, parçaların kalıntı tabakası inceltilmeli ve sonrasında tamamen ortadan kaldırılmalıdır.

Bu işlem için kalıp parçaları kesilir ve ardından bu montaj plakasına dondurulur. Montajdan sonra, mikro yapı ızgarasının arka kısmında açılması için kalıntı katman, parçanın belirli bir kalınlığına kadar frezelenir. Frezeleme işlemi sırasında, mikro konteyner duvarları donmuş su ile stabilize edilir.

Son olarak, üst kısmı her iki yanından açık MicroCon kaplarından oluşan serbest duran ızgaralara sahip iki adet kalıplanmış hücre çipi elde ediyoruz ve ardından alt kısmını yapıştırıyoruz. Frezeleme işleminin ardından, bu açık MicroCon kap dizilerinin arkasına gözenekli bir membran yerleştiriyoruz. Mikrogözenekli kap dizileri elde etmek için, açık hücre çipinin arkasına ticari olarak temin edilebilen delikli bir polikarbonat membran yapıştırıyoruz.

Bunun için, bu hazneye ince polimer izli kenar membranları yerleştiriyoruz. Membranlar yaklaşık 10 mikron kalınlık aralığındadır ve ardından hücre çipini bu membranların üzerine yerleştiriyoruz. Daha sonra bu boşluğu kapatıyoruz ve ilk adımda hazne vakumlanıyor.

Ardından, polimer yüzeyini çözmek için buharlaştırılmış çözücü enjekte ediyoruz ve bu yığına kuvvet uygulayarak membranın hücre çipine bağlanmasını sağlıyoruz. Son adımda, hazne boşaltılır ve tamamlanmış hücre çipi dışarı çıkarılır. Yakın zamanda, termoformlama işlemine dayalı olarak hücre çipi için yeni bir üretim tekniği geliştirdik; bu teknik mikro ölçeğe uyarlandığı için buna mikro termoformlama adını verdik.

Gözenekli bir sechi üretimi için, hızlandırılmış ağır iyonlarla ışınlanmış polifiller kullanıyoruz. Bu işlem, Unilog'daki kasa ile iş birliği içinde gerçekleştirilmektedir ve bu ağır iyonlar, polimer filmin tamamen içinden geçerek polifil üzerinde latent izler oluşturmaktadır. Termoformlama işlemi sırasında, bu gözenekleri oluşturmak için söz konusu latent izler korunmaktadır.

Ardından, bu Latin izlerinin belirli boyutlardaki gözeneklere dönüştürüldüğü aşındırma işlemi gerçekleştirilir. Burada sağ tarafta, bu mikrotermal şekillendirme işlemi için uyarlanmış olan sıcak baskı makinesini görebilirsiniz.

Cihaz temel olarak üç parçadan oluşmaktadır: bir üst plaka ve bir alt plaka. Bunlar, gaz basıncı ve vakum için konnektörlere sahiptir ve tavan niteliğinde üçüncü bir parça burada yer almaktadır. İlk adımda, yaklaşık 50 ila 100 mikron kalınlık aralığında ince bir film yerleştiriyoruz.

Ardından aleti kapatıyoruz ve ikinci adıma geçiyoruz. Bu iki plaka ve tavan tarafından oluşturulan hazne vakumlanıyor. Vakum işleminden sonra, polimer film bu iki plaka arasında presleniyor ve ardından şekillendirme sıcaklığına kadar ısıtılıyor. Şekillendirme.

Sıcaklık burada camsı geçiş sıcaklığı aralığındadır; bu da polimerin erimez olduğu, ancak polimerin beyaz elastik veya kauçuk elastik durumda olduğu anlamına gelir. Sonraki bir adımda, gaz basıncı uyguluyoruz. Burada gaz olarak nitrojen kullanıyoruz ve bu gaz sayesinde kauçuk elastik polimer film, daha önceden vakumlanmış mikro kalıpların içine doğru gerilmektedir.

Bu şekillendirme adımından sonra, tüm kalıp soğutulur ve açılır. Son olarak, mikro yapıdaki polimer köpük manuel olarak kalıptan çıkarılır. Bu yeni sürecin avantajı, standart mikro enjeksiyon kalıplama sürecine veya sıcak baskı (hot embossing) işlemine kıyasla işlem basamaklarının sayısının önemli ölçüde azaltılabilmesidir.

Ağır ütülenmiş polimer filmlerin termoform işleminden sonra, bu Latin izlerini belirli bir boyuttaki gözeneklere seçici olarak aşındırıyoruz. Bunun için basit bir cam kap düzeneği kullanıyoruz ve Latin izlerini, sodyum hidroksit ile yaklaşık 60 °C sıcaklığa kadar hafifçe karıştırılarak ve ısıtılarak aşındırıyoruz. Aşındırma işlemi, farklı gözenek boyutlarında gözenekler elde etmek için yaklaşık bir saatten birkaç saate kadar sürmektedir.

Burada artık iki bitmiş ürünümüz var; kalıplanmış hücre çipinin arkasında mikro gözenekli membranı bulunan ısıtılmış ve besleme hatları döşenmiş hücre çipi. Ve sol elimde ise termoform edilmiş ince duvarlı esnek hücre çipi. Hücre kültüründe kullanmadan önce, bunlar gama radyasyonu ile temizlenir ve sterilize edilir.