'유기 전자'의 3D 프린팅

'유기 전자'의 3D 프린팅
다광자 3D 프린터를 통한 생체 전자공학에 사용하기 위한 마이크로 규모의 유기 전자 장치
날짜:
2022년 6월 24일
원천:
휴스턴 대학교
요약:
연구 그룹은 다광자 3D 프린터를 통해 생체 전자공학에 사용하기 위한 마이크로 규모의 유기 전자 제품의 잠재적인 생산을 탐구했습니다.

마이크로스케일 유기 전자 생산의 미래를 볼 때 휴스턴 대학 컬렌 공과 대학의 생물 의학 공학 부교수인 Mohammad Reza Abidian은 다중 광자 3- D프린터.

그의 연구 그룹의 최신 논문은 그 기술의 가능성을 조사합니다. "플렉서블 전자 회로, 바이오센서 및 바이오일렉트로닉스의 3D 인쇄를 위한 유기 반도체 장치의 다중 광자 리소그래피"가 Advanced Materials에 온라인으로 게재되었습니다.

지난 몇 년 동안 전자공학의 3D 프린팅은 나노전자공학 및 나노광자공학과 같은 신흥 분야에서의 잠재적 응용으로 인해 유망한 기술이 되었습니다. 3D 미세가공 기술 중 MPL(Multiphoton lithography)은 진정한 3D 제작 능력, 우수한 수준의 공간적, 시간적 제어, 대부분이 아크릴레이트계로 구성된 감광성 재료의 다양성을 갖춘 미세가공 방법 중 최신 기술로 간주됩니다. 폴리머/단량체 또는 에폭시 기반 포토레지스트.

"이 논문에서 우리는 MPL 공정을 통해 고품질 구조적 특징을 갖는 고도로 전도성인 3D 미세구조를 제조하기 위해 유기 반도체 재료(OS)로 도핑된 새로운 감광성 수지를 소개했습니다."라고 Abidian은 말했습니다.

그들은 제조 공정이 유리와 유연한 기판 폴리(디메틸실로산)에서 수행될 수 있음을 보여주었습니다. 그들은 수지에 0.5wt%의 낮은 OS를 로딩하는 것이 인쇄된 유기 반도체 복합 폴리머의 전기 전도도를 10배 이상으로 현저하게 증가시킨다는 것을 입증했습니다.

Abidian은 "훌륭한 전기 전도도는 가교된 폴리머 사슬에 OS가 존재하기 때문에 가능하며 폴리머 사슬을 따라 이온 및 전자 전도 경로를 제공합니다"라고 말했습니다.

OS 복합 수지를 기반으로 한 잠재적 전자 응용 프로그램을 보여주기 위해 그의 팀은 다양한 전기 요소로 구성된 마이크로 인쇄 회로 기판과 마이크로 커패시터 어레이를 포함한 다양한 마이크로 전자 장치를 제작했습니다.

MPL을 기반으로 하는 유기 반도체 마이크로 디바이스의 3차원 바이오프린팅은 조직 공학, 바이오일렉트로닉스 및 바이오센서를 포함한 바이오메디컬 응용 분야에서 잠재력이 있습니다. Abidian의 팀은 라미닌 및 포도당 산화효소와 같은 생체 활성 분자를 OS 복합 미세 구조(OSCM)에 성공적으로 통합했습니다. 전체 MPL 과정에서 라미닌의 생리활성이 유지되었음을 확인하기 위해 OS 복합 미세구조에서 1차 마우스 내피 세포를 배양했습니다. 라미닌 통합 OSCM에 시드된 세포는 기질에 대한 부착, 증식 및 향상된 생존의 증거를 표시했습니다.

"우리는 또한 제작된 표면에서 림프구, 즉 비장 T-세포와 B-세포를 배양하여 OS 복합 구조의 생체 적합성을 평가하고 대조군 표면과 비교했습니다. 배양 7일 후에 OS 복합 중합체는 세포 사멸을 유도하지 않았습니다. 대조 표면에 비해 약 94%의 세포 생존율을 보입니다."라고 Abidian은 말했습니다. "또한 OS 복합 중합체가 세포 활성화에 미치는 잠재적 영향도 연구했습니다. 배양 7일 후에 OS 복합 구조와 대조군 표면 사이의 림프구에 대한 활성화 마커의 발현에는 유의한 차이가 없었습니다."

마지막으로 Abidian은 생체 전자 및 바이오 센서 제작을 위해 MPL에 기반한 마스크 없는 방법을 제안했습니다. 그들은 미시간 스타일의 신경 전극과 유사한 포도당 바이오센서를 제작했습니다. 포도당의 특이적인 인식을 위한 효소인 포도당 산화효소는 MPL 과정을 통해 응고된 OS 복합 미세전극 내에 캡슐화되었다. 바이오센서는 이전의 포도당 바이오센서에 비해 거의 10배 더 높은 감도를 가진 고감도 포도당 감지 플랫폼을 제공했습니다. 또한, 이 바이오센서는 우수한 특이성과 높은 재현성을 나타냈다.

"우리는 제시된 MPL 호환 OS 복합 수지가 유연한 생체 전자 공학, 바이오 센서, 나노 전자 공학, 오르간 온 칩 및 면역 세포의 신흥 분야에서 다양한 응용 분야를 위한 부드럽고 생체 활성이며 전도성인 미세 구조의 생산을 향한 길을 열 것으로 기대합니다. 치료법." 아비디안이 말했다

이 논문의 공동 저자에는 전 대학원생인 Omid Dadras-Toussi와 Milad Khorrami가 있습니다. 및 박사후 연구원 Anto Sam Crosslee Louis Sam Titus. Abidian은 이 연구에 대한 그의 학생들의 작업을 칭찬하고 Dadras-Toussi가 이번 달에 연간 매출이 300억 달러인 S&P 100 기업인 Medtronic에서 새 직장을 시작할 것이라고 말했습니다.