Глядя на будущее производства микроорганической электроники, Мохаммад Реза Абидиан, доцент биомедицинской инженерии в Университете Хьюстона, Калленовский инженерный колледж, видит их потенциал для использования в гибкой электронике и биоэлектронике с помощью многофотонных 3D-принтеров. В новейшей статье его исследовательской группы рассматриваются возможности этой технологии. «Многофотонная литография органических полупроводниковых устройств для 3D-печати гибких электронных схем, биосенсоров и биоэлектроники» была опубликована в Интернете в Advanced Materials. За последние несколько лет 3D-печать электроники стала многообещающей технологией из-за ее потенциального применения в новых областях, таких как наноэлектроника и нанофотоника. Среди технологий 3D-микрообработки многофотонная литография (MPL) считается самой современной среди методов микрообработки с настоящими возможностями 3D-производства, превосходным уровнем пространственного и временного контроля и универсальностью светочувствительных материалов, в основном состоящих из акрилата. полимеры/мономеры или фоторезисты на эпоксидной основе.

«В этой статье мы представили новую светочувствительную смолу, легированную органическим полупроводниковым материалом (ОС), для изготовления высокопроводящих трехмерных микроструктур с высококачественными структурными характеристиками с помощью процесса MPL», — сказал Абидиан. Они показали, что процесс изготовления может быть выполнен на стекле и гибкой подложке из поли(диметилсилозана). Они продемонстрировали, что добавление в смолу всего лишь 0,5 мас.% OS заметно увеличивает электропроводность печатного органического полупроводникового композитного полимера более чем на 10 порядков. «Отличная электропроводность может быть объяснена присутствием ОС в сшитых полимерных цепях, что обеспечивает как ионные, так и электронные пути проводимости вдоль полимерных цепей», — сказал Абидиан. Чтобы продемонстрировать потенциальные электронные приложения на основе композитной смолы OS, его команда изготовила различные микроэлектронные устройства, в том числе микропечатную плату, которая содержит различные электрические элементы и набор микроконденсаторов. Трехмерная биопечать органических полупроводниковых микроустройств на основе MPL имеет потенциал в биомедицинских приложениях, включая тканевую инженерию, биоэлектронику и биосенсоры. Команда Абидиана успешно внедрила биоактивные молекулы, такие как ламинин и глюкозооксидаза, в составные микроструктуры OS (OSCM). Чтобы подтвердить, что биоактивность ламинина сохраняется на протяжении всего процесса MPL, первичные эндотелиальные клетки мыши культивировали на композитных микроструктурах OS. Клетки, высеянные на OSCM с включением ламинина, демонстрировали признаки прилипания к субстрату, пролиферации и повышенной выживаемости. «Мы также оценили биосовместимость композитных структур ОС путем культивирования лимфоцитов, а именно селезеночных Т-клеток и В-клеток, на изготовленных поверхностях и сравнили их с контрольными поверхностями. После семи дней культивирования композитные полимеры ОС не вызывали гибели клеток. с примерно 94-процентной жизнеспособностью клеток по сравнению с контрольными поверхностями», — сказал Абидиан. «Кроме того, было также изучено потенциальное влияние композитных полимеров OS на активацию клеток. После семи дней культивирования не было обнаружено существенной разницы в экспрессии маркеров активации на лимфоцитах между композитными структурами OS и контрольными поверхностями». Наконец, Абидиан предложил безмасочный метод, основанный на MPL, для изготовления биоэлектроники и биосенсоров. Они изготовили биосенсор глюкозы, похожий на нейронные электроды мичиганского типа. Глюкозооксидаза, фермент для специфического распознавания глюкозы, была инкапсулирована в отвержденные композитные микроэлектроды OS с помощью процесса MPL. Биосенсор представляет собой высокочувствительную платформу для измерения уровня глюкозы с почти в 10 раз более высокой чувствительностью по сравнению с предыдущими биосенсорами глюкозы. Кроме того, этот биосенсор показал превосходную специфичность и высокую воспроизводимость. «Мы ожидаем, что представленные композитные смолы OS, совместимые с MPL, проложат путь к производству мягких, биоактивных и проводящих микроструктур для различных приложений в новых областях гибкой биоэлектроники, биосенсоров, наноэлектроники, органов-на-чипах и иммунных клеток. терапии»— сказал Абидян.

Источник