研究人員在新型醫(yī)療應(yīng)用的膠粘糖果上打印微電極

德國(guó)的研究人員使用膠粘熊不是作為零食，而是將微電極印刷到軟質(zhì)材料上，以便在醫(yī)療應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)更高的生物相容性。雖然他們最好的，因?yàn)榱餍械奶枪?，小熊軟糖發(fā)現(xiàn)了一個(gè)不同的使用作為與增加的生物相容性微電極，得益于研究人員運(yùn)輸?shù)聡?guó)慕尼黑理工大學(xué)。與德國(guó)ForschungszentrumJülich研究所的研究人員合作的一個(gè)團(tuán)隊(duì)成功地使用噴墨打印技術(shù)將微電極陣列連接到軟基質(zhì)上，包括粘性糖果。研究人員說(shuō)，這種方法比以往任何時(shí)候都更容易在醫(yī)學(xué)或生物學(xué)應(yīng)用中使用這種技術(shù)。“通常，微電極陣列是在潔凈室中用光學(xué)光刻制造的，我們有一段時(shí)間使用潔凈室制造的設(shè)備用于各種應(yīng)用 - 包括電化學(xué)傳感和體外芯片上細(xì)胞的刺激，”Bernhard Wolfrum，該設(shè)計(jì)新聞向大學(xué)的電氣，電子和計(jì)算機(jī)工程助理教授講解。

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他說(shuō)，這些陣列可用于多種應(yīng)用，包括，例如，檢測(cè)由神經(jīng)元或肌肉細(xì)胞中的活動(dòng)引起的電壓變化，以直接測(cè)量大腦或心臟中的電信號(hào)。

然而，雖然微電子傳感器已經(jīng)在醫(yī)學(xué)和實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用中使用多年，但它們通常由硬質(zhì)材料制成，例如硅。當(dāng)它們與活細(xì)胞接觸時(shí)，這是一個(gè)缺點(diǎn)。例如，在體內(nèi)，這些硬質(zhì)材料會(huì)引發(fā)炎癥或器官功能喪失。

“由于不同的應(yīng)用需要不同的設(shè)計(jì) - 涉及布局和材料 - 我們一直在尋找一些簡(jiǎn)單的制造工藝，可以很容易地進(jìn)行調(diào)整，而無(wú)需事先需要掩模生產(chǎn)，”Wolfrum解釋說(shuō)。

由于有興趣為軟水凝膠上的微電極陣列快速原型開(kāi)發(fā)快速廉價(jià)的工藝，研究人員使用高科技版噴墨打印機(jī)與碳基墨水一起打印電極。為了防止傳感器拾取雜散信號(hào)，他們使用了中性保護(hù)層，將它們添加到碳路徑中。

一只橡皮熊只是這項(xiàng)工作中使用的材料之一。其他包括聚二甲基硅氧烷或PDMS，它是一種柔軟的硅形式;瓊脂糖，一種用于生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的物質(zhì);和各種形式的明膠，其中包括一個(gè)首先融化然后允許硬化的橡皮熊。

“這項(xiàng)技術(shù)使我們能夠在各種軟基材(如水凝膠)上快速制作不同的碳基微電極陣列布局 - 這種方法不易使用傳統(tǒng)的微細(xì)加工，”Wolfrum說(shuō)。“此外，印刷方法可以在不事先制作光刻掩模的情況下輕松修改設(shè)計(jì)布局。”

團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的方法可以用于研究中的快速原型制作之外。Wolfrum說(shuō)，它還可以改變醫(yī)療患者的治療方式，允許使用柔軟的結(jié)構(gòu)來(lái)監(jiān)測(cè)體內(nèi)的神經(jīng)或心臟功能，甚至可以作為體內(nèi)起搏器。

研究人員表示，該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃繼續(xù)開(kāi)展更復(fù)雜的三維微電極陣列印刷工作。他們還計(jì)劃研究可印刷傳感器如何選擇性地對(duì)化學(xué)物質(zhì)起反應(yīng) - 不僅是電壓波動(dòng) - 以便為進(jìn)一步的研究提供信息。

“快速調(diào)整界面和材料的幾何布局的可能性可以幫助我們開(kāi)發(fā)更有效的細(xì)胞刺激和記錄設(shè)備，”Wolfrum說(shuō)。“除此之外，我們感興趣的[其他]方面之一是印刷3D刺激和記錄設(shè)備的開(kāi)發(fā)，其允許應(yīng)用超出通常用于細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的經(jīng)典平面結(jié)構(gòu)。”