Nanoholes および Nanoparticles: 生物医学的な Microdevices へのアプリケーション

Bonnis 教授の灰色、ディレクター、 Microinstrumentation の実験室; エンジニアリング科学の学校サイモン Fraser 大学、カナダ
対応する著者: bgray@sfu.ca

生物医学的な microdevices は microfluidic サンプル処理とともに多重実験室機能を統合する複雑なマイクロ総分析または実験室チップ器械に単一の生物的を監視するための簡単なセンサーからの生物医学的なか生物的アプリケーションのための小型化された装置かシステムを、含んでいます。 生物医学的な microdevice およびシステム研究はエキサイティングで学際的なフィールド横断工学、物理学、化学、ナノテクノロジーおよび人間工学です。

最初にマイクロエレクトロニック企業で基づく Micromachining は、バイオセンサー、マイクロチャンネルの流動輸送および他のマイクロ機械、光学、化学の、および流体のコンポーネントがモニタリングの biofluid のレベルおよびベッドの側面の急速な診断から単一セルの抗体の生産の調査まで及ぶアプリケーションのために製造され、統合されるこのエキサイティングなフィールドのための基礎を形作ります。 なお、 micromachining は nanostructures か nanomaterials と新しい方法でフィールドを進め続ける技術および新技術で起因するために結合することができます。

サイモン Fraser 大学の Microinstrumentation の実験室 (µiL) は (SFU)教授の指揮の Bonnie Gray、いろいろ生物医学的な microdevice およびシステム技術および技術開発します。 慣習的なケイ素がまだ用いられる間、ポリマーおよびガラスの micromachining は生物医学および生物学のアプリケーションによって運転されて注目を集めました。

ポリマーはボディか他の表面に合致できる非常に適用範囲が広い microinstrumentation それのためにです安価なプロトタイピングおよび容易な micropatterning と光学的に透過、 biocompatible、用いることができます (例えば、の photopatterning 紫外線ライト micromolding)。 ガラスは同様に光学的に透過および biocompatible、ポリマー微細構造のための優秀な基板を作ります。

Microinstrumentation の実験室 (µiL) の研究者は適用範囲が広い電子相互接続の支えがないスナップ一緒ポリマー microfluidic システムおよび micropumps および弁のための内蔵 microactuators を開発しています。 電子経路指定のための薄膜金属ポリマー技術が正常に示される間1、別のアプローチは伝導性の nanocomposite ポリマー (C-NCPs) と絶縁ポリマーのハイブリッド組合せを用いることによって機械材料の不適当な組み合わせを避けます。 適用範囲が広い間ポリマーは濾過のしきい値が達されたら伝導のポリマーマトリックスの結果に追加される nanoparticles を行なう本来電気で絶縁です2

Microinstrumentation の実験室 (µiL) は (図 1) のハイブリッド組合せを使用して micropattern の完全な機能システムに新しい技術を行なうことおよび非電導ポリマー開発しています。 伝導性ポリマーに加えて、磁気ポリマーは適用範囲が広いポリマーマトリックスへの磁気 nanoparticles の付加と実現することができます。 そのような磁気ポリマーはマイクロ止め釘穴チップにチップ超小型組立の援助のための Microinstrumentation の実験室 (µiL)、またはオンチップ3液体処理によって用いられます4

microfluidic コンポーネントのための絶縁の適用範囲が広いポリマーサーキット・ボードで埋め込まれる図 1. 適用範囲が広い伝導性の nanocomposite ポリマー。

新しいバイオセンサーの開発のナノテクノロジーまた機能は Microinstrumentation の実験室 (µiL) で microfluidics と統合しました。 1 台の新しいセンサーは表面のプラズモン共鳴を使用して nanoholes のアレイによる光通信の修正に基づいています (SPR)。 表面のプラズモンは他を減少させている間劇的に透過光のある特定の波長を高める nanoholes の5定期的なアレイを用いる誘電体そして金属のインターフェイスに沿う波、です6

伝達 SPR センサーは表面のプラズモンが伝達のピーク刺激する波長のシフトに終って金属の nanohole の表面への生物的種の吸着のような表面化学の変更を、検出するために用いることができ。 microfluidics の nanohole のアレイの統合によって、サンプルはセンサー (図 2) を過ぎて7 容易に流れることができます。

図 2。 統合されたスナップ場所の相互接続の構造および金の nanohole のアレイを用いる閉鎖マイクロチャンネルの上の写真。 差込みはピリオドの nanohole のアレイのクローズアップの走査型電子顕微鏡の画像を = 500 nm 示します。

なお、 Microinstrumentation の実験室 (µiL) の研究者は単一セルの抗体の応答を監視するために個々のセルの大きいアレイを引っ掛けています。 表面のプラズモン生成および伝達の変更に終って各セル付加から隣接した SPR センサーに、セルごとの 1、出る抗体。 エンジニア、物理学者、化学者および免疫学者間のこの共同は個々のセルの実時間監視によって免疫学プロセスの理解を助けるように microfluidics およびナノテクノロジーを用います。

SPR の nanohole のアレイセンサーに加えて、ナノテクノロジーおよび microfabrication は血ブドウ糖のレベルのおよそ 1/40 であるが、苦痛なピン prick の血のサンプリングを必要としません破損のブドウ糖のレベルの監視8の適用範囲が広い electroenzymatic センサーのための Microinstrumentation の実験室 (µiL) の研究者によって共同で用いられます (図 3) は。 センサーはブドウ糖のレベルに比例している電気信号を作り出すブドウ糖酸化酵素の nanostructured 表面そして酵素の固定の組合せと修正されて実行中の電極の表面がコンタクトレンズの注入のために、適した適用範囲が広いポリマー基板で製造されます。

図 3. 適用範囲が広い金ポリマー electroenzymatic ブドウ糖センサー。

参照

1. J.N. Patel、 B. Kaminska、 B.L. Gray、 B.D. Gates、 「PDMS の直接メタライゼーションのための犠牲的な SU-8 マスク」、マイクロメカニクスのジャーナルおよび Microengineering、 19:11、 115014 (10pp)、 2009 年。
2. A. Khosla、 B.L. Gray、 「Nanocomposite ポリマー」を行なう複数の囲まれたカーボン Nanotube Polydimethylsiloxane の準備、性格描写および Micromoulding 材料の文字、 63:13 - 14、 PP。 1203-1206 2009 年。
3. S. Jaffer、 B.L. Gray、 D.G. Sahota、 M.H. Sjoerdsma、 「polydimethylsiloxane 鉄の合成物の機械アセンブリおよび磁気作動は microfluidic システムのために」、 SPIE の進行、 Vol. 6886、 2008 年の 12 ページ 1 月相互接続します。
4. A. Khosla、 B.L. Gray、 D.B. Leznoff、 J. Herchenroeder、 D. ミラー、 「SPIE Photonics の西に、 2010 年受け入れられる、 microfluidic システムのための統合された常置 micromagnets の製造」サンノゼ 1 月。
5. R. ゴードン、 A.G. Brolo、 K.L. Kavanagh、 D. Sinton、 J. Pond、 「金属の nanohole のアレイの異常な光学的性質を」、光子、 Vol. 2、 PP 理解します。 15-18、 2004 年。
6. T.W. Ebbesen、 H.J. Lezec、 H.F. Ghaemi、 T. Thio、 P.A. Wolff、 「副波長の穴のアレイによる異常な光学伝達」、性質、 Vol. 391、 PP。 667-669、 1998 年。
7. S.M. Westwood、 B.L. Gray、 S. Grist、 K. Huffman、 S. Jaffer、 K.L. Kavanagh は薬で Biospecies のための光学探知装置」、 IEEE の第 30 年次工学および生物学の会議、バンクーバー、 2008 年の 4 ページ 8 月として相互接続および Nanohole のアレイと、 「SU-8 ポリマーマイクロチャンネルを囲みました。
8. J. Patel、 B. Kaminska、 B.L. Gray、 B.D. Gates、 「エレクトロ酵素のブドウ糖センサーのための PDMS の信頼できるメタライゼーション」、薬の Microtechnologies の第 5 国際会議および生物学、ケベック、 2009 年 4 月のための剥せるマスクとして SU-8。

、版権 AZoNano.com Bonnis Gray (サイモン Fraser 大学) 教授

Date Added: Dec 13, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:20

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit