There is 1 related live offer.

Save 25% on magneTherm

Nanoholes en Nanoparticles: Toepassingen op Biomedische Microdevices

Professor Bonnis Gray, Directeur, Laboratorium Microinstrumentation; School van de Wetenschap van de Techniek, Simon Fraser University, Canada
Overeenkomstige auteur: bgray@sfu.ca

Biomedische microdevices omvatten om het even welke verkleinde apparaten of systemen voor biomedische of biologische toepassingen, van eenvoudige sensoren voor de controle van één enkele biologisch, aan complexe micro- totale analyse of laboratorium-op-a-spaander instrumenten die veelvoudige laboratoriumfuncties samen met microfluidic steekproefmanipulatie integreren. Biomedische microdevice en het systemenonderzoek zijn een opwindende multidisciplinaire gebieds snijdende techniek, een fysica, een chemie, een nanotechnologie en een biotechnologie.

Micromachining, oorspronkelijk in de micro-electronische industrie wordt gebaseerd, vormt de stichting voor dit opwindende gebied, waarin biosensors, microchannel het vloeibare vervoer, en andere micro- mechanische, optische, chemische, en fluidic componenten worden vervaardigd en voor toepassingen die zich van de controle van biofluid niveaus en bed zij snelle diagnose te het bestuderen van eencellige antilichamenproductie die geïntegreerd uitstrekken. Voorts kan het micromachining met nanostructures of nanomaterials worden gecombineerd om in nieuwe technologieën en technieken te resulteren die het gebied op nieuwe manieren blijven vooruitgaan.

Het Laboratorium Microinstrumentation (µiL) in Simon Fraser University (SFU), onder de richting van Professor Bonnie Gray, ontwikkelt een grote verscheidenheid van biomedische microdevice en systeemtechnologieën en technieken. Terwijl het conventionele silicium nog aangewend die is, heeft het micromachining van polymeren en glas centrumstadium genomen door toepassingen in biogeneeskunde en biologie wordt gedreven.

De Polymeren kunnen voor hoogst flexibele microinstrumentation die met het lichaam of andere oppervlakten kan in overeenstemming zijn, dat optisch transparant zijn, biocompatibel worden aangewend, met goedkope prototyping en het gemakkelijke micropatterning (b.v., het micromolding, uv-lichte photopatterning). Het Glas is zo ook optisch transparant en biocompatibel, en maakt een uitstekend substraat voor polymeermicrostructuren.

De Onderzoekers bij Laboratorium Microinstrumentation (µiL) ontwikkelen onverwacht-samen free-standing polymeer de microfluidic systemen met flexibele elektronisch en microactuators aan boord voor micropumps en kleppen onderling verbinden. Terwijl dunne film de metaal-op-polymeer technieken met succes voor het elektronische verpletteren zijn aangetoond1, vermijdt een andere benadering mechanische materialenwanverhouding door hybride combinaties aan te wenden van het isoleren van polymeren met geleidende nanocompositepolymeren (c-NCPs). Terwijl isoleren de flexibele polymeren inherent elektrisch, leiden nanoparticles toegevoegd aan een resultaat van de polymeermatrijs in geleiding zodra de filtreringsdrempel is bereikt2.

Het Laboratorium Microinstrumentation (µiL) ontwikkelt nieuwe technieken aan micropattern volledige functionele systemen gebruikend hybride combinaties het leiden en niet-geleidende polymeren (Figuur 1). Naast geleidende polymeren, kunnen de magnetische polymeren met de toevoeging van magnetische nanoparticles aan een flexibele polymeermatrijs worden gerealiseerd. Dergelijke magnetische polymeren worden aangewend door Microinstrumentation Lab (µiL) voor het bijwonen in micro- pin-in-gat spaander-aan-spaander micro-assemblage3, of op-spaander vloeibare manipulatie4.

Figuur 1. Flexibel geleidend nanocompositepolymeer ingebed in een isolerende flexibele raad van de polymeerkring voor microfluidic component.

De Nanotechnologie komt ook in de ontwikkeling van nieuwe die biosensors voor met microfluidics bij Laboratorium Microinstrumentation wordt geïntegreerd (µiL). Één nieuwe sensor is gebaseerd op de wijziging in lichte transmissie door een serie van nanoholes die oppervlakteplasmon resonantie gebruiken (SPR). Oppervlakteplasmon is een golf langs de interface van diëlektrisch en een metaal5, met een periodieke serie van nanoholes die dramatisch bepaalde golflengten van overgebracht licht verbeteren terwijl het verminderen van anderen6.

De sensoren van de Transmissie SPR kunnen worden aangewend om veranderingen in oppervlaktechemie, zoals de adsorptie van te ontdekken biologische species aan de metaal nanohole oppervlakte, resulterend in een verschuiving in golflengte waarbij oppervlakteplasmons en piek van transmissie opwekken. Door de nanoholeseries met microfluidics te integreren, kunnen de steekproeven gemakkelijk voorbij de sensor (7 Figuur 2) worden gestroomd.

Figuur 2. Top Down foto van ingesloten microchannel met geïntegreerde onverwacht-in-plaats verbindt structuren en gouden nanoholeserie onderling. Het bijvoegsel toont een de elektronenmicroscoopbeeld van het close-upaftasten van een nanoholeserie met periode = 500 NM.

Voorts sluiten de onderzoekers van het Laboratorium Microinstrumentation (µiL) grote series van individuele cellen op om eencellige antilichamenreactie te controleren. De Antilichamen die van elke cel afkomstig zijn maken aan aangrenzende SPR sensoren, per cel vast, resulterend in veranderingen in oppervlakteplasmon generatie en transmissie. Deze samenwerking tussen ingenieurs, fysici, chemici, en immunologen wendt microfluidics en nanotechnologie aan helpen immunologische processen door toezicht in real time op individuele cellen begrijpen.

Naast de SPR nanohole seriesensor, worden de nanotechnologie en microfabrication gezamenlijk aangewend door Microinstrumentation Lab (µiL) onderzoekers voor flexibele electroenzymatic sensoren voor de controle van de niveaus van de scheurglucose (Figuur 3)8, die zijn ongeveer 1/40 van de niveaus van de bloedglucose maar geen pijnlijke het bloedbemonstering van de speldprik vereisen. De sensoren worden vervaardigd op flexibele polymeersubstraten geschikt voor inplanting in contactlenzen, met actieve die elektrodenoppervlakten met combinaties worden gewijzigd van nanostructured oppervlakten en enzymimmobilisatie van glucoseoxydase, die een elektronisch signaal veroorzaakt dat aan glucoseniveau evenredig is.

Figuur 3. De Flexibele sensoren van de gouden-op-polymeer electroenzymatic glucose.

Verwijzingen

1. J.N. Patel, B. Kaminska, B.L. Grijs, B.D. Poorten, een „offermasker su-8 voor directe metallisering op PDMS“, Dagboek van Micromechanics en Microengineering, 19:11, 115014 (10pp), 2009.
2. A. Khosla, B.L. Grijs, „Voorbereiding, Karakterisering, en Micromoulding van multi-Ommuurde Koolstof Nanotube die Polydimethylsiloxane Polymeer Nanocomposite Leiden“, de Brieven van Materialen, 63:13 - 14, blz. 1203-1206, 2009.
3. S. Jaffer, B.L. Grijs, D.G. Sahota, M.H. Sjoerdsma, „Mechanische assemblage en de magnetische aandrijving van polydimethylsiloxane-ijzersamenstelling verbindt voor microfluidic systemen onderling“, Werkzaamheden van SPIE, volume 6886, Januari 2008, 12 pagina's.
4. A. Khosla, B.L. Gray, D.B. Leznoff, J. Herchenroeder, D. Miller, „Vervaardiging van geïntegreerde permanente micromagnets voor microfluidic systemen“, toegelaten aan SPIE Photonics het Westen, Januari 2010, San Jose.
5. R. Gordon, A.G. Brolo, K.L. Kavanagh, D. Sinton, J. Pond, „Begrijpend de buitengewone optische eigenschappen van nanoholeseries in metalen,“ Fotonen, volume 2, blz. 15-18, 2004.
6. T.W. Ebbesen, H.J. Lezec, H.F. Ghaemi, T. Thio, P.A. Wolff, „Buitengewone optische transmissie door de series van het sub-golflengtegat,“ Aard, volume 391, blz. 667-669, 1998.
7. S. Sloot M. Westwood, B.L. Gray, S. Grist, K. Huffman, S. Jaffer, K.L. Kavanagh, „Polymeer su-8 Microchannels met Interconnect en Series Nanohole als Optisch Apparaat van de Opsporing voor Biospecies“, de Jaarlijkse Techniek van IEEE dertigste in Geneeskunde en de Conferentie van de Biologie, Vancouver, Augustus 2008, 4 pagina's in.
8. J. maskeert Patel, B. Kaminska, B.L. Gray, B.D. Gates, „su-8 als schil-weg voor betrouwbare metallisering op PDMS voor een elektro-enzymatische glucosesensor“, Vijfde Internationale Conferentie over Microtechnologies in Geneeskunde en Biologie, de Stad van Quebec, April 2009.

Copyright AZoNano.com, Professor Bonnis Gray (Simon Fraser University)

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

Last Update: 13. June 2013 23:06

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