Nanoholes e Nanoparticles: Aplicações a Microdevices Biomedicável

Cinza do Professor Bonnis, Director, Laboratório de Microinstrumentation; Escola da Ciência de Engenharia, Universidade de Simon Fraser, Canadá
Autor Correspondente: bgray@sfu.ca

Os microdevices Biomedicáveis incluem todos os dispositivos ou sistemas miniaturizados para aplicações biomedicáveis ou biológicas, dos sensores simples para monitorar um único biológico, aos micro instrumentos totais complexos da análise ou da laboratório-em-um-microplaqueta que integram funções múltiplas do laboratório junto com a manipulação microfluidic da amostra. A pesquisa Biomedicável do microdevice e dos sistemas é uma engenharia de cruzamento, uma física, uma química, uma nanotecnologia e uma biotecnologia do campo multidisciplinar emocionante.

Micromachining, baseado originalmente na indústria micro-electrónica, forma a fundação para este campo emocionante, em que os biosensors, o transporte fluido do microcanal, e outros micro componentes mecânicos, ópticos, químicos, e fluidic são fabricados e integrados para as aplicações que variam dos níveis do biofluid da monitoração e do diagnóstico rápido lateral da base a estudar a única produção do anticorpo da pilha. Além Disso, micromachining pode ser combinado com os nanostructures ou os nanomaterials para conduzir às novas tecnologias e às técnicas que continuam a avançar o campo em maneiras novas.

O Laboratório de Microinstrumentation (µiL) na Universidade de Simon Fraser (SFU), sob a direcção do Professor Bonnie Cinzento, desenvolve uma grande variedade de microdevice e tecnologias e técnicas biomedicáveis de sistema. Quando o silicone convencional for empregado ainda, micromachining dos polímeros e do vidro tomou o lugar central conduzido por aplicações na biomedicina e na biologia.

Os Polímeros podem ser empregados para o microinstrumentation altamente flexível que pode se conformar ao corpo ou outro surge, de que são óptica transparentes, biocompatible, com prototipificação barata e micropatterning fácil (por exemplo, micromolding, uv-luz que photopatterning). O Vidro é similarmente óptica transparente e biocompatible, e faz uma carcaça excelente para microestrutura do polímero.

Os Pesquisadores no Laboratório de Microinstrumentation (µiL) estão desenvolvendo sistemas microfluidic do polímero autônomo da pressão-junto com interconexão eletrônica flexível e microactuators a bordo para micropumps e válvulas. Quando as técnicas do metal-em-polímero do filme fino forem demonstradas com sucesso para o roteamento eletrônico1, uma outra aproximação evita a má combinação mecânica dos materiais empregando combinações híbridas de polímeros de isolamento com os polímeros condutores do nanocomposite (C-NCPs). Quando flexíveis os polímeros são inerente electricamente isolar, conduzindo os nanoparticles adicionados a um resultado da matriz do polímero na condução uma vez que o ponto inicial da infiltração foi alcançado2.

O Laboratório de Microinstrumentation (µiL) está desenvolvendo técnicas novas aos sistemas funcionais completos do micropattern usando combinações híbridas de condução e de polímeros não condutores (Figura 1). Além do que polímeros condutores, os polímeros magnéticos podem ser realizados com a adição de nanoparticles magnéticos a uma matriz flexível do polímero. Tais polímeros magnéticos são empregados pelo Laboratório de Microinstrumentation (µiL) para ajudar no micro microconjunto da microplaqueta-à-microplaqueta do Peg-em-furo3, ou pela manipulação do líquido da em-microplaqueta4.

Figura 1. polímero condutor Flexível do nanocomposite encaixado em uma placa de circuito flexível de isolamento do polímero para o componente microfluidic.

As características da Nanotecnologia igualmente na revelação de biosensors novos integraram com o microfluidics no Laboratório de Microinstrumentation (µiL). Um sensor novo é baseado na alteração na transmissão clara com uma disposição de nanoholes usando a ressonância de superfície do plasmon (SPR). Um plasmon de superfície é uma onda ao longo da relação de um dielétrico e de um metal5, com uma disposição periódica de nanoholes que aumentam dramàtica determinados comprimentos de onda da luz transmitida ao atenuar outro6.

Os sensores da Transmissão SPR podem ser empregados para detectar mudanças na química de superfície, tal como a adsorção de uma espécie biológica à superfície do nanohole do metal, tendo por resultado uma SHIFT no comprimento de onda em que os plasmons de superfície excitam e pico da transmissão. Integrando as disposições do nanohole com microfluidics, as amostras podem facilmente ser fluídas após o sensor7 (Figura 2).

Figura 2. Da Parte Superior fotografia para baixo de microcanal incluido com estruturas da interconexão do pressão-em-lugar e disposição integradas do nanohole do ouro. Inserir mostra uma imagem do microscópio de elétron da exploração do close-up de uma disposição do nanohole com período = 500 nanômetro.

Além Disso, os pesquisadores do Laboratório de Microinstrumentation (µiL) estão prendendo grandes disposições de pilhas individuais para monitorar a única resposta do anticorpo da pilha. Anticorpos que emanam de cada anexo aos sensores adjacentes de SPR, um da pilha pela pilha, tendo por resultado mudanças na geração e na transmissão de superfície do plasmon. Esta colaboração entre coordenadores, físicos, químicos, e imunologista emprega o microfluidics e a nanotecnologia para ajudar a compreender processos imunológicos com a monitoração de tempo real de pilhas individuais.

Além do que o sensor da disposição do nanohole de SPR, a nanotecnologia e o microfabrication são empregados comum por pesquisadores do Laboratório de Microinstrumentation (µiL) para sensores electroenzymatic flexíveis para monitorar níveis da glicose do rasgo (Figura 3)8, que são aproximadamente 1/40 de níveis da glicemia mas não exigem a amostra dolorosa do sangue da picada do pino. Os sensores são fabricados nas carcaças flexíveis do polímero apropriadas para a implantação em lentes de contacto, com as superfícies activas do eléctrodo alteradas com combinações de superfícies e de imobilização nanostructured da enzima da oxidase de glicose, que produz um sinal eletrônico que seja proporcional ao nível da glicose.

Figura 3. sensores electroenzymatic da glicose do ouro-em-polímero Flexível.

Referências

1. J.N. Patel, B. Kaminska, B.L. Cinzento, B.D. Porta, “Uma máscara SU-8 sacrificial para a metalização directa em PDMS”, Jornal da Micromecânica e Microengenharia, 19:11, 115014 (10pp), 2009.
2. A. Khosla, B.L. Cinzento, “Preparação, Caracterização, e Micromoulding do Carbono Multi-Murado Nanotube Polydimethylsiloxane que Conduz o Polímero de Nanocomposite”, Letras dos Materiais, 63:13 - 14, pp. 1203-1206, 2009.
3. S. Jaffer, B.L. Cinzento, D.G. Sahota, M.H. Sjoerdsma, “o conjunto Mecânico e a actuação magnética do composto do polydimethylsiloxane-ferro interconectam para sistemas microfluidic”, as Continuações de SPIE, Vol. 6886, Em janeiro de 2008, 12 páginas.
4. A. Khosla, B.L. Cinzento, D.B. Leznoff, J. Herchenroeder, D. Miller, “Fabricação dos micromagnets permanentes integrados para sistemas microfluidic”, aceitados ao Oeste de SPIE Photonics, Em janeiro de 2010, San Jose.
5. R. Gordon, A.G. Brolo, K.L. Kavanagh, D. Sinton, J. Lagoa, “Compreendendo as propriedades ópticas extraordinárias de disposições do nanohole nos metais,” Fotão, Vol. 2, pp. 15-18, 2004.
6. T.W. Ebbesen, H.J. Lezec, H.F. Ghaemi, T. Thio, P.A. Wolff, “transmissão óptica Extraordinária com as disposições do furo do secundário-comprimento de onda,” Natureza, Vol. 391, pp. 667-669, 1998.
7. O S.M. Westwood, B.L. Cinzento, S. Munição, K. Huffman, S. Jaffer, K.L. Kavanagh, “o Polímero SU-8 Encerrou Microcanal com a Interconexão e as Disposições de Nanohole como um Dispositivo de Detecção Óptico para Biospecies”, Engenharia Anual de IEEE a 30a na Medicina e a Conferência da Biologia, Vancôver, Em agosto de 2008, 4 páginas.
8. J. Patel, B. Kaminska, B.L. Cinzento, B.D. Porta, “SU-8 como uma máscara destacável para a metalização segura em PDMS para um sensor electro-enzimático da glicose”, a Quinta Conferência Internacional sobre Microtecnologia na Medicina e a Biologia, Cidade de Quebec, Em abril de 2009.

Copyright AZoNano.com, Professor Bonnis Cinzento (Universidade de Simon Fraser)

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

Last Update: 13. June 2013 23:36

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