Nanoholes och Nanoparticles: Applikationer till Biomedicalen Microdevices

ProfessorBonnis Grå färg, Direktör, Microinstrumentation Laboratorium; Skola av att Iscensätta Vetenskap, den Simon Fraser Universitetar, Kanada
Motsvarande författare: bgray@sfu.ca

Biomedicalmicrodevices inkluderar några miniaturized apparater eller system för biomedical eller biologiska applikationer, från enkla avkännare för att övervaka en singel som är biologisk, till komplex microslutsummaanalys eller, labb-på-en-gå i flisor instrumenterar som integrerar multipellaboratoriumet fungerar samman med microfluidic tar prov behandlig. Biomedicalmicrodevicen och system som forskning är ett spännande mång--disciplinärt, sätter in skärande iscensätta, fysik, kemi, nanotechnology och bioteknik.

Micromachining som baseras ursprungligen i den microelectronic branschen, bildar fundamentet för detta spännande sätter in, som biosensors, fluid transport för microchannel, och andra mikromekaniska, optiska, kemiska och fluidic delar fabriceras i, och integrerat för applikationer som spänner från övervakningbiofluid, jämnar och diagnos för sängsidofor till att studera produktion för singelcellantikropp. Dessutom kan micromachining kombineras med nanostructures eller nanomaterials för att resultera i ny teknik och tekniker som fortsätter till för- sätta in i ny väg.

Det Microinstrumentation Labbet (µiL) på den Simon Fraser Universitetar (SFU), under riktningen av Bonnie Grå färg för Professorn, framkallar en bred variation av biomedicalmicrodevicen och systemteknologier och tekniker. Används konventionell silikon för Stunder fortfarande, har micromachining av polymrer och exponeringsglas tagit centrerar arrangerar drivande vid applikationer i biomedicine och biologi.

Polymrer kan användas för den högt böjliga microinstrumentationen, som kan att inordna sig till förkroppsliga, eller annan ytbehandlar, det är optiskt genomskinliga, biocompatible, med billig prototyping och lätt micropatterning (e.g., micromolding uv-ljus photopatterning). Exponeringsglas är på motsvarande sätt optiskt genomskinligt och biocompatible och gör en utmärkt substrate för polymermicrostructures.

Forskare på det Microinstrumentation Labbet (µiL) framkallar microfluidic system för fristående plötslig-tillsammans polymer med böjlig elektronisk interconnect och ombord microactuators för micropumps och ventiler. Tunna Stunder filmar belägga med metall-på-polymer tekniker har lyckat visats för den elektroniska sändningen1, another att närma sig undviker mekanisk materialmismatch, genom att använda hybrid- kombinationer av att isolera polymrer med ledande nanocompositepolymrer (C-NCPs). Isolerar böjliga polymrer för Stunder naturligt elektriskt och att föra nanoparticles som tillfogas till ett polymermatrisresultat i ledning, när perkoleringingången har netts2.

Det Microinstrumentation Labbet (µiL) framkallar nya tekniker till färdiga funktionella system för micropatternen genom att använda hybrid- kombinationer av att föra och nonconducting polymrer (Figurera 1). Förutom ledande polymrer kan magnetiska polymrer realiseras med tillägget av magnetiska nanoparticles till en böjlig polymermatris. Sådan magnetiska polymrer används av det Microinstrumentation Labbet (µiL) för att hjälpa i micro fixera-i-spela golfboll i hål gå i flisor-till-gå i flisor microassembly3eller på-gå i flisor fluid behandlig4.

Figurera 1. Den Böjliga ledande nanocompositepolymern inbäddad i en isolera böjlig polymer går runt stiger ombord för microfluidic del-.

Nanotechnology presenterar också i utvecklingen av nya biosensors som integreras med microfluidics på det Microinstrumentation Labbet (µiL). En ny avkännare baseras på ändringen i ljus överföring till och med en samling av nanoholes som att använda ytbehandlar plasmonresonans (SPR). En ytbehandlaplasmon är en vinka längs ha kontakt av en dielectric och en belägga med metall5, med en periodisk samling av nanoholes som förhöjer dramatiskt bestämda våglängder av överförda ljusa stunder som görar smal andra6.

Avkännare för Överföring SPR kan användas för att avkänna ändringar in för att ytbehandla kemi, liksom adsorptionen av biologisk art till belägga med metallnanoholen ytbehandlar och att resultera i en förskjutning i våglängden som ytbehandla på plasmons upphetsar och nå en höjdpunkt av överföring. Genom att integrera nanoholesamlingarna med microfluidics, tar prov kan lätt flödas förbi avkännaren7 (Figurera 2).

Figurera 2. Top besegrar fotograferar av bifogad microchannel med inbyggt plötslig-i-förlägger interconnect strukturerar och guld- nanoholesamling. Inlägg visar att ett mikroskop för närbildscanningelektron avbildar av en nanoholesamling med period = 500 nm.

Dessutom fångar forskare för det Microinstrumentation Labbet (µiL) stora samlingar av individceller för att övervaka svar för singelcellantikropp. Antikroppar som emanating från varje cell, fäster till närgränsande SPR-avkännare, en per cellen som resulterar i ändringar ytbehandla in, den plasmonutvecklingen och överföringen. Detta samarbete between iscensätter, fysiker, kemister, och immunologists använder microfluidics, och nanotechnology som ska hjälpas att förstå immunological, bearbetar till och med realtidsövervakning av individceller.

Förutom avkännaren för SPR-nanoholesamling används nanotechnology och microfabricationen gemensamt av forskare för det Microinstrumentation Labbet (µiL) för böjliga electroenzymatic avkännare för att övervaka revaglukos jämnar (Figurera 3)8, som är ungefärligt 1/40 av blodglukos jämnar, men kräver inte smärtsamt klämmer fast pittblodprovtagning. Avkännarna fabriceras på böjliga polymersubstrates som är passande för det att inplantera i kontaktlinser, med aktivelektroden ytbehandlar ändrat med kombinationer av nanostructured ytbehandlar, och enzymimmobilization av glukosoxidasen, som producerar ett elektroniskt, signalerar det är proportionell till jämn glukos.

Figurera 3. Böjlig guld--på-polymer electroenzymatic glukosavkännare.

Hänvisar till

1. J.N. Patel, B. Kaminska, B.L. Gråna, B.D. Utfärda utegångsförbud för, ”En sacrificial SU-8 maskerar för riktar metallization på PDMS”, Förar Journal över av Micromechanics och Microengineering, 19:11, 115014 (10pp), 2009.
2. A. Märker Khosla, B.L. Gråna, ”Förberedelsen, Karakteriseringen och Micromoulding av Mång--Walled Kol Nanotube Polydimethylsiloxane som Förar den Nanocomposite Polymern”, Material, 63:13 - 14, pp. 1203-1206 2009.
3. S. polydimethylsiloxane-stryker Jaffer, B.L. Gråna, D.G. Sahota, M.H. Sjoerdsma, ”den Mekaniska enheten och den magnetiska aktiveringen av komposit interconnects för microfluidic system”, Förfaranden av SPIE, Vol. 6886, Januari 2008, 12 sidor.
4. A. Khosla, B.L. Gråna, D.B. Leznoff, J. Herchenroeder, D. Mjölnare, ”Fabricering av inbyggda permanent micromagnets för microfluidic system” som accepteras till SPIE Västra Photonics, Januari 2010, San Jose.
5. R. belägger med metall Gordon, A.G. Brolo, K.L. Kavanagh, D. Sinton, J. Damm, ”Överenskommelse som den utöver det vanliga optiska rekvisitan av nanohole ställa i ordning in,” Fotoner, Vol. 2, pp. 15-18 2004.
6. T.W. Ebbesen, H.J. Lezec, H.F. Ghaemi, Thio T., P.A. Wolff, ”den Utöver det vanliga optiska överföringen till och med under-våglängd spela golfboll i hål samlingar,” Naturen, Vol. 391, pp. 667-669 1998.
7. S.M. Westwood, B.L. Gråna, S. Grist, K. Huffman, S. Jaffer, K.L. Kavanagh, ”Bifogade Microchannels för Polymer SU-8 med Interconnect och Nanohole Samlingar som en Optisk UpptäcktsApparat för Biospecies”, IEEE den 30th Ettårig växt som Iscensätter i Medicin och BiologiKonferensen, Vancouver, Augusti 2008, 4 sidor.
8. J. maskerar Patel, B. Kaminska, B.L. Gråna, B.D. Utfärda utegångsförbud för, ”SU-8 som ett avdragbart för pålitlig metallization på PDMS för enenzymatic glukosavkännare”, den Femte LandskampKonferensen på Microtechnologies i Medicin och Biologi, Quebec City, April 2009.

Ta Copyrightt på AZoNano.com, den ProfessorBonnis Grå färg (den Simon Fraser Universitetar)

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

Last Update: 13. June 2013 23:46

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