Mikrofabrikation av Chip-storlek Byggnadsställningar för tredimensionell cellodling

Summary

Vi presenterar två processer för mikrofabrikationslaboratorier av porösa polymera marker för tredimensionell cellodling. Den första är varmpressning kombineras med en lösningsmedelsångor svetsning. Den andra använder en nyligen utvecklad microthermoforming processen kombinerat med ion spåret teknik som leder till en betydande förenkling av tillverkningen.

Abstract

Använda mikrofabrikation teknik är en förutsättning för att skapa byggnadsställningar av reproducerbar geometri och jämn kvalitet för tredimensionell cellodling. Dessa teknologier erbjuder ett brett spektrum av fördelar inte bara för tillverkning, utan också för olika tillämpningar. Storleken och formen på bildade cell kluster kan påverkas av den exakta och reproducerbara arkitektur mikrofabricerade schavotten och därför kan spridningen väglängd av näringsämnen och gaser vara controlled.1 Detta är utan tvekan ett användbart verktyg för att förhindra apoptos och nekros av celler på grund av en otillräcklig näring och gasförsörjning eller borttagning av cellulära metaboliter.

Vår polymer-chip, så kallade CellChip har det yttre dimensionerna 2 x 2 cm med en central mikrostrukturerad område. Detta område är indelat i en rad upp till 1156 microcontainers med en typisk dimension av 300 m kant längd för kubiska design (CP-eller CF-chip) eller 300 m diameter och djup för de runda design (r-chip). 2

Hittills har varmpressning eller mikro formsprutning (i kombination med efterföljande mödosamma bearbetning av de delar) som används för tillverkning av mikrostrukturerad chips. I grunden är mikro formsprutning en av de enda polymerbaserade replikering tekniker som, hittills, har kapacitet för massproduktion av polymerer microstructures.3 Men båda teknikerna har vissa oönskade begränsningar på grund av behandlingen av en trögflytande polymer smälter med den generation av mycket tunna väggar eller integrerade genom hål. I händelse av CellChip, tunn botten skikt är nödvändiga för att perforera polymer och ge små porer definierade storlek att förse cellerna med odlingsmedium t.ex. genom mikroflödessystem perfusion av behållarna.

För att övervinna dessa begränsningar och att minska tillverkningskostnaderna har vi utvecklat en ny microtechnical tillvägagångssätt på grundval av en ned-skalas varmformning process. För tillverkning av mycket poröst och tunnväggiga polymer marker använder vi en kombination av tunga joner bestrålning microthermoforming och spår etsning. I denna så kallade "SMART"-processen (substrat Ändring och replikering av Varmformning) tunn polymerfilm bestrålas med energiska tunga projektiler av flera hundra MeV att införa så kallade "latenta spår" Därefter är filmen i ett gummi elastiskt tillstånd formats till tre dimensionella delar utan att ändra eller glödgning spåren. Efter formningsprocessen, omvandlar selektivt kemisk etsning slutligen spår i cylindriska porer justerbar diameter.

Protocol

Process Sekvens # 1: varmpressning, maskinbearbetning och lösningsmedel Ångor Svetsning Den CellChip i kubik design är replikeras av varmpressning eller mikro formsprutning. För detta använder vi en micromachined mässing form med inversen geometri chip. Behållarna – ordnade i ett regelbundet utbud av upp till 1156 containers – har en kubisk design med en kant längd av 300 ìm. För varmpressning är replikering process som utförs på en konventionell WUM02 (Jenoptik Mikrotechnik, Tysk…

Discussion

Även etablerade metoder av polymera microreplication, såsom mikro formsprutning eller varmpressning, lämpar sig för framställning mikrostrukturer är de inte riktigt effektiva i att producera mikrostrukturer med en integrerad och mycket kontrollerad porositet, som behövs för CellChip. Skrymmande strukturer kräver t.ex. kostsamma bearbetning för att minska väggtjockleken för en efterföljande laserperforering eller väggar måste vara helt ersättas av spår-etsade membran. SMART är ett nytt och lovande teknik som kan lösa dessa…