Microfabrication der Chip-Größe Gerüste für die dreidimensionale Kultivierung der Zellen

Summary

Wir präsentieren zwei Prozesse für die Mikrofabrikation von porösen Polymer-Chips für dreidimensionale Zellkultivierung. Die erste ist Heißprägen mit einem Lösemitteldampf Schweißverfahren kombiniert. Die zweite nutzt ein neu entwickeltes microthermoforming Prozess mit Ionen-Track-Technologie führt zu einer wesentlichen Vereinfachung der Herstellung kombiniert.

Abstract

Mit Mikro-Herstellungsverfahren ist eine Voraussetzung für Gerüste reproduzierbarer Geometrie und konstante Qualität für dreidimensionale Zellkultivierung zu schaffen. Diese Technologien bieten ein breites Spektrum von Vorteilen nicht nur für die Fertigung, sondern auch für verschiedene Anwendungen. Die Größe und Form der gebildeten Zellhaufen kann durch die exakte und reproduzierbare Architektur des mikrofabrizierten Gerüst und damit die Verbreitung Weglänge von Nährstoffen und Gasen können controlled.1 werden Dies ist zweifellos ein nützliches Instrument zur Apoptose und Nekrose verhindern beeinflusst werden Zellen auf eine unzureichende Nährstoff-und Gasversorgung oder Entfernung von zellulären Metaboliten.

Unser Polymer-Chip, genannt CellChip hat die äußeren Abmessungen von 2 x 2 cm mit einer zentralen mikrostrukturierten Bereich. Dieser Bereich ist in einem Array von bis auf das Jahr 1156 Mikrocontainer mit einer typischen Dimension von 300 m Kantenlänge der kubischen Design (cp-oder CF-Chip) oder von 300 m Durchmesser und Tiefe für die runde Form (r-chip) unterteilt. 2

Bisher war Heißprägen oder Mikro-Spritzguss (in Kombination mit weiteren mühsamen Bearbeitung der Teile) für die Herstellung der mikrostrukturierten Chips verwendet. Grundsätzlich Mikrospritzguss einer der einzigen Polymer basierte Replikation Techniken, die bis jetzt in der Lage ist für die Massenproduktion von Polymer microstructures.3 jedoch ist, haben beide Techniken bestimmte unerwünschte Einschränkungen aufgrund der Verarbeitung einer viskosen Polymerschmelze mit der Erzeugung von sehr dünnen Wänden oder durch Löcher integriert. Im Falle der CellChip werden dünne Bodenschichten notwendig, um das Polymer zu perforieren und bieten kleinen Poren definierter Größe, um Zellen mit Kulturmedium z. B. die Lieferung von mikrofluidischen Perfusion der Behälter.

Um diese Einschränkungen zu überwinden und die Herstellkosten wir einen neuen mikrotechnischen Ansatz entwickelt auf der Grundlage eines nach unten skaliert Tiefziehverfahren zu reduzieren. Für die Herstellung von hochporösen und dünnwandigen Polymer-Chips verwenden wir eine Kombination von schweren Ionen Bestrahlung microthermoforming und verfolgen Ätzen. In diesem so genannten "SMART"-Verfahren (Substrat Änderung und Replikation durch Thermoformen) dünner Polymerschichten mit energiereichen, schweren Geschossen von einigen hundert MeV Einführung sogenannter bestrahlt werden "latente Spuren" Anschließend wird der Film in einer gummielastischen Zustand in drei gebildet dimensionalen Teilen ohne Änderung oder Glühen des Tracks. Nach der Umformung, selektive Ätzen schließlich wandelt die Tracks in zylindrische Poren von einstellbaren Durchmesser.

Protocol

Prozess Sequence # 1: Hot Embossing, Bearbeitungs-und Solvent Vapour Welding Die CellChip in seine kubische Design ist durch Heißprägen oder Mikrospritzguss repliziert. Dafür verwenden wir eine mikromechanische Messing Form mit der inversen Geometrie des Chips. Die Container – in einer regelmäßigen Anordnung von bis bis 1156 Containern angeordnet – eine kubische Design mit einer Kantenlänge von 300 um. Für Heißprägen, ist die Replikation auf einem herkömmlichen WUM02 (Jenoptik Mikrot…

Discussion

Obwohl etablierten Methoden der Polymer Mikroreplikation, wie Mikro-Spritzguss oder Heißprägen, geeignet zur Herstellung von Mikrostrukturen sind, sind sie nicht wirklich effektiv bei der Herstellung von Mikrostrukturen mit einem integrierten und sehr kontrollierter Porosität, wie es für die CellChip benötigt. Sperrige Strukturen, zB erfordern kostspielige Bearbeitung der Wanddicke für eine anschließende Laser-Perforation reduzieren oder Wände sind vollständig von Track-geätzten Membranen ersetzt werden. SMART ist eine neue und vi…