Al mirar el futuro de la producción de electrónica orgánica a microescala, Mohammad Reza Abidian, profesor asociado de Ingeniería Biomédica en la Facultad de Ingeniería Cullen de la Universidad de Houston, ve su potencial para su uso en electrónica flexible y bioelectrónica, a través de multifotón 3- impresoras D.
El artículo más reciente de su grupo de investigación examina la posibilidad de esa tecnología. «Litografía multifotónica de dispositivos semiconductores orgánicos para la impresión 3D de circuitos electrónicos flexibles, biosensores y bioelectrónica» se publicó en línea en Materiales avanzados.
En los últimos años, la impresión 3D de productos electrónicos se ha convertido en una tecnología prometedora debido a sus posibles aplicaciones en campos emergentes como la nanoelectrónica y la nanofotónica. Entre las tecnologías de microfabricación en 3D, la litografía multifotónica (MPL) se considera el método de vanguardia entre los métodos de microfabricación con verdadera capacidad de fabricación en 3D, excelente nivel de control espacial y temporal, y la versatilidad de los materiales fotosensibles compuestos principalmente de acrilato. polímeros/monómeros o fotoprotectores a base de epoxi.
«En este documento, presentamos una nueva resina fotosensible dopada con un material semiconductor orgánico (OS) para fabricar microestructuras 3D altamente conductoras con características estructurales de alta calidad a través del proceso MPL», dijo Abidian.
Demostraron que el proceso de fabricación se podía realizar sobre vidrio y un sustrato flexible de poli(dimetilsilosano). Demostraron que la carga de tan solo 0,5% en peso de OS en la resina aumentó notablemente la conductividad eléctrica del polímero compuesto semiconductor orgánico impreso en más de 10 órdenes de magnitud.
«La excelente conductividad eléctrica se puede atribuir a la presencia de OS en las cadenas de polímeros reticulados, lo que proporciona vías de conducción tanto iónicas como electrónicas a lo largo de las cadenas de polímeros», dijo Abidian.
Para demostrar las aplicaciones electrónicas potenciales basadas en la resina compuesta OS, su equipo fabricó varios dispositivos microelectrónicos, incluida una placa de circuito impreso micro, que consta de varios elementos eléctricos y una serie de microcondensadores.
La bioimpresión tridimensional de microdispositivos semiconductores orgánicos basados en MPL tiene potencial en aplicaciones biomédicas que incluyen ingeniería de tejidos, bioelectrónica y biosensores. El equipo de Abidian incorporó con éxito moléculas bioactivas como la laminina y la glucosa oxidasa en las microestructuras compuestas OS (OSCM). Para confirmar que la bioactividad de la laminina se retuvo durante todo el proceso de MPL, se cultivaron células endoteliales primarias de ratón en microestructuras compuestas OS. Las células sembradas en OSCM con laminina incorporada mostraron evidencia de adherencia al sustrato, proliferación y supervivencia mejorada.
«También evaluamos la biocompatibilidad de las estructuras compuestas de OS mediante el cultivo de linfocitos, es decir, células T y células B esplénicas, en las superficies fabricadas y las comparamos con las superficies de control. Después de siete días de cultivo, los polímeros compuestos de OS no indujeron la mortalidad celular. con aproximadamente un 94 por ciento de viabilidad celular en comparación con las superficies de control», dijo Abidian. «Además, también se estudió el efecto potencial de los polímeros compuestos OS sobre la activación celular. Después de siete días de cultivo, no hubo diferencias significativas en la expresión de los marcadores de activación en los linfocitos entre las estructuras compuestas OS y las superficies de control».
Finalmente, Abidian propuso un método sin máscara basado en MPL para la fabricación de bioelectrónica y biosensores. Fabricaron un biosensor de glucosa similar a los electrodos neurales estilo Michigan. La glucosa oxidasa, una enzima para el reconocimiento específico de la glucosa, se encapsuló dentro de los microelectrodos compuestos OS solidificados a través del proceso MPL. El biosensor ofreció una plataforma de detección de glucosa altamente sensible con una sensibilidad casi 10 veces mayor en comparación con los biosensores de glucosa anteriores. Además, este biosensor exhibió una excelente especificidad y alta reproducibilidad.
«Anticipamos que las resinas compuestas OS compatibles con MPL presentadas allanarán el camino hacia la producción de microestructuras blandas, bioactivas y conductoras para diversas aplicaciones en los campos emergentes de bioelectrónica flexible, biosensores, nanoelectrónica, órganos en chips y células inmunitarias». terapias». Abidian dijo
Los coautores del artículo incluyen a los exestudiantes de posgrado Omid Dadras-Toussi y Milad Khorrami; y el investigador postdoctoral Anto Sam Crosslee Louis Sam Titus. Abidian elogió el trabajo de sus estudiantes en esta investigación y señaló que Dadras-Toussi comenzaría este mes en un nuevo trabajo en Medtronic, una compañía S&P 100 con $30 mil millones en ingresos anuales.
Sheereen Majd, profesora asociada de Ingeniería Biomédica, y Chandra Mohan, Hugh Roy y Lillie Cranz Cullen Profesor de Ingeniería Biomédica en la Facultad de Ingeniería UH Cullen también son coautores. Abidian dijo que sus colegas fueron colaboradores importantes para la investigación.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por universidad de houston. Original escrito por Stephen Greenwell. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
