Wytwarzanie układów Lab-on-a-Chip do zastosowań w inżynierii komórkowej WSTĘP Jedną z najbardziej dynamicznie rozwijających się dyscyplin nowoczesnej nauki jest inżynieria komórkowa. Wniosła ona olbrzymi wkład w rozwój wielu gałęzi nauki m.in. biologii molekularnej, biotechnologii, diagnostyki, medycyny, farmacji. Przyczyniła się do poznania mechanizmów działania m.in. przeciwciał, hormonów, enzymów. Prace badawcze dotyczące wykorzystania zintegrowanych systemów mikroanalitycznych w inżynierii komórkowej typu Lab-on-a-Chip otwierają perspektywę dla hodowli komórkowej w warunkach zbliżonych do in vivo. Ponadto układy Lab-on-a-Chip umożliwiają jednoczesną hodowlę i analizę komórek w czasie rzeczywistym bez konieczności ich uśmiercania. CEL Nasz projekt miał na celu wybranie najkorzystniejszej metody wytwarzania struktur Lab-on-a-Chip z polidimetylosiloksanu (PDMS). Brane były pod uwagę kryteria takie jak: koszt materiałów, ilość etapów produkcji, biozgodność końcowego produktu. Spośród wielu dostępnych [1-7] do porównania wybrano dwie metody. WYTWARZANIE STRUKTUR BEZPOŚREDNIO W photoPDMS 1. Otrzymanie fotoczułego polidimetylosiloksanu (photoPDMS) poprzez zmieszanie czystego PDMS z fotoinicjatorem i benzofenonem. Powstały produkt jest czuły na światło o długości fali poniżej 365 nm. 2. Umieszczenie photoPDMS na szklanym podłożu. 3. Działanie na próbkę promieniowaniem UV. 4. Utwardzanie photoPDMS w piecu w temperaturze 120°C. 5. Wymywanie nieutwardzonego photoPDMS toluenem. 6. Tworzenie zamkniętego mikroukładu poprzez połączenie formy z płaską, gładką płytką PDMS. + niski koszt produkcji + brak etapu wytwarzania matrycy + clean room nie jest wymagany + dodatek benzofenonu nie wpływa negatywnie na biozgodność oraz na jakość łączenie warstw + bezpośrednie odwzorowanie pod wpływem światła - dodatek benzofenonu i fotoinicjatora podnosi koszt FOTOLITOGRAFIA PODSUMOWANIE Analiza wad i zalet przedstawionych metod doprowadziła do wniosku, iż korzystniejszą metodą jest wytwarzanie struktur bezpośrednio w photoPDMS. Przemawia za tym przede wszystkim fakt, że w tym przypadku do wytworzenia mikroukładu nie wymagany jest clean room, co znacznie obniża koszt. Największą wadą fotolitografii jest konieczność wytwarzanie matrycy przed każdym odlewaniem oraz koszt utrzymania clean room do produkcji Lab-on-a-Chip. BIBLIOGRAFIA: [1] Mikrobioanalityka, praca zbiorowa pod redakcją Zbigniewa Brzózki, OWPW 2009 [2] Polimerowe Lab-on-a-Chip [dostęp: ] [3] Photodefinable polydimethylsiloxane (PDMS) for rapid lab-on-a-chip prototyping, Ali Asgar S. Bhagat, Preetha Jothimuthu and Ian Papautsky, 2007 [4] Photodefinable PDMS thin films for microfabrication applications, Preetha Jothimuthu, Andrew Carroll, Ali Asgar S. Bhagat, Gui Lin, James E. Mark and Ian Papautsky, 2009 [5] Simplified and direct microchannels fabrication at wafer scale with negative and positive photopolymerizable polydimethylsiloxanes, Adria´n Martı´nez Rivas, Samuel Suhard, Monique Mauzac, 2009 [6] [dostęp: ] [7] [dostęp: ] [8] Mikrostuktury i mikrosystemy – nowoczesne metody wytwarzania, Renata Sulima, 2003 [9] Plastic fantastic ?, The Royal Society of Chemistry, Przygotowanie podłoża i nakładanie fotorezystu. 2. Przygotowanie maski: na warstwie krzemowej umieszcza się matrycę z fotorezystu SU Naświetlanie wiązką światła ultrafioletowego. 4.Wylanie warstwy PDMS na formę 5.Wywoływanie: w tym etapie następuje usunięcie części fotorezystu, w przypadku fotorezystu pozytywnego następuje usunięcie naświetlonej emulsji w przypadku emulsji negatywnej - nienaświetlonej części, producenci fotorezystów dostarczają zazwyczaj wywoływacze, których pełny skład jest tajemnicą firmy często jednak zawierają one NaOH 6. Trawienie podłoża: sklejenie formy z wzorem kanałów z gładką płytką PDMS 7. Usunięcie rezystu za pomocą rozpuszczalników organicznych. + wiele możliwości ułożenia struktury kanalików na płytce w dwóch wymiarach - wysoki koszt produkcji: wymagany clean room przy obróbce materiału - matryca (SU-8) często ulega zniszczeniu podczas procesu, dlatego do każdego procesu należy wytworzyć nową matrycę