Wafer-skala flerlags fremstilling af silke fibroin-baseret mikroelektronik

Et KAIST-forskerhold udviklede en ny fremstillingsmetode til flerlagsbehandling af silkebaseret mikroelektronik. Denne teknologi til fremstilling af en bionedbrydeligt silke fibroin film tillader mikrofabrikation med polymer- eller metalstrukturer fremstillet af fotolitografi. Det kan være en nøgleteknologi i implementeringen af ​​silkefibroin-baserede biologisk nedbrydelige elektroniske enheder eller lokaliseret lægemiddellevering gennem silkefibroinmønstre.

Silkefibroiner er biokompatible, biologisk nedbrydeligt, gennemsigtig, og fleksibel, hvilket gør dem til fremragende kandidater til implanterbart biomedicinsk udstyr, og de er også blevet brugt som bionedbrydelige film og funktionelle mikrostrukturer i biomedicinske applikationer. Imidlertid, konventionelle mikrofremstillingsprocesser kræver stærke ætseopløsninger og opløsningsmidler for at modificere strukturen af ​​silkefibroiner.

For at forhindre silkefibroin i at blive beskadiget under processen, Professor Hyunjoo J. Lee fra School of Electrical Engineering og hendes team kom op med en ny proces, navngivet aluminium hård maske på silke fibroin (AMoS), som er i stand til at mikromønstre flere lag sammensat af både fibroin og uorganiske materialer, såsom metal og dielektrikum med højpræcision mikroskalajustering. AMoS-processen kan lave silkefibroinmønstre på enheder, eller lave mønstre på silkefibre tynde film med andre materialer ved hjælp af fotolitografi, som er en kerneteknologi i den nuværende mikrofremstillingsproces.

Holdet dyrkede med succes primære neuroner på de forarbejdede silke fibroin mikro-mønstre, og bekræftede, at silkefibroin har fremragende biokompatibilitet før og efter fremstillingsprocessen, og at det også kan anvendes på implanterede biologiske enheder.

Gennem denne teknologi, holdet realiserede flerlagsmikromønsteret af fibroinfilm på et silkefibroinsubstrat og fremstillede et bionedbrydeligt mikroelektrisk kredsløb bestående af modstande og dielektriske silkefibroinkondensatorer i en siliciumwafer med store områder.

De brugte også denne teknologi til at placere mikromønsteret af den tynde silkefibroinfilm tættere på den fleksible polymerbaserede hjerneelektrode, og bekræftede, at farvestofmolekylerne monteret på silkefibroinen blev overført med succes fra mikromønstrene.

Professor Lee sagde, "Denne teknologi letter wafer-skala, storarealbehandling af følsomme materialer. Vi forventer, at det vil blive anvendt på en bred vifte af biomedicinsk udstyr i fremtiden. Brug af silkefibroin med mikromønstrede hjerneelektroder kan åbne mange nye muligheder inden for forskning i hjernekredsløb ved at montere lægemidler, der begrænser eller fremmer hjernecelleaktiviteter. "

Denne forskning, i samarbejde med Dr. Nakwon Choi fra KIST og ledet af ph.d. kandidat Geon Kook, blev offentliggjort i ACS anvendte materialer og grænseflader .