La recherche permet l’impression en 3D d’une « électronique organique »
Lorsqu’il envisage l’avenir de la production d’électronique organique à micro-échelle, Mohammad Reza Abidian, professeur associé d’ingénierie biomédicale au Cullen College of Engineering de l’université de Houston, voit son potentiel d’utilisation dans l’électronique flexible et la bioélectronique, via des imprimantes 3D multiphotons.
Un exemple d’impression laser 3D. Crédit : Université de Houston
Le tout dernier article de son groupe de recherche examine les possibilités de cette technologie. « Multiphoton Lithography of Organic Semiconductor Devices for 3D Printing of Flexible Electronic Circuits, Biosensors, and Bioelectronics » a été publié en ligne dans Advanced Materials.
Au cours des dernières années, l’impression 3D de l’électronique est devenue une technologie prometteuse en raison de ses applications potentielles dans des domaines émergents tels que la nanoélectronique et la nanophotonique. Parmi les technologies de microfabrication 3D, la lithographie multiphotonique (LMP) est considérée comme l’état de l’art des méthodes de microfabrication avec une véritable capacité de fabrication 3D, un excellent niveau de contrôle spatial et temporel, et la polyvalence des matériaux photosensibles composés principalement de polymères/monomères à base d’acrylate ou de photoréserves à base d’époxy.
« Dans cet article, nous avons introduit une nouvelle résine photosensible dopée avec un matériau semi-conducteur organique (OS) pour fabriquer des microstructures 3D hautement conductrices avec des caractéristiques structurelles de haute qualité via le processus MPL », a déclaré Abidian.
Ils ont montré que le processus de fabrication pouvait être réalisé sur du verre et sur un substrat flexible en poly(diméthylsilosane). Ils ont démontré qu’une charge aussi faible que 0,5 % en poids d’OS dans la résine augmentait remarquablement la conductivité électrique du polymère composite organique semi-conducteur imprimé de plus de 10 ordres de grandeur.
« L’excellente conductivité électrique peut être attribuée à la présence de l’OS dans les chaînes polymères réticulées, fournissant des voies de conduction ioniques et électroniques le long des chaînes polymères », a déclaré Abidian.
Pour démontrer les applications électroniques potentielles basées sur la résine composite OS, son équipe a fabriqué divers dispositifs microélectroniques, y compris une carte de circuit imprimé, qui comprend divers éléments électriques, et un réseau de microcondensateurs.
La bio-impression tridimensionnelle de microdispositifs semi-conducteurs organiques basés sur la résine composite OS a un potentiel dans les applications biomédicales, notamment l’ingénierie tissulaire, la bioélectronique et les biocapteurs. L’équipe d’Abidian a réussi à incorporer des molécules bioactives telles que la laminine et la glucose oxydase dans les microstructures composites OS (OSCM). Pour confirmer que la bioactivité de la laminine était conservée tout au long du processus de MPL, des cellules endothéliales primaires de souris ont été cultivées sur des microstructures composites OS. Les cellules ensemencées sur des OSCM incorporant de la laminine ont montré des signes d’adhérence au substrat, de prolifération et de survie accrue.
« Nous avons également évalué la biocompatibilité des structures composites OS en cultivant des lymphocytes, à savoir des cellules T et des cellules B spléniques, sur les surfaces fabriquées et les avons comparées à des surfaces témoins. Après sept jours de culture, les polymères composites OS n’ont pas induit de mortalité cellulaire avec une viabilité cellulaire d’environ 94 % par rapport aux surfaces de contrôle », a déclaré Abidian. « En outre, l’effet potentiel des polymères composites OS sur l’activation cellulaire a également été étudié. Après sept jours de culture, il n’y avait pas de différence significative dans l’expression des marqueurs d’activation sur les lymphocytes entre les structures composites OS et les surfaces témoins. »
Enfin, Abidian a proposé une méthode sans masque basée sur la MPL pour la fabrication de bioélectronique et de biocapteurs. Ils ont fabriqué un biocapteur de glucose similaire aux électrodes neurales de style Michigan. La glucose oxydase, une enzyme permettant la reconnaissance spécifique du glucose, a été encapsulée dans les microélectrodes composites OS solidifiées via le procédé MPL. Le biocapteur a offert une plateforme de détection du glucose très sensible, avec une sensibilité presque 10 fois supérieure à celle des biocapteurs de glucose précédents. En outre, ce biocapteur présentait une excellente spécificité et une reproductibilité élevée.
« Nous pensons que les résines composites OS compatibles MPL présentées ouvriront la voie à la production de microstructures souples, bioactives et conductrices pour diverses applications dans les domaines émergents de la bioélectronique flexible, des biocapteurs, de la nanoélectronique, des organes sur puce et des thérapies cellulaires immunitaires », a déclaré M. Abidian.
Lire aussi : Comment le « biomining » pourrait soutenir les colonies spatiales
Source : MessageToEagle – Traduit par Anguille sous roche
Aucun commentaire:
Enregistrer un commentaire