3D Nanobaskı Yöntemi ile Biyoçip Üretimi Hızlandırıldı

3D nanobaskı, bir biyoçipe daha fazla materyal yazdırılmasını sağlayarak biyomedikal sorunları incelemeyi kolaylaştıracak. Detaylar haberimizde

A- A+

19.02.2019 tarihli yazı 6968 kez okunmuştur.

Nanobaskı Biyoçip Biyomedikal Üretim Organik Malzeme 3D

Hastalıkları incelemede kilit bir teknoloji olan biyokipleri yapmak biraz daha kolaylaştı. Bu yeni nanobaskı işlemi, bir tek biyoçipin yüzeyine her zamankinden daha fazla organik malzeme basmak için altın kaplı piramitler, LED ışık ve fotokimyasal reaksiyonları kullanıyor.

Mikroçip Nedir?

Mikroelektronik devre olarak da adlandırılan mikroçipler, minyatürleştirilmiş aktif cihazların (transistörler ve diyotlar) ve pasif cihazların (kapasitörler ve dirençler) olduğu tümleşik devrelerdir(IC). Bu tür devrelerde elektronik bileşenler tek bir ünite olacak şekilde bir araya getirilir.Bu bileşenler in ara bağlantıları, ince bir yarı iletken malzeme (silikon) üzerine kurulur. Sonuç olarak ortaya çıkan devre, birkaç santimetrekare kadar küçük olabilen bir "çip" tir. Devre bileşenleri genellikle mikroskobik boyuttadır.

Biyoçip, canlı organizma için kullanılan elektronik bir cihaz anlamına gelir. Minyatürize multi parametreleri içeren biyosensör gibi davranırlar. Biyoçip temel olarak cilt altına yerleştirilmiş küçük (mikro) bir bilgisayar çipidir. Mikrodizi ve sıvı substrattan meydana gelir. Pasif bir aktarıcıdır, yani kendi pilini veya enerjisini içermez. Çünkü yalnızca yaşayan bir konakçıya enjekte edildiğinde aktive olur.

►İlginizi Çekebilir : Intel İnsan Beynini Taklit Eden Çip Geliştirdi

Geleneksel Baskı Yöntemi ile Biyoçip Üretimi

Mikro dizi (yoğun, iki boyutlu biyosensör ızgarası) bir biyoçip platformunun kritik bileşenidir. Sensörler, düz bir substrat üzerinde biriktirilir. Yüzey kimyası, sensör moleküllerini kovalent olarak substrat ortamına bağlamak için kullanılır. Mikrodizilerin üretimi önemsiz değildir ve sonuçta gelecekteki biyoçip platformlarının başarısını belirleyecek önemli bir ekonomik ve teknolojik engeldir. Üretim zorluğunun birincil nedeni, her bir sensörü belirli bir konuma yerleştirme işlemidir. Yerleştirmeyi elde etmek için çeşitli yollar vardır, ancak çip yüzeyine küçük sensör noktası yerleştirmek için genel olarak mikrobaskı sistemleri kullanılır. Her sensör benzersiz olduğundan, bir seferde yalnızca birkaç nokta yerleştirilebilir. Bu da işlem sürecini zorlaştırır ve yüksek üretim maliyetleriyle sonuçlanır.

Altın Piramitler ile Biyoçip Üretimi

New York City Üniversitesi Gelişmiş Bilim Araştırma Merkezi’ndeki (ASRC) araştırmacılar ve Hunter Koleji, biyoçip basmak için yeni bir çözüm buldular. Biyoçiplerin üzerine organik materyalleri yapıştırmak için nano ölçekli 3D baskı işlemi kullanıyorlar. Bu yazıcı binlerce küçük altın kaplama piramitler içerir ve bu pramitlerin yönlendirdiği LED ışığı ile fotokimyasal reaksiyonları gerçekleştirir. Her biyoçipin istenen kimyasal reaksiyona maruz kalması için sıvıların moleküler seviyede mikroakışkanlar kullanılır. İşlem, uç tabanlı litografi olarak da bilinir. Piramitler ışığın geçmesini sağlayacak delikler içerir.

►İlginizi Çekebilir : Holografik 3D Baskı Tekniği Geliştirildi

Bu teknikte, altın kaplı piramit dizileri bir atomik güç mikroskobu üzerine monte edilmiştir. Bir santimetrekare büyüklüğünde olan bu diziler, ışığa geçiren boşlukları olan binlerce küçük piramit içerir.Bu boşluklar,ışığın yalnızca yonganın yüzeyindeki narin organik reaktifleri immobilize etmesini ve yonganın yüzeyindeki belirli yerlere gitmesini sağlar ve bu sayede malzemeleri biyoçipe yapıştırır.

►İlginizi çekebilir : Honda 3D Yazıcı ile Otomobil Üretti

Uç Tabanlı Litografinin Tek Molekül Zorluğunu Çözme

Uç tabanlı litografi olarak bilinen bu gibi prosesin, nano ölçekli çözünürlüğü ile organik materyali 3D yazdırmanın en iyi yolu olduğu düşünülmektedir. Çünkü, geleneksel litogragfi yöntemi ile, bir seferde yalnızca bir tür molekül basılabilir. ASRC'deki ekip bu sorunu çözmüş görünüyor. Biyoçipleri mikroakışkanlar ile kimyasal bir birleşime maruz bıraktılar. Daha sonra, piramitlerden ışığın geçişini sağlayarak,ışığın moleküller ile reaksiyonunu izlediler. Moleküller, ışık ile reaksiyona girdiğinde çipe yapıştılar.

►İlginizi Çekebilir : Atomik Güç Mikroskobu

Yöntemin Faydaları

Takımın yeni yönteminde, bir biyoçip’in yüzeyi önce belirli organik reaktiflere maruz kalır. Daha sonra, hareketsiz hale getirilmiş reaktifler, sıkı bir şekilde odaklanmış bir LED ışını ile biochip'in yüzeyine yapışmaya zorlanır. Bunu yaparken, bilim adamları bir çipi aynı veya farklı faktörlere defalarca maruz bırakabilir ve reaksiyonları çipin farklı bölümlerine basabilir.Araştırmacılara göre “mevcut yazıcılarla elde edilebilen bir biyoçipten daha fazla prob barındıran” bir biyoçip elde edilir.

Geleneksel uç tabanlı litografi sistemleri molekülleri tahrip edebilir. Araştırmacılar,bu sorunu önlemek için, ışığı hapseden ve küçük tepelerden yönlendiren ışın-kalem litografisini kullandılar. Sonuç olarak ışığı zahmetsizce kontrol edilebilir. Ayrıca, bu şekilde biyoçipin üzerine basılmış olan organik maddeler de korunabilir.

ASRC ’nin Nanoscience Girişimi’ndeki yardımcı profesör Adam Braunschweig’e göre, yeni yöntem, mevcut yazıcılara kıyasla biyoçipin yüzeyinin daha komplex olmasını sağlıyor. Üstelik, 3D baskı biyokiplerinin bu yönteminin bilim adamlarının hücreleri ve biyolojik yolları anlamalarına yardımcı olacabilecek. Bunun nedeni ise, bu teknolojinin hastalık gelişimini incelemeyi ve biyo-terörizm ajanlarını tespit etme gibi diğer biyolojik bulmacaları çözmeyi daha kolay ve verimli hale getireceği fikridir.

Kaynak:

►spectrum.ieee.org
►britannica.com
►researchgate.net

►3dprint.com