Technologické aspekty biosensorů ntechniky pro masovou produkci (bio)sensorů [USEMAP] Sítotisk nsítotisk (screen printing) vychází z elektronické technologie tlusté vrstvy nvlastní postup je obdobný jako při tisku grafických listů; na nosnou podložku se tiskem přes matrici postupně nanáší různé pastovité vrstvy, které po vytvrzení vytváří jednotlivé elementy biosensoru npasty jsou směsí práškovitého materiálu konečné vrstvy (např. směs prášku z grafitu a pojiva) a rozpouštědla, aby se získala viskózní tekutá pasta [USEMAP] Sítotiskový stroj (manuální) nmatrice nposuvný stolek n n nstěrka [USEMAP] Sítotiskové sensory (keramický podklad) nprodukty firmy BVT Technologies (Brno) [USEMAP] Sítotiskové sensory (plastový podklad) BVT Technologies Univ. Florencie [USEMAP] Sítotiskové sensory (složitější struktury) CRL (Londýn) [USEMAP] Sítotisk nrelativně jednoduchá a levná technologie, použitelná i v laboratorním měřítku (pozor na přílišný optimismus – důležité je i know-how) nširoká dostupnost tiskových past, vhodných i pro nanášení enzymů (pasty na vodné bázi, event. UV polymerizovatelné) n„rozlišení“ cca 1 µm nvyužíván i pro komerční výrobu biosensorů pro měření glukosy BST Biosensors (Berlin) automatické nanášení enzymu [USEMAP] Ruční nanášení biovrstev ncca 1 µl kapka na elektrodu o průměru 1 mm [USEMAP] Litografie ntechniky přenosu kopie výchozího motivu („master pattern“) na povrch pevného materiálu ntenkovrstvá technologie nejen pro výrobu základního chemického sensoru, ale i mikroanalytických systémů, jakési miniaturní laboratoře na povrchu čipu nzákladním materiálem je křemík („silicon wafer“) [USEMAP] esemp Fotorezist nmodifikovaný materiál se pokryje tenkou vrstvou fotocitlivého materiálu - fotorezist (spin-coating) nten se pak osvětlí přes masku nesoucí žádaný motiv nfotorezist – pozitivní nebo negativní photores [USEMAP] Litografie nschéma pracovního postupu [USEMAP] Emerging: soft litography [USEMAP] Soft lithography: microcontact printing [USEMAP] Soft lithography: micromolding [USEMAP] Subtractive techniques nEtching nFocused Ion Beam (FIB) milling (metal ions, e.g. Ga) nLaser machining (short, ultrashort, long pulses) nUltrasonic drilling (25 mm amplitude at 20-100 kHz, stress free in brittle materials) nTraditional precision machining FIB modification of AFM - probe [USEMAP] Chemical/physical removal of a material from a substrate Etching wet etching (attacco chimico) dry etching [USEMAP] Srovnání technologií [USEMAP] Material science - combinatorial approach Imagine and Define A new material with desired characteristics and qualities is defined. Select Likely Elements From the whole Periodic Table, a chemist selects the combination of elements most likely to yield the desired material. Create a library Using robots and other automated devices, a library composed of thousands of different chemical combinations is rapidly created. Process in Parallel The library is an example of parallel processing, allowing up to 25,000 variations of material to be tested at one time. Process Processing can include any number of variables, including heat, high or low pressure, and time. High Throughput Analysis The library is screened by detectors that quickly scan various optical, magnetic, electrical, or other chemical/physical properties of a material, and the results are entered into a massive database. Discovery and Information Our scientists apply this analysis to identify the most successful new materials and the process used to produce them. [USEMAP] [USEMAP] MEMS [USEMAP] LAB on a chip / mTAS [USEMAP] Lab-on-a-Chip nstejné či podobné procesy jako v makro-měřítku, ale odlišná technologie naktivní komponenty –mikropumpy –mikroventily –mikro(bio)sensory –mikromíchače –mikroreaktory [USEMAP] m8 tie-down_2 [USEMAP] m30 m10 m12 Silicon Mirror and Drive System mirror design, driven by a three gear torque increasing system. Pop-up Silicon Mirror Comb drive forces propel a linear rack, which pushes and pulls on a hinged sheet of silicon. A HeNe optical-band (red) laser is focused at an angle such that at full extension, the coherent light is reflected onto the microscope camera. [USEMAP] Microfluidics - popisuje průtočný systém s rozměry v oblasti mikrometrů; zahrnuje miniaturní zařízení zajišťující pohyb, míchání, filtrování, zahřívání/chlazení a reakce roztoků činidel, případně včetně suspendovaných částic Výhody · úspora činidel, vzorků, rozpouštědel, méně odpadu · zvýšená prostupnost - řada reakcí běží rychleji, paralelní zpracování · přesná geometrie pracovního prostoru - dávkování, uzavřeno - lze používat labilní reagencie, pracovat s nebezpečnými látkami za normálních podmínek · lepší kontrola reakcí - čistší produkty · rychlé ustavení požadované teploty kapalin a reaktorů · malá velikost - úspora pracovního prostoru · robustnost [USEMAP] FLUIDIC4 [USEMAP]