Figura 1. La portada de Interfaces y materiales aplicados ACS . Crédito: Interfaces y materiales aplicados ACS
Un equipo de investigación de KAIST desarrolló un método de fabricación novedoso para el procesamiento multicapa de microelectrónica basada en seda. Esta tecnología para crear una película de fibroína de seda biodegradable permite la microfabricación con estructuras de polímero o metal fabricadas a partir de fotolitografía. Puede ser una tecnología clave en la implementación de dispositivos electrónicos biodegradables a base de fibroína de seda o en la administración localizada de fármacos a través de patrones de fibroína de seda.
Las fibroínas de seda son biocompatibles, biodegradable, transparente, y flexible, lo que los convierte en excelentes candidatos para dispositivos biomédicos implantables, y también se han utilizado como películas biodegradables y microestructuras funcionales en aplicaciones biomédicas. Sin embargo, Los procesos de microfabricación convencionales requieren fuertes soluciones de grabado y disolventes para modificar la estructura de las fibroínas de seda.
Para evitar que la fibroína de seda se dañe durante el proceso, La profesora Hyunjoo J. Lee de la Escuela de Ingeniería Eléctrica y su equipo idearon un proceso novedoso, denominada máscara dura de aluminio sobre fibroína de seda (AMoS), que es capaz de micropatrones de múltiples capas compuestas tanto de fibroína como de materiales inorgánicos, como metales y dieléctricos con alineación de microescala de alta precisión. El proceso AMoS puede crear patrones de fibroína de seda en dispositivos, o hacer patrones en películas delgadas de fibroína de seda con otros materiales usando fotolitografía, que es una tecnología central en el actual proceso de microfabricación.
El equipo cultivó con éxito neuronas primarias en los micropatrones de fibroína de seda procesada, y confirmó que la fibroína de seda tiene una excelente biocompatibilidad antes y después del proceso de fabricación y que también se puede aplicar a dispositivos biológicos implantados.
Figura 2. Microestructuras de fibroína y patrones metálicos en una fibroína producida mediante el uso de la máscara AMoS. Crédito:Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST)
A través de esta tecnología, El equipo realizó el micropatrón multicapa de películas de fibroína sobre un sustrato de fibroína de seda y fabricó un circuito microeléctrico biodegradable que consta de resistencias y condensadores dieléctricos de fibroína de seda en una oblea de silicio con áreas grandes.
También utilizaron esta tecnología para colocar el micropatrón de la película delgada de fibroína de seda más cerca del electrodo cerebral flexible a base de polímero. y confirmó que las moléculas de tinte montadas en la fibroína de seda se transfirieron con éxito desde los micropatrones.
El profesor Lee dijo:"Esta tecnología facilita la escala de obleas, procesamiento de gran superficie de materiales sensibles. Esperamos que se aplique a una amplia gama de dispositivos biomédicos en el futuro. El uso de la fibroína de seda con electrodos cerebrales con micropatrones puede abrir muchas posibilidades nuevas en la investigación de los circuitos cerebrales mediante el montaje de fármacos que restringen o promueven las actividades de las células cerebrales ".
Figura 3. Evaluación de biocompatibilidad del proceso AMoS. Arriba:Imagen esquemática de a) silicio recubierto de fibroína b) silicio con patrón de fibroína yc) fibroína con patrón de oro. Abajo:Imágenes representativas de microscopía confocal de neuronas corticales primarias vivas (verde) y muertas (rojo) cultivadas en los sustratos. Crédito:Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST)
Esta investigación, en colaboración con el Dr. Nakwon Choi de KIST y dirigido por Ph.D. candidato Geon Kook, fue publicado en Interfaces y materiales aplicados ACS .
