Questo lavoro è stato sostenuto dal finanziamento di avvio della Scuola di Ingegneria, Virginia Commonwealth University e alcuni dei dispositivi elettronici sono stati preparati presso le strutture di microfabbricazione della Virginia Wright Microelectronics Center. Riconosciamo i ricercatori che hanno fatto contributi per il dispositivo e dati clinici (figure 3 e 5 in questo articolo), acquistato dal articolo pubblicato 10. W.-HY grazie Yoshiaki Hattori per il, software di registrazione dati su misura.

Gli esperimenti per la fabbricazione del dispositivo, la laminazione della pelle, e la caratterizzazione riportati nelle figure 1, 2, e 4 coinvolti due volontari, tutte eseguite nel nanoingegneria Laboratorio Bio-interfacciato alla Virginia Commonwealth University (VCU), Richmond, VA, USA. Questo studio è stato approvato dal VCU Institutional Review Board (numero di protocollo: HM20001454) e ha seguito le linee di ricerca della VCU umano di ricerca. I dati del dispositivo e clinici illustrati nelle figure 3 e 5 sono stati acquisiti da questo articolo pubblicato 10 dove sono stati condotti gli esperimenti su pazienti con il protocollo (numero: STU69718) approvato dal Institutional Review Board, Northwestern University, Chicago, IL, USA. Fabrication 1. Dispositivo NOTA: La figura 2 presenta illustrazioni schematiche per l&#39;intero processo di fabbricazione. <ol><li> Preparare un substrato di supporto<ol><li> Tagliare un bare 3 in silicio (Si) wafer nella dimensione desiderata dell&#39;elettronica utilizzando una lama diamantata. NOTA: Circa la metà di Si wafer dà una dimensione ideale per il dispositivo ferita. </li><li> Sgrassare Si cialda con acetone e alcool isopropilico (IPA). Lavare il wafer con acqua deionizzata (DI) e poi asciugare con azoto e disidratare su una piastra riscaldante a 110 ° C per 3 min. </li><li> Preparare 11 g di polidimetilsilossano (PDMS) miscela con rapporto 10: 1 volume di base e induritore e degassare la miscela in una camera a vuoto per un&#39;ora. NOTA: PDMS viene utilizzato per un recupero modello asciutto e trasferire la stampa dopo la microfabbricazione, che è preferibile alla chimica umida (acetone) approccio sede dallo studio precedente 7. </li><li> Spin coat 5 g di soluzione di PDMS mista su wafer a 3.000 rpm per 1 min e curare completamente su una piastra riscaldante a 150 ° C per 30 min. </li></ol></li><li> Materiali di deposito e di pattern elettronici <ol><li> Trattare il PDMS-cwafer oated con ultravioletti (UV) / ozono utilizzando una lampada UV (8,9 mW / cm 2) per 3 min a rendere la superficie idrofila. NOTA: La superficie idrofila offre rivestimento uniforme di strati supplementari sulle PDMS. </li><li> Poliimmide Spincoat (PI; 2 ml) sulle PDMS rivestite wafer, pipettando, a 4.000 rpm per 1 min per formare uno strato di 1,2 micron di spessore, pre-cuocere su una piastra riscaldante a 150 ° C per 5 min, e post- cuocere in forno a 250 ° C per 2 ore. </li><li> Deposito di cromo (Cr) per formare uno strato di 20 nm di spessore e poi depositare in rame (Cu) per formare uno strato di 3 micron di spessore mediante fascio elettronico (e-beam) di evaporazione (pressione di base: ~ 1 × 10 -7 Torr , pressione di deposizione: ~ 1 × 10 -6 Torr, velocità di deposizione: 1-5 Å / s). Monitorare lo spessore del film dall&#39;interfaccia regolatore deposizione integrato nell&#39;evaporatore. NOTA: Lo spesso strato di Cu fornisce sufficienti livelli di conducibilità elettrica sulle resistenze microscala del dispositivo e sottile strato di Crviene utilizzato per promuovere l&#39;adesione tra PI e Cu. </li><li> Spincoat un fotoresist (2 ml) con tre gradini 900 rpm per 10 sec, 1.100 rpm per 60 sec, e 4.000 rpm per 20 sec e poi curare su una piastra riscaldante a 75 ° C per 30 min. NOTA: Le fasi successive sopra descritte sono stati usati per depositare una spessa (&gt; 10 micron) fotoresist. </li><li> Allineate Cu elettronici modelli (sensori; frattale &#39;Peano&#39; con 35 micron di larghezza e interconnessioni; disegno a griglia serpentina aperto con 50 micron di larghezza) al centro del Si wafer utilizzando un allineatore UV (potenza: 10 mW / sec) con il tempo di esposizione 25 s. NOTA: Le strutture frattali sono utilizzati per fornire elasticità meccanica superiore, rispetto al solo serpeggianti caratteristiche 14. </li><li> Sviluppare il photoresist in uno sviluppatore di base diluito (rapporto 1: 2 di sviluppatore e acqua deionizzata) per un minuto, risciacquare con acqua deionizzata e asciugare con azoto. Controllare i modelli frattali (Cu e interconnessioni) utilizzando un microscopo di confermare la dimensione del tratto e trovare qualsiasi difetto da particolato. NOTA: Se ci sono difetti indesiderati, quindi rimuovere photoresist sciacquando con acqua acetone / IPA / DI. Dopo l&#39;asciugatura con azoto, ripetere i passaggi da 1.2.4 a 1.2.6. </li><li> Etch strato Cu sulla Si wafer immergendo in un agente di attacco chimico umido per ~ 6 min (10 ml; miscela di persolfato di ammonio e acqua in rapporto 1: 4; etch velocità di 8 nm / sec in 40 ° C), risciacquo con acqua deionizzata e asciugare con azoto. Controllare i modelli usando un microscopio per eventuali modelli over-incise. NOTA: Se i modelli sono sovra-incisi, può causare spigoli indesiderati di caratteristiche, che potrebbero portare a fratture meccanico durante la movimentazione del dispositivo e il processo di lavaggio. I risultati della prova precedenti hanno mostrato che più del ~ 20% over-incisione dei modelli originali causato i problemi di cui sopra. </li><li> Etch lo strato di Cr con ioni reattivi (RIE; pressione: 300 mTorr, potenza: 200 W, CF 4 gas: 5 sccm, O 2 gas: 10 sccm) per 5 min. Controllare i modelli. NOTA: per l&#39;attacco dello strato di Cr, il processo RIE è preferibile bagnare attacco chimico che provoca reazione sfavorevole con lo strato di Cu. </li><li> Rimuovere il fotoresist rimaste sulle strati metallici immergendo il wafer in acetone (10 ml), IPA (10 ml) e acqua deionizzata (20 ml), rispettivamente. Quindi, asciugare con azoto. </li><li> PI Spincoat (2 ml) sul wafer metallo depositato, pipettando, a 4000 rpm per 1 min per formare uno strato di 1,2 micron di spessore, pre-cuocere su una piastra riscaldante a 150 ° C per 5 min, e post-bake a 250 ° C per 2 ore. </li><li> Spincoat un fotoresist (2 ml) con tre gradini 900 rpm per 10 sec, 1.100 rpm per 60 sec, e 4.000 rpm per 20 sec e poi curare su una piastra riscaldante a 75 ° C per 30 min. </li><li> Allineare i modelli PI per incapsulare il elettronica Cu (sensori; frattale &#39;Peano&#39; con 35 micron di larghezza e interconnessioni; disegno della maglia serpentina aperto con 250micron di larghezza) con i frattali e interconnessioni predefiniti Cu utilizzando un assetto UV (potenza: 10 mW / sec) con il tempo di esposizione 25 sec. </li><li> Sviluppare il photoresist con uno sviluppatore diluito (rapporto 1: 2 di sviluppatore e acqua deionizzata) per un minuto, risciacquare con acqua deionizzata e asciugare con azoto. Controllare i modelli usando un microscopio per confermare la dimensione del tratto e trovare qualsiasi difetto da particolato. NOTA: Se ci sono difetti indesiderati, quindi rimuovere photoresist sciacquando con acqua acetone / IPA / DI. Dopo l&#39;asciugatura con azoto, ripetere i passaggi da 1.2.10 a 1.2.13. </li><li> Etch lo strato PI con RIE (pressione: 170 mTorr, potenza: 150 W, O 2 gas: 20 sccm) per 25 minuti. Controllare i modelli. </li><li> Rimuovere il fotoresist rimaste immergendo il wafer in acetone (10 ml), IPA (10 ml) e acqua deionizzata (20 ml), rispettivamente. Quindi, asciugare con azoto. </li></ol></li><li> Preparare una membrana elastomerica <ol><li> Preparare un 10 g di incapsulare miscela in silicone (1:1 rapporto di volume di base e induritore) e aggiungere un inchiostro nero 15 con rapporto uno a uno volume, che è di facilitare misurazioni di controllo della variazione di temperatura sulla pelle con una telecamera a infrarossi. NOTA: Il silicone utilizzato (chiaro gomma incapsulante) fornisce caratteristiche uniche di bassa viscosità, chiarezza ottica, e l&#39;isolamento elettrico / protezione al dispositivo 16. </li><li> Spincoat 8 g della miscela in una capsula di Petri a 150 rpm per 1 min per formare una spessa membrana elastomerica 500 micron e di indurimento a temperatura ambiente per O / N. NOTA: Il materiale deve essere posto su una superficie piana per spessore uniforme. </li><li> Tagliare la membrana nella dimensione desiderata di 70 mm x 30 mm utilizzando una lametta affilata e staccarlo delicatamente dalla capsula di Petri. </li></ol></li><li> Recuperare e trasferire elettronica <ol><li> Tagliare un nastro solubile in acqua (25 mm x 80 mm) e laminare delicatamente sui modelli elettronici fabbricati e metterli su una piastra a 130 ° Cper 3 min. NOTA: elevazione Temperatura espande lo strato PDMS sul wafer di Si di aiutare dissociazione dei modelli elettronici dalla superficie. </li><li> Staccare il nastro rapidamente dalla PDMS / Si wafer per recuperare i modelli elettronici. </li><li> Deposito a 20 nm di spessore Cr (per adesione) seguito da un nm biossido di silicio di spessore 50 (SiO 2) sui modelli recuperati tramite e-beam evaporazione. </li><li> Trattare UV / ozono utilizzando lampada UV (365 nm, 8,9 mW / cm 2) sulla membrana di silicone mirato per 2 minuti per attivare la superficie. </li><li> Trasferire i pattern alla membrana siliconica ponendo i modelli recuperati sul nastro nella posizione desiderata e uniformemente aggiungendo la pressione dal lato superiore dei modelli fino al substrato. Applicare acqua per sciogliere il nastro per 5 min. NOTA: Il processo descritto di materiali trasferimento è facilitato dal legame covalente (Si-O-Si) tra il biossido di silicio depositato ed il substrato di silicone-UV attivata 17 </sup&gt;. </li><li> Staccare il nastro, sciacquare con acqua deionizzata e asciugare su una piastra a 90 ° C per 1 min. </li></ol></li><li> Incapsulare il dispositivo utilizzando un membrana di silicone <ol><li> Preparare un 10 g di incapsulare miscela silicone (rapporto 1: 1 volume di base e induritore). </li><li> Coprire le piazzole di contatto del cavo con un pezzo PDMS rettangolare (22 × 6 × 1 mm 3) da van der Waals legame con la membrana di silicone fondo, per evitare silicone rivestimento delle pastiglie. </li><li> Spincoat il 5 g di miscela di silicone a 4.000 rpm per 1 min per formare uno strato di spessore 5 micron sull&#39;elettronica trasferiti e quindi polimerizzare a RT per O / N. </li></ol></li><li> Collegare un cavo a nastro flessibile per l&#39;acquisizione dei dati <ol><li> Applicare flusso di acciaio liquido (0,5 ml), pipettando, sul pad connettore per 3 secondi per fare superficie pulita. </li><li> Bond A, cavo a nastro flessibile sottile sui punti di contatto con pressione ad alta temperatura (&gt; 60 ° C). Un tipico straightene capelliR offre maneggevolezza e incollaggio. NOTA: Il cavo micro-film è preferibile alla saldatura convenzionale hard-wire per evitare qualsiasi frattura meccanica delle membrane metalliche trasferiti su un silicone. </li><li> Controllare il collegamento elettrico con un multimetro digitale. Il valore di resistenza è prevista meno di 1 Ohm tra il pad sensore con una estremità e l&#39;altra estremità del cavo pellicola (distanza: ~ 1 cm di distanza). </li><li> Legare l&#39;altra estremità del cavo a nastro un circuito stampato personalizzato con la stessa strategia descritta nel passaggio 1.6.2. </li><li> Controllare il collegamento elettrico con un multimetro digitale. </li><li> Collegare il dispositivo con l&#39;hardware di acquisizione dati saldando fili convenzionali sul PCB. </li></ol></li></ol> 2. sperimentazione clinica <ol><li> Pulire il dispositivo utilizzando una soluzione disinfettante <ol><li> Preparare 205 g di una soluzione disinfettante diluita (40: 1 rapporto di volume di acqua e soluzione). </li><li> Spruzzare lasoluzione (10 g) sul dispositivo e ammollo per 10 min. NOTA: Il pulitore disinfettante diluita può essere conservata a temperatura ambiente. </li><li> Risciacquare con acqua per tre volte e asciugare con tessuti puliti. </li></ol></li><li> Impostare una serie di attrezzature per il test del dispositivo <ol><li> Preparare e collegare un amplificatore lock-in con un generatore di corrente, un multiplexer, e il software personalizzato installato su un computer portatile per la registrazione dei dati. </li><li> Posizionare una telecamera a infrarossi su un treppiede e concentrarsi su un oggetto di destinazione per la termografia come riferimento. </li><li> Impostare i parametri di sistema di un amplificatore lock-in per misurare la conducibilità termica (frequenza: 1 e 3 Hz; costante di tempo: 3 e 1 secondo; Sensibilità: 1 mV; riserva dinamica: alta riserva) e della temperatura (frequenza: 997 Hz, il tempo costante: 300 msec; sensibilità: 2 mV; riserva dinamica: a basso rumore) con l&#39;applicazione corrente costante (2 mA). </li><li> Collegare due dispositivi ferita, preparato da microfabbricazione e trasferimento di stampa e montato sulla ferita esiti controlaterale, al multiplexer destra prima di registrare i dati di un paziente. </li></ol></li><li> Registrare la temperatura e conducibilità termica NOTA: Il software di acquisizione dei dati è su ordine, in grado di controllare a distanza il amplificatore lock-in per il monitoraggio dei dati in tempo reale e risparmio. Nella misura di temperatura, ciascun punto di dati viene misurata ogni 300 msec per 20 sec. L&#39;insieme di dati per i primi 10 secondi e dopo 10 sec vengono utilizzati per calcolare il valore medio e la deviazione standard di temperatura, rispettivamente. I dati registrati vengono memorizzati come file valori separati da virgole, che viene utilizzato per tracciare un grafico di confronto con i dati di termografia infrarossa. Nella misura di conducibilità termica, i segnali 3Ω vengono letti direttamente dalla schermata hardware (amplificatore), che viene quindi utilizzato per calcolare la conduttività termica analiticamente. <ol><li> Strofinare delicatamente i siti di applicazione del dispositivo sulla pelle con alcool antisettico salviette 10. </li><li> 2.3.2) Laminato due dispositivi delle sedi cutanee desiderate premendo delicatamente il dispositivo alla pelle con le dita per facilitare l&#39;incollaggio morbido: uno sul sito della ferita chirurgica e l&#39;altra sulla posizione controlaterale come riferimento. </li><li> Misurare la tensione elettrica (3Ω), correlata alla conducibilità termica, del dispositivo avviando l&#39;acquisizione dei dati. </li><li> Valutare i dati ottenuti per verificare il contatto del dispositivo conforme alla pelle; Valore anormale (&lt;0.1 W / mK) mostra una cattiva contatto del dispositivo. </li><li> Misurare la resistenza elettrica per determinare la distribuzione della temperatura e registrare i dati tramite il software personalizzato. </li><li> Prendere immagini ottiche e IR dei due dispositivi sulla pelle. </li><li> Confrontare i valori di temperatura dalle immagini a infrarossi con i dati registrati dal dispositivo ferita (2.3.5). Aggiungi entrambi i valori per separare le colonne in un foglio di calcolo personalizzato. </li></ol></li><li> Analizzare i dati registrati <ol><li> Esportare i dati registrati altemplate personalizzato per calcolare automaticamente la temperatura e la conducibilità termica da una matrice di sensori nel dispositivo. </li><li> Tracciare i dati (temperatura e conducibilità termica secondo la posizione del sensore su una scala temporale diverso) per confronto nel corso di un mese (quattro set di dati al giorno 1, 3, 15, e 30). </li><li> Analizzare i dati confrontando una serie di dati di temperatura e conducibilità termica in funzione del tempo; I valori con improvviso innalzamento o cadere dire il cambiamento di fase di guarigione della ferita e / o anormalità inaspettato su siti ferite. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Dargaville, T. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensors+and+imaging+for+wound+healing:+A+review.">Sensors and imaging for wound healing: A review.</a> Biosens Bioelectron. 41, 30-42 (2013).</li><li>Panuncialman, J., Hammerman, S., Carson, P., Falanga, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wound+edge+biopsy+sites+in+chronic+wounds+heal+rapidly+and+do+not+result+in+delayed+wound+healing.">Wound edge biopsy sites in chronic wounds heal rapidly and do not result in delayed wound healing.</a> J Invest Dermatol. 129, S47-S47 (2009).</li><li>Hess, C. T., Kirsner, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Orchestrating Wound Healing: Assessing and Preparing the Wound Bed. Adv Skin Wound Care. 16 (5), 246-257 (2003).</li><li>Lange-Asschenfeldt, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applicability+of+confocal+laser+scanning+microscopy+for+evaluation+and+monitoring+of+cutaneous+wound+healing.">Applicability of confocal laser scanning microscopy for evaluation and monitoring of cutaneous wound healing.</a> J Biomed Opt. 17 (7), (2012).</li><li>Crane, N. J., Elster, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vibrational+spectroscopy:+a+tool+being+developed+for+the+noninvasive+monitoring+of+wound+healing.">Vibrational spectroscopy: a tool being developed for the noninvasive monitoring of wound healing.</a> J Biomed Opt. 17 (7), (2012).</li><li>Jeong, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Materials+and+Optimized+Designs+for+Human-Machine+Interfaces+Via+Epidermal+Electronics.">Materials and Optimized Designs for Human-Machine Interfaces Via Epidermal Electronics.</a> Adv Mater. 25 (47), 6839-6846 (2013).</li><li>Kim, D. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epidermal+Electronics.">Epidermal Electronics.</a> Science. 333 (6044), 838-843 (2011).</li><li>Webb, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrathin+conformal+devices+for+precise+and+continuous+thermal+characterization+of+human+skin+(vol+12,+pg+938).">Ultrathin conformal devices for precise and continuous thermal characterization of human skin (vol 12, pg 938).</a> Nat Mater. 12, 1078-1078 (2013).</li><li>Yeo, W. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multifunctional+Epidermal+Electronics+Printed+Directly+Onto+the+Skin.">Multifunctional Epidermal Electronics Printed Directly Onto the Skin.</a> Adv Mater. 25 (20), 2773-2778 (2013).</li><li>Hattori, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multifunctional+skin-like+electronics+for+quantitative,+clinical+monitoring+of+cutaneous+wound+healing.">Multifunctional skin-like electronics for quantitative, clinical monitoring of cutaneous wound healing.</a> Adv Healthc Mater. 3 (10), 1597-1607 (2014).</li><li>Guo, S., DiPietro, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Factors+Affecting+Wound+Healing.">Factors Affecting Wound Healing.</a> J Dent Res. 89 (3), 219-229 (2010).</li><li>Matzeu, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skin+temperature+monitoring+by+a+wireless+sensor.">Skin temperature monitoring by a wireless sensor.</a> Ieee Ind Elec. , 3533-3535 (2011).</li><li>Cahill, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal-Conductivity+Measurement+from+30-K+to+750-K+-+the+3-Omega+Method.">Thermal-Conductivity Measurement from 30-K to 750-K - the 3-Omega Method.</a> Rev Sci Instrum. 61 (2), 802-808 (1990).</li><li>Fan, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fractal+Design+Concepts+for+Stretchable+Electronics.">Fractal Design Concepts for Stretchable Electronics.</a> Nature Commun. 5 (3266), (2013).</li><li>Song, Y. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+cameras+with+designs+inspired+by+the+arthropod+eye.">Digital cameras with designs inspired by the arthropod eye.</a> Nature. 497 (7447), 95-99 (2013).</li><li>Jeong, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capacitive+Epidermal+Electronics+for+Electrically+Safe,+Long-Term+Electrophysiological+Measurements.">Capacitive Epidermal Electronics for Electrically Safe, Long-Term Electrophysiological Measurements.</a> Adv Healthc Mater. 3 (5), 642-648 (2013).</li><li>Zhang, Y. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+and+Theoretical+Studies+of+Serpentine+Microstructures+Bonded+To+Prestrained+Elastomers+for+Stretchable+Electronics.">Experimental and Theoretical Studies of Serpentine Microstructures Bonded To Prestrained Elastomers for Stretchable Electronics.</a> Adv Funct Mater. 24 (14), 2028-2037 (2014).</li><li>Carlson, A., Bowen, A. M., Huang, Y. G., Nuzzo, R. G., Rogers, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transfer+Printing+Techniques+for+Materials+Assembly+and+Micro/Nanodevice+Fabrication.">Transfer Printing Techniques for Materials Assembly and Micro/Nanodevice Fabrication.</a> Adv Mater. 24 (39), 5284-5318 (2012).</li><li>Yeo, W. H., Webb, R. C., Lee, W., Jung, S., Rogers, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bio-integrated+electronics+and+sensor+systems.">Bio-integrated electronics and sensor systems.</a> Proc Spie. 8725, (2013).</li><li>Chung, H. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+Releasable+Single-Crystal+Silicon&#8211;Metal+Oxide+Field-Effect+Devices+and+Their+Deterministic+Assembly+on+Foreign+Substrates.">Fabrication of Releasable Single-Crystal Silicon&#8211;Metal Oxide Field-Effect Devices and Their Deterministic Assembly on Foreign Substrates.</a> Adv Funct Mater. 21 (16), 3029-3036 (2011).</li><li>Kim, H. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unusual+strategies+for+using+indium+gallium+nitride+grown+on+silicon+(111)+for+solid-state+lighting.">Unusual strategies for using indium gallium nitride grown on silicon (111) for solid-state lighting.</a> Proc Natl Acad Sci U.S.A. 108 (25), 10072-10077 (2011).</li><li>Padilla-Medina, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+technique+for+acne+treatments+based+on+statistical+parameters+of+skin+thermal+images.">Assessment technique for acne treatments based on statistical parameters of skin thermal images.</a> J Biomed Opt. 19 (4), 046019-046019 (2014).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

This article highlights the methods and protocols to fabricate a conformal, skin-like electronics system that enables conformal lamination near the wound tissues, which offers quantitative measurement of skin temperature and thermal conductivity mapping on the skin. 
The key features include the utilization of novel techniques of materials transfer printing and hard-soft materials integration to design and develop the flexible/stretchable, soft electronic device. The use of biocompatible, elec...

In studio clinico e della ricerca biomedica, il monitoraggio di guarigione della ferita si è concentrata su un metodo invasivo che si basa sulla valutazione istologica del tessuto variazione morfologica nelle ferite 1,2. Recentemente, rapidi progressi nelle tecnologie elettroniche consentono lo sviluppo di immagini e strumenti di analisi di alta precisione in grado di ispezionare visivamente il processo di guarigione delle ferite attraverso l&#39;imaging digitale 3,4 o la microscopia confocale a scansione e spettroscopia 4,5. Tuttavia, tali approcci di imaging richiedono costi elevati, strumenti ottici complessi e operazioni, e, soprattutto, i pazienti devono essere immobilizzata durante la prova. Pertanto, esiste la necessità di nuovi dispositivi e sistemi che sono quantitative, non invasivo, facile da usare, poco costoso, e multifunzionale per offrire una gestione più accurata della ferita. Qui, si introduce un sistema elettronico simil-pelle, che fornisce precise e in tempo reale la mappatura della temperatura e termiche conductivity e offre un livello preciso di riscaldamento nei siti della ferita via conformazionale laminazione del dispositivo non invasivo. Questo dispositivo presenta una classe di tecnologie, impianti a pelle epidermica elettronici che sono progettati per corrispondere alle proprietà meccaniche e dei materiali (spessore totale, rigidezza flessionale, moduli efficaci, e la densità di massa) dell&#39;epidermide 6-9. Il dispositivo è stato progettato in un,, impermeabile pelle-amichevole biocompatibile, e la forma riutilizzabile che può essere lavato e disinfettato per le applicazioni cliniche sui pazienti 10. Il dispositivo elettronico conforme montato vicino tessuti ferita cattura fase di infiammazione (uno dei processo di guarigione delle ferite), causata da un aumento del flusso sanguigno e reazioni enzimatiche alla ferita 11,12, attraverso la registrazione quantitativa di temperatura 8 e conducibilità termica 13, correlato alla idratazione . Studi sperimentali e computazionali determinano un design ottimale meccanica per alloggiomangiato movimenti naturali e applicate ceppi senza frattura meccanica e catturare fisica di base di stretching meccanica dell&#39;elettronica pelle-like che laminati conformally sulla superficie della pelle, che offre acquisizione di segnali ad alta fedeltà. I protocolli descritti in questo articolo presentano i metodi di microfabbricazione per sistemi elettronici simil-pelle, test di preparazione compresa la pulizia del dispositivo, l&#39;installazione apparecchi in ambito clinico, e applicazioni cliniche per il monitoraggio quantitativo della temperatura e conducibilità termica sulle ferite cutanee.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>3&#34; Silicon wafer</td>
			<td>University Wafer, USA</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Use as carrier to fabricate the device</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Fisher Scientific, USA</td>
			<td>A18-1</td>
			<td>Use to clean a wafer and to remove photoresist</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropanol (IPA)</td>
			<td>Fisher Scientific, USA</td>
			<td>A459-1</td>
			<td>Use to clean a wafer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AZ4620 photoresist</td>
			<td>AZ Electrionic Materials, USA</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Use to make patterns on metals and polymers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AZ400K developer</td>
			<td>AZ Electrionic Materials, USA</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Use to develop AZ4620 photoresist</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chromium etchant</td>
			<td>Transene, USA</td>
			<td>1020AC</td>
			<td>Use to etch Cr layer of device</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copper etchant</td>
			<td>Transene, USA</td>
			<td>ASP-100</td>
			<td>Use to etch Cu layer of device</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sylgard 184 Silicone Elastomer Kit (PDMS)</td>
			<td>Dow Corning, USA</td>
			<td>39100000</td>
			<td>Use as a substrate for &#39;dry&#39; retrieval</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PI2545 polyimide</td>
			<td>HD MicroSystem, USA</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Use to encapsulate metal layer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solaris</td>
			<td>Smooth-On, USA</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Use as substrate and to encapsulate device</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petridish</td>
			<td>Carolina, USA</td>
			<td>741255</td>
			<td>Use as mold to make substrate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water-Soluble Wave Solder Tape 5414</td>
			<td>3M, USA</td>
			<td>AM000000217</td>
			<td>Use to retrive device from PDMS layer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Activity Liquid Stainless Steel Flux</td>
			<td>Worthington, USA</td>
			<td>331929</td>
			<td>Use to remove oxidation layer on Cu</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flexible, micro-film cable</td>
			<td>Elform, USA</td>
			<td>N/A (customized)</td>
			<td>Use to make the electrical connection between the electronic device and the data acquisition system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH Neutral Cleaner</td>
			<td>Australian Gold, USA</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Use as disinfectant solution to clean device in clinical testing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solder</td>
			<td>Kester, USA</td>
			<td>24-6337-9703</td>
			<td>Use as material to solder hard wires</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultraviolet lamp</td>
			<td>Cole-Parmer, USA</td>
			<td>97600-00</td>
			<td>Use to activate PDMS layer as hydrophilic surface</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multiplexer</td>
			<td>FixYourBoard, USA</td>
			<td>U802</td>
			<td>Use to acquire measurements from six sensing components&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DC/AC current source</td>
			<td>Keithley, USA</td>
			<td>6221</td>
			<td>Use to supply current</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SMD Digital Hot Air Rework Station</td>
			<td>Aoyue, China</td>
			<td>968A+</td>
			<td>Use to solder hard wires, to electrically connect between the device and external instruments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infrared camera</td>
			<td>FLIR, USA</td>
			<td>435-0001-01-00</td>
			<td>Use to take infrared images in experiment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital multimeter</td>
			<td>Fluke, USA</td>
			<td>117</td>
			<td>Use to check electrical connection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lock-in amplifier</td>
			<td>Stanford Research System, USA</td>
			<td>SR830</td>
			<td>Use to perform four-point-probe-measurement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electron beam evaporator</td>
			<td>9 scale Vacuum Products, USA</td>
			<td>N/A (customized)</td>
			<td>Use to deposit thin films (Cu and SiO2)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication and characterization of a conformal skin-like electronic system for quantitative, cutaneous wound management

Recent advances in the development of electronic technologies and biomedical devices offer opportunities for non-invasive, quantitative assessment of cutaneous wound healing on the skin. Existing methods, however, still rely on visual inspections through various microscopic tools and devices that normally include high-cost, sophisticated systems and require well trained personnel for operation and data analysis. Here, we describe methods and protocols to fabricate a conformal, skin-like electronics system that enables conformal lamination to the skin surface near the wound tissues, which provides recording of high fidelity electrical signals such as skin temperature and thermal conductivity. The methods of device fabrication provide details of step-by-step preparation of the microelectronic system that is completely enclosed with elastomeric silicone materials to offer electrical isolation. The experimental study presents multifunctional, biocompatible, waterproof, reusable, and flexible/stretchable characteristics of the device for clinical applications. Protocols of clinical testing provide an overview and sequential process of cleaning, testing setup, system operation, and data acquisition with the skin-like electronics, gently mounted on hypersensitive, cutaneous wound and contralateral tissues on patients.

Figura 1 presenta una panoramica delle caratteristiche del conformazionale, sistema elettronico skin-like, progettato per quantitativa, gestione cutanea avvolto su pazienti. Il dispositivo elettronico multifunzionale costituito da microscala strutture frattali 3,14 e serpentino filamentosa traccia 9,17 su una membrana elastomerica sottile che offre un&#39;eccezionale elasticità meccanica e piegabilità. Il dispositivo compatibile che è completamente racchiuso da strati di silicon...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication and Characterization of a Conformal Skin-like Electronic System for Quantitative, Cutaneous Wound Management at JoVE.com

Fabrication and Characterization of a Conformal Skin-like Electronic System for Quantitative, Cutaneous Wound Management

This article presents methods to fabricate and characterize a conformal, skin-like electronic system and protocols for the use in clinical applications, particularly on cutaneous wound management.

Fabbricazione e la caratterizzazione di un Conformal pelle simile sistema elettronico di gestione quantitativa, cutanea Ferita

Recent advances in the development of electronic technologies and biomedical devices offer opportunities for non-invasive, quantitative assessment of ...

fabrication-characterization-conformal-skin-like-electronic-system

Research

JoVE Journal

Bioengineering

8.8K Views.  Virginia Commonwealth University. This article presents methods to fabricate and characterize a conformal, skin-like electronic system and protocols for the use in clinical applications, particularly on cutaneous wound management. 

Video: Fabrication and Characterization of a Conformal Skin-like Electronic System for Quantitative, Cutaneous Wound Management

Microinjection Wound Assay and In vivo Localization of Epidermal Wound Response Reporters in Drosophila Embryos.

The Drosophila embryo develops a robust epidermal layer that serves both to protect the internal cells from a harsh external environment as well as to maintain cellular homeostasis. Puncture injury with glass needles provides a direct method to trigger a rapid epidermal wound response that activates wound transcriptional reporters, which can be visualized by a localized reporter signal in living embryos or larvae. Puncture or laser injury also provides signals that promote the recruitment of hemocytes to the wound site. Surprisingly, severe (through and through) puncture injury in late stage embryos only rarely disrupts normal embryonic development, as greater than 90% of such wounded embryos survive to adulthood when embryos are injected in an oil medium that minimizes immediate leakage of hemolymph from puncture sites. The wound procedure does require micromanipulation of the Drosophila embryos, including manual alignment of the embryos on agar plates and transfer of the aligned embryos to microscope slides. The Drosophila epidermal wound response assay provides a quick system to test the genetic requirements of a variety of biological functions that promote wound healing, as well as a way to screen for potential chemical compounds that promote wound healing. The short life cycle and easy culturing routine make Drosophila a powerful model organism. Drosophila clean wound healing appears to coordinate the epidermal regenerative response, with the innate immune response, in ways that are still under investigation, which provides an excellent system to find conserved regulatory mechanisms common to Drosophila and mammalian epidermal wounding.

Microinjection Wound Assay and In vivo Localization of Epidermal Wound Response Reporters in Drosophila Embryos.

The embryonic epidermis of very late stage Drosophila embryos provides an in vivo system for rapid puncture wound response analysis and can be combined with genetic manipulations or chemical microinjection treatments to advance studies in wound healing for translation into mammalian models.

Microiniezione Wound Assay e<em&gt; In vivo</em&gt; Localizzazione di Epidermal Wound risposta Giornalisti a<em&gt; Drosophila</em&gt; Embrioni.

The Drosophila embryo develops a robust epidermal layer that serves both to protect the internal cells from a harsh external environment as well as to ...

Ricerca

Bioingegneria

Microfluidic Fabrication of Polymeric and Biohybrid Fibers with Predesigned Size and Shape

A &#8220;sheath&#8221; fluid passing through a microfluidic channel at low Reynolds number can be directed around another &#8220;core&#8221; stream and used to dictate the shape as well as the diameter of a core stream.&#160;Grooves in the top and bottom of a microfluidic channel were designed to direct the sheath fluid and shape the core fluid.&#160;By matching the viscosity and hydrophilicity of the sheath and core fluids, the interfacial effects are minimized and complex fluid shapes can be formed.&#160;Controlling the relative flow rates of the sheath and core fluids determines the cross-sectional area of the core fluid.&#160;Fibers have been produced with sizes ranging from 300 nm to ~1 mm, and fiber cross-sections can be round, flat, square, or complex as in the case with double anchor fibers. Polymerization of the core fluid downstream from the shaping region solidifies the fibers.&#160;Photoinitiated click chemistries are well suited for rapid polymerization of the core fluid by irradiation with ultraviolet light.&#160;Fibers with a wide variety of shapes have been produced from a list of polymers including liquid crystals, poly(methylmethacrylate), thiol-ene and thiol-yne resins, polyethylene glycol, and hydrogel derivatives. Minimal shear during the shaping process and mild polymerization conditions also makes the fabrication process well suited for encapsulation of cells and other biological components.

Two adjacent fluids passing through a grooved microfluidic channel can be directed to form a sheath around a prepolymer core; thereby&#160;determining both shape and cross-section. Photoinitiated polymerization, such as thiol click chemistry, is well suited for rapidly solidifying the core fluid into a microfiber with predetermined size and shape.

Fabbricazione microfluidica di fibre polimeriche e bioibride con dimensioni e forma predesignate

A &#8220;sheath&#8221; fluid passing through a microfluidic channel at low Reynolds number can be directed around another &#8220;core&#8221; stream and ...

Microfluidic Platform with Multiplexed Electronic Detection for Spatial Tracking of Particles

Microfluidic processing of biological samples typically involves differential manipulations of suspended particles under various force fields in order to spatially fractionate the sample based on a biological property of interest. For the resultant spatial distribution to be used as the assay readout, microfluidic devices are often subjected to microscopic analysis requiring complex instrumentation with higher cost and reduced portability. To address this limitation, we have developed an integrated electronic sensing technology for multiplexed detection of particles at different locations on a microfluidic chip. Our technology, called Microfluidic CODES, combines Resistive Pulse Sensing with Code Division Multiple Access to compress 2D spatial information into a 1D electrical signal. In this paper, we present a practical demonstration of the Microfluidic CODES technology to detect and size cultured cancer cells distributed over multiple microfluidic channels. As validated by the high-speed microscopy, our technology can accurately analyze dense cell populations all electronically without the need for an external instrument. As such, the Microfluidic CODES can potentially enable low-cost integrated lab-on-a-chip devices that are well suited for the point-of-care testing of biological samples.

We demonstrate a microfluidic platform with an integrated surface electrode network that combines resistive pulse sensing (RPS) with code division multiple access (CDMA), to multiplex detection and sizing of particles in multiple microfluidic channels.

Piattaforma microfluidica con multiplex di rilevamento elettronico per spaziale monitoraggio di particelle

Microfluidic processing of biological samples typically involves differential manipulations of suspended particles under various force fields in order to ...

A Simple and Scalable Fabrication Method for Organic Electronic Devices on Textiles

Today, wearable electronics devices combine a large variety of functional, stretchable, and flexible technologies. However, in many cases, these devices cannot be worn under everyday conditions. Therefore, textiles are commonly considered the best substrate to accommodate electronic devices in wearable use. In this paper, we describe how to selectively pattern organic electroactive materials on textiles from a solution in an easy and scalable manner. This versatile deposition technique enables the fabrication of wearable organic electronic devices on clothes.

In this paper, we present a protocol to selectively deposit organic materials on textiles, which allows for the direct integration of organic electronic devices with wearables. The fabricated devices can be fully integrated in textiles, respecting their mechanical appearance and enabling sensing capabilities.

Un metodo semplice e scalabile di fabbricazione per dispositivi elettronici organici sui tessili

Today, wearable electronics devices combine a large variety of functional, stretchable, and flexible technologies. However, in many cases, these devices ...

Fabrication and Validation of an Organ-on-chip System with Integrated Electrodes to Directly Quantify Transendothelial Electrical Resistance

Organs-on-chips, in vitro models involving the culture of (human) tissues inside microfluidic devices, are rapidly emerging and promise to provide useful research tools for studying human health and disease. To characterize the barrier function of cell layers cultured inside organ-on-chip devices, often transendothelial or transepithelial electrical resistance (TEER) is measured. To this end, electrodes are usually integrated into the chip by micromachining methods to provide more stable measurements than is achieved with manual insertion of electrodes into the inlets of the chip. However, these electrodes frequently hamper visual inspection of the studied cell layer or require expensive cleanroom processes for fabrication. To overcome these limitations, the device described here contains four easily integrated electrodes that are placed and fixed outside of the culture area, making visual inspection possible. Using these four electrodes the resistance of six measurement paths can be quantified, from which the TEER can be directly isolated, independent of the resistance of culture medium-filled microchannels. The blood-brain barrier was replicated in this device and its TEER was monitored to show the device applicability. This chip, the integrated electrodes and the TEER determination method are generally applicable in organs-on-chips, both to mimic other organs or to be incorporated into existing organ-on-chip systems.

This publication describes the fabrication of an organ-on-chip device with integrated electrodes for direct quantification of transendothelial electrical resistance (TEER). For validation, the blood-brain barrier was mimicked inside this microfluidic device and its barrier function was monitored. The presented methods for electrode integration and direct TEER quantification are generally applicable.

Fabbricazione e validazione di un sistema di organo-on-chip con elettrodi integrati direttamente quantificare transendoteliale resistenza elettrica

Organs-on-chips, in vitro models involving the culture of (human) tissues inside microfluidic devices, are rapidly emerging and promise to provide useful ...

Fabrication and Characterization of Griffithsin-modified Fiber Scaffolds for Prevention of Sexually Transmitted Infections

Electrospun fibers (EFs) have been widely used in a variety of therapeutic applications; however, they have only recently been applied as a technology to prevent and treat sexually transmitted infections (STIs). Moreover, many EF technologies focus on encapsulating the active agent, relative to utilizing the surface to impart biofunctionality. Here we describe a method to fabricate and surface-modify poly(lactic-co-glycolic) acid (PLGA) electrospun fibers, with the potent antiviral lectin Griffithsin (GRFT). PLGA is an FDA-approved polymer that has been widely used in drug delivery due to its outstanding chemical and biocompatible properties. GRFT is a natural, potent, and safe lectin that possesses broad activity against numerous viruses including human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1). When combined, GRFT-modified fibers have demonstrated potent inactivation of HIV-1 in vitro. This manuscript describes the methods to fabricate and characterize GRFT-modified EFs. First, PLGA is electrospun to create a fiber scaffold. Fibers are subsequently surface-modified with GRFT using 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide (EDC) and N-hydroxysuccinimide (NHS)chemistry. Scanning electron microscopy (SEM) was used to assess the size and morphology of surface-modified formulations. Additionally, a gp120 or hemagglutinin (HA)-based ELISA may be used to quantify the amount of GRFT conjugated to, as well as GRFT desorption from the fiber surface. This protocol can be more widely applied to fabricate fibers that are surface-modified with a variety of different proteins.

This manuscript describes the procedure to fabricate and characterize Griffithsin-modified poly(lactic-co-glycolic acid) electrospun fibers that demonstrate potent adhesive and antiviral activity against human immunodeficiency virus type 1 infection in vitro. Methods used to synthesize, surface-modify, and characterize the resulting morphology, conjugation, and desorption of Griffithsin from surface-modified fibers are described.

Fabbricazione e caratterizzazione di fibra Griffithsin-modificato ponteggi per la prevenzione delle infezioni sessualmente trasmesse

Electrospun fibers (EFs) have been widely used in a variety of therapeutic applications; however, they have only recently been applied as a technology to ...

Large-area Scanning Probe Nanolithography Facilitated by Automated Alignment and Its Application to Substrate Fabrication for Cell Culture Studies

Scanning probe microscopy has enabled the creation of a variety of methods for the constructive (&#39;additive&#39;) top-down fabrication of nanometer-scale features. Historically, a major drawback of scanning probe lithography has been the intrinsically low throughput of single probe systems. This has been tackled by the use of arrays of multiple probes to enable increased nanolithography throughput. In order to implement such parallelized nanolithography, the accurate alignment of probe arrays with the substrate surface is vital, so that all probes make contact with the surface simultaneously when lithographic patterning begins. This protocol describes the utilization of polymer pen lithography to produce nanometer-scale features over centimeter-sized areas, facilitated by the use of an algorithm for the rapid, accurate, and automated alignment of probe arrays. Here, nanolithography of thiols on gold substrates demonstrates the generation of features with high uniformity. These patterns are then functionalized with fibronectin for use in the context of surface-directed cell morphology studies.

Here we present a protocol for wide-area scanning probe nanolithography enabled by the iterative alignment of probe arrays, as well as the utilization of lithographic patterns for cell-surface interaction studies.

Grande area scansione sonda nanolitografia nei paraggi allineamento automatico e sua applicazione alla fabbricazione di substrato per gli studi della coltura delle cellule

Scanning probe microscopy has enabled the creation of a variety of methods for the constructive (&#39;additive&#39;) top-down fabrication of ...

Fabrication and Characterization of Optical Tissue Phantoms Containing Macrostructure

The rapid development of new optical imaging techniques is dependent on the availability of low-cost, customizable, and easily reproducible standards. By replicating the imaging environment, costly animal experiments to validate a technique may be circumvented. Predicting and optimizing the performance of in vivo and ex vivo imaging techniques requires testing on samples that are optically similar to tissues of interest. Tissue-mimicking optical phantoms provide a standard for evaluation, characterization, or calibration of an optical system. Homogenous polymer optical tissue phantoms are widely used to mimic the optical properties of a specific tissue type within a narrow spectral range. Layered tissues, such as the epidermis and dermis, can be mimicked by simply stacking these homogenous slab phantoms. However, many in vivo imaging techniques are applied to more spatially complex tissue where three dimensional structures, such as blood vessels, airways, or tissue defects, can affect the performance of the imaging system. 
This protocol describes the fabrication of a tissue-mimicking phantom that incorporates three-dimensional structural complexity using material with optical properties of tissue. Look-up tables provide India ink and titanium dioxide recipes for optical absorption and scattering targets. Methods to characterize and tune the material optical properties are described. The phantom fabrication detailed in this article has an internal branching mock airway void; however, the technique can be broadly applied to other tissue or organ structures.

Optical tissue phantoms are essential tools for calibration and characterization of optical imaging systems and validation of theoretical models. This article details a method for phantom fabrication that includes replication of tissue optical properties and three-dimensional tissue structure.

Fabbricazione e caratterizzazione dei fantasmi di tessuto ottico contenente macrostruttura

The rapid development of new optical imaging techniques is dependent on the availability of low-cost, customizable, and easily reproducible standards. By ...

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) Assays

When present in pharmaceutical products, a Gram-negative bacterial cell wall component endotoxin (often also called lipopolysaccharide) can cause inflammation, fever, hypo- or hypertension, and, in extreme cases, can lead to tissue and organ damage that may become fatal. The amounts of endotoxin in pharmaceutical products, therefore, are strictly regulated. Among the methods available for endotoxin detection and quantification, the Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) assay is commonly used worldwide. While any pharmaceutical product can interfere with the LAL assay, nano-formulations represent a particular challenge due to their complexity. The purpose of this paper is to provide a practical guide to researchers inexperienced in estimating endotoxins in engineered nanomaterials and nanoparticle-formulated drugs. Herein, practical recommendations for performing three LAL formats including turbidity, chromogenic and gel-clot assays are discussed. These assays can be used to determine endotoxin contamination in nanotechnology-based drug products, vaccines, and adjuvants.

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate LAL Assays

Detection of endotoxins in engineered nanomaterials represents one of the grand challenges in the field of nanomedicine. Here, we present a case study that describes the framework composed of three different LAL formats to estimate potential endotoxin contamination in nanoparticles.

Rilevamento dell'endotossina in Nano-formulazioni utilizzando dosaggi di Limulus Amoebocyte Lysate (LAL)

When present in pharmaceutical products, a Gram-negative bacterial cell wall component endotoxin (often also called lipopolysaccharide) can cause ...

Focused Ion Beam Lithography to Etch Nano-architectures into Microelectrodes

With advances in electronics and fabrication technology, intracortical microelectrodes have undergone substantial improvements enabling the production of sophisticated microelectrodes with greater resolution and expanded capabilities. The progress in fabrication technology has supported the development of biomimetic electrodes, which aim to seamlessly integrate into the brain parenchyma, reduce the neuroinflammatory response observed after electrode insertion and improve the quality and longevity of electrophysiological recordings. Here we describe a protocol to employ a biomimetic approach recently classified as nano-architecture. The use of focused ion beam lithography (FIB) was utilized in this protocol to etch specific nano-architecture features into the surface of non-functional and functional single shank intracortical microelectrodes. Etching nano-architectures into the electrode surface indicated possible improvements of biocompatibility and functionality of the implanted device. One of the benefits of using FIB is the ability to etch on manufactured devices, as opposed to during the fabrication of the device, facilitating boundless possibilities to modify numerous medical devices post-manufacturing. The protocol presented herein can be optimized for various material types, nano-architecture features, and types of devices. Augmenting the surface of implanted medical devices can improve the device performance and integration into the tissue.

We have shown that the etching of nano-architecture into intracortical microelectrode devices may reduce the inflammatory response and has the potential to improve electrophysiological recordings. The methods described herein outline an approach to etch nano-architectures into the surface of non-functional and functional single shank silicon intracortical microelectrodes.

Focalizzata la litografia del fascio ionico per esacire di nano-architetture nei microelettrodi

With advances in electronics and fabrication technology, intracortical microelectrodes have undergone substantial improvements enabling the production of ...