Bu malzeme, ABD Enerji Departmanı, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Anabilim Dalı (Ödül No defg-02-07ER46471) ve Işık Malzemelerden DOE Enerji Araştırma Merkezi Enerji Dönüşümü Etkileşimleri (tarafından desteklenen çalışma dayalı Ödülü No DE-SC0001293 ), ve Frederick Seitz Malzeme Araştırma Laboratuvarı (FSMRL) içinde Malzeme Mikroanaliz Merkezi erişim yararlanıyordu.

1. Giriş <ol><li> Bu makale, 1D, 2D ve 3D baskı, doğrudan-yazma montaj aracılığıyla iletken Mikroelektronlar göstermektedir. </li><li> Direct-yazma montaj, ince nozulları vasıtasıyla konsantre mürekkepleri birikimi ile 1D-to-3D Basılı yapıların bina bir yöntemdir. </li><li> Bizim sistem bilgisayar kontrollü 3-eksenli çeviri aşamasında, bir mürekkep haznesi ve meme ve görüntüleme için 10x teleskopik lens (Şekil 1) oluşur. </li><li> Direct-yazma montaj, konsantre mürekkepler, çapları 0.1 ila 250 mikron (Şekil 2) aralığında silindirik memeleri, uzatılır hangi bir filamanlı baskı yaklaşımdır. Özellikle, viskoelastik mürekkep özellikleri nedeniyle kendi kendine yetebilen, doğrudan-yazma montaj kapsayan özellikleri sağlar (Şekil 3). Bugüne kadar, geniş bir yelpazede, seramik 6,7 oluşan organik 8-10, 11-15 metalik, polimerik 16,17 ve sol-jel 18,19 malzemeleri de dahil olmak üzere, mürekkepler edilmiştirbu baskı yaklaşımı için geliştirilmiştir (Şekil 4). </li></ol> 2. Yüksek konsantrasyonlu gümüş nanoparçacık mürekkepleri hazırlanması <ol><li> Gümüş nanoparçacık mürekkepleri ilk 50 gr su ve 40 g diethanolamine (Video 2.1) karışımı 5.000 karışımı ve poli (akrilik asit) molekül ağırlığı 50.000 eriterek hazırlanır. </li><li> Polimer gümüş nanopartikülleri boyutunu kontrol etmek için kapak kapatma ajan olarak davranır. </li><li> Daha sonra, gümüş nitratın sulu bir çözüm polimer çözeltisine içine enjekte edilir. Eklenmesinden sonra, açık sarı şeffaf bir çözüm (Video 2.2) elde edilir. </li><li> Oda sıcaklığında 24 saat süreyle karıştırarak sonra, çözüm, transmisyon elektron mikroskobu ile belirlenen 5 nm çaplı gümüş nanopartiküller, oluşumu ile örtüşen bir kırmızımsı-kahverengi renk (Video 2.3), geliştirir. </li><li> Sonraki 65 ° C su banyosunda 2 saat daha fazla parçacık büyüme (Video 2.4), çözüm sonicated. </li><li> After sonikasyon çözüm, 500 ml&#39;lik behere aktarılır ve oda sıcaklığına kadar soğutulur. Daha sonra, 300 ml etanol, 30 ml / dak hızında titre edilir. Etanol ajan kapaklama poli (akrilik asit) için kötü bir çözücü olduğundan, parçacıklar, hızla koagüle ve çözüm (Video 2.5) hızlandırabilir. </li><li> Süpernatant şişeden sonra, çökelek santrifüj tüpünün içine toplanan ve 20 dakika boyunca 9000 rpm (Video 2.6) santrifüj. </li><li> Bu adımdan sonra, ~ 85 ağırlıkça% yükleme katıların yüksek konsantrasyonlu gümüş nanoparçacık mürekkep (Video 2.7) elde edilir. </li><li> Mürekkep viskozitesi ve elastik modülü üzerinde daha fazla kontrol, takip homojenizasyon, seyreltme tarafından elde edilebilir. Örneğin, etilen glikol gibi nemlendirici bir çözüm, mürekkep eklenebilir ve daha sonra 2000 rpm&#39;de Thinky homojenizasyon karıştırıcı kullanılarak 3 dakika homojenize. Bu işlemden sonra, düzgün bir kırmızı mavimsi bir renk mürekkep (Video 2.8) elde edilir. </li><li> TEM görüntü gösterirGümüş, bu sentez prosedürü (Şekil 5_left) tarafından elde nanopartiküller. Parçacıkların ortalama çapı 5-50 nm bir boyut dağılımı ile 20 nm var. Basılı yapıların sonrası tavlama, iletkenliği artırmak için gerektirir. En az 30 dakika boyunca 250 ° C&#39;de tavlama sonra, gümüş nanopartikülleri, bir elektrik direnç 10 -5 Ω • cm (Şekil 5_bottom sağ) yaklaşan iletken Mikroelektronlar oluşturur . Şekil 5_top sağ sıcaklık tavlama bir fonksiyonu olarak basılmış gümüş Mikroelektronlar mikroyapısal evrim gösterilmiştir. Sıcaklığı 150 ° ila 550 ° C ~ 30% toplam hacimsel büzülme ile Mikroelektronlar yoğunlaştırılması geçiren 11 </li><li> Güçlü, kendi katı yüklemesinin bağlıdır mürekkep reoloji, basılabilirlik belirler. Artan katı yük ile mürekkep viskozitesi artar (Şekil 6). Çünkü önemli bir yanal yayılma, Concentr düşük viskozite sonucu ile seyreltilmiş mürekkepleri70 ağırlıkça% 85 arasında değişen bir katı yük ile ated mürekkepleri, düzlemsel ve yayılan mürekkep filamentler baskı için gereklidir. </li><li> Artan katı yük ile mürekkep elastik modülü artar (Şekil 7). Katılar 60 ila 75 ağırlıkça% artırır yükleme gibi lineer viskoelastik bölgede, elastik modülü, büyüklük yaklaşık üç siparişleri yükseliyor. 2000 Pa en az elastik modülü kendinden destekli veya özellikleri kapsayan üretmek için gereklidir. </li></ol> 3. Direct-yazma montaj <ol><li> Direct-yazma montaj, ilk kez bir şırınga varil içine mürekkep yükleyerek yapılmaktadır. Birikimi meme bağlama sonra, mürekkep yüklü şırınga varil, 3-eksenli baskı aşamasına (Video 3.1) üzerine monte edilir. </li><li> Bir bilgisayar programı, Doğrusal, düzlemsel ve karmaşık üç boyutlu yapılar kolayca (Video 3.2) üretilen olabilir de dahil olmak üzere keyfi tasarımları, kullanma. </li><li> Sonra, meme yüksekliği, teleskobun mercek yardımı ile 10x zoom (Video 3.3) ile ayarlanır. </li&gt; <li> Sonra, hava destekli bir sıvı dağıtım sistemi ile basınç uygulayarak mürekkep kontrollü bir baskı hızı (Video 3.4) ile yüzey üzerine yatırılır. Gerekli basınç, mürekkep reoloji, nozul çapı, ve baskı hızı bağlıdır, ancak tipik değerler 20-500 mm / s 10-100 psi aralığı Bu baskı, oda sıcaklığında havada yapılır. Bu baskı yordamı kullanarak, farklı düzenleri ve boyut ölçekleri gümüş Mikroelektronlar baskı gösterilmiştir. </li><li> Örneğin, bir silikon yonga substrat 5 mikron memesi desenli 100 mikron kalınlığında bir merkez-merkez satır aralığı ile iletken gümüş ızgaraları, baskı (Video 3.5) gösterilmiştir. </li><li> Buna ek olarak, bu video, yüksek en-boy oranı silindirik yapıdaki katmanlı bir tabaka baskı yöntemi (Video 3.6) kullanarak 30 mikron nozul tarafından nasıl oluşturulacağı gösterilmektedir. </li><li> Ayrıca, gümüş Mikroelektronlar iki cam yüzeyler arasındaki çok yönlü baskı, 1 mm yükseklik di tarafından ofsetfference 30 mikron nozul (Video 3.7) kullanılarak gösterilmiştir. </li><li> Tamamen ücretsiz duran, dikey baskılı gümüş microspikes Si gofret substrat (Video 3.8) 30 mikron meme ile oluşturulabilir. </li><li> Son olarak, bu video, 10 mikron nozul (Video 3.9) kullanarak yayılan gümüş mikroelektrot doğrudan yazma gösterir. Basılı özelliği minimum sarkık veya burkulma ile bir santimetre mesafelere kadar yayılabilir. </li></ol> 4. Temsilcisi sonuçları: Biz son derece konsantre bir gümüş nanoparçacık mürekkepleri hazırlanmış ve elektronik ve optoelektronik uygulamalar için baskı çözünürlüğü ~ 2 ve 3 boyutlu düzlemsel motiflerle iletken özellikleri baskılı gösterdi - 30 mm. Örneğin, bu tekniğin baskı çözünürlüğü Şekil 8 sergiler. 1 mikron nozul 11 kullanarak tek bir geçişte, ~ 2 mm (1.4 mikron kalınlığında) minimum elektrot genişliği ile basılmıştır özellikler elde edilir . Şekil 9 gösterisi5 mikron nozul tarafından desenli esnek bir saydam iletken gümüş ızgaraları, film 12 poliimid. Basılı ızgaraları altında metinler açıkça görülebilir. Bunlar, şeffaf gümüş ızgaraları, saydam iletken oksit (TCO) malzemeler için cazip alternatifler olabilir. Konform düzlemsel olmayan yüzeyler üzerine baskı da bu yöntemi etkindir. Şekil 10 3D elektrikle küçük bir anten konformal baskı göstermektedir. 100 mikron kalınlığında metal memesi cam bir yüzey yarımkürede 13 menderes-line kalıplarını yazdırmak için kullanılır. Bu yaklaşım, implante edilebilir ve giyilebilir antenler, elektronik, ve sensörler dahil olmak üzere çeşitli uygulamaları bulabilirsiniz. Üç boyutlu fotovoltaik ve ışık yayan diyotlar yayılan gümüş Mikroelektronlar Uygulamaları (Şekil 11-14) göstermiştir. İlk olarak, Şekil 11 silikon küresel kabuğun bir örnektir. Bu zayıf bir film 2 mikron thickness, Çok yönlü yazdırma 14 bir dış devre tel bağlı olabilir . Bu yöntem, hassas cihazlar için oldukça avantajlı olan minimal temas basıncı kullanır. Daha sonra, Şekil 12, silikon microribbon elemanları 33 mikron boşluk 15 ile ayrılmış olan silikon güneş Microcell dizi kapsayan birbirine baskı bir örnek göstermektedir . Daha sonra, Şekil 13 gümüş, 4-4 her piksel (500 x 500 x 2,5 mikron 3) 200 mikron dışında 11 aralıklı. Galyum arsenit tabanlı LED dizisi için birbirine En alttaki resim, tek bir piksel 6 V uygulamalı bir önyargı altında düzgün kırmızı ışık yayan LED dizisi görüntüler. Kapsayan elektrotlar baskı yapabilme özelliği, destekleyici ya da kurban katmanları (üst) olmadan çok katmanlı arabağlantı sağlar. Gibi karmaşık 3D mikrofon için görüntüleri SEM nihai bir gösteri, Şekil 14 gösterirroperiodic gümüş kafes 5μm nozul tarafından basılan. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/3189/3189fig1.jpg" /> Şekil 1. Optik görüntü doğrudan mürekkep yazma aparatı. <img alt="Şekil 2" src="/files/ftp_upload/3189/3189fig2.jpg" /> Şekil 2 filamanlı bir özelliği doğrudan mürekkep yazılı. <img alt="Şekil 3" src="/files/ftp_upload/3189/3189fig3.jpg" /> Şekil 3. kendini destekleyen özellikleri kapsayan doğrudan mürekkep yazılı. <img alt="Şekil 4" src="/files/ftp_upload/3189/3189fig4.jpg" /> Şekil 4. doğrudan mürekkep yazmak için mürekkep tasarımlar. Konsantre viskoelastik mürekkepleri geniş bir yelpazede microscale özellikleri ile düzlemsel ve kompleks 3D yapıların doğrudan yazmak için geliştirilmiştir. <img alt="Şekil 5" src="/files/ftp_upload/3189/3189fig5.jpg" /> Şekil 5 (Sol) gümüş nanopartikülleri Transmisyon elektron mikroskobu (TEM) resim. (Sağ üst) tavlama sıcaklığı bir fonksiyonu olarak 15 mikron memesi desenli gümüş Mikroelektronlar görüntüleri SEM. (Sağ alt) tavlama sıcaklığı ve süresi bir fonksiyonu olarak gümüş Mikroelektronlar Elektrik direnç. <img alt="Şekil 6" src="/files/ftp_upload/3189/3189fig6.jpg" /> Şekil 6 katı yüklemesinin bir fonksiyonu olarak gümüş nanoparçacık mürekkepleri Görünür viskozite (η). <img alt="Şekil 7" src="/files/ftp_upload/3189/3189fig7.jpg" /> Şekil 7 katıların yükleme değişen gümüş nanoparçacık mürekkepler için bir fonksiyonu olarak kayma gerilmesi Shear elastik modülü (G). <img alt="Şekil 8" src="/files/ftp_upload/3189/3189fig8.jpg" /> Şekil 8 desenli gümüş Mikroelektronlar düzlemsel diziler SEM görüntüleri1 mikron memesi ile Si gofret. <img alt="Şekil 9" src="/files/ftp_upload/3189/3189fig9.jpg" /> Şekil 9 saydam iletken gümüş ızgaraları (solda) ve SEM görüntüleri çizgi perde (sağda) bir fonksiyonu olarak basılan ızgaraları Optik görüntü. <img alt="Şekil 10" src="/files/ftp_upload/3189/3189fig10.jpg" /> Şekil 10 hemisferik bir cam substrat elektrikle küçük antenler konform baskı sırasında yakalanan Optik görüntü. <img alt="Şekil 11" src="/files/ftp_upload/3189/3189fig11.jpg" /> Şekil 11 (2 mikron) ince bir silikon küresel kabuk üzerine yayılan gümüş Mikroelektronlar yazdırma sırasında elde Optik görüntü. <img alt="Şekil 12" src="/files/ftp_upload/3189/3189fig12.jpg" /> Şekil 12 yayılan gümüş mikroelektrot SEM görüntüsü böylece bir silikon üzerine basılırlar Microcell dizi. <img alt="Şekil 13" src="/files/ftp_upload/3189/3189fig13.jpg" /> Şekil 13 SEM görüntüleri (üstte) ve gümüş Mikroelektronlar birbirine 4-by-4 LED çipi dizi optik görüntü (altta). <img alt="Şekil 14" src="/files/ftp_upload/3189/3189fig14.jpg" /> Şekil 14 3D microperiodic gümüş kafes SEM görüntü.

<ol>
	<li>Chrisey, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+power+of+direct+writing.">The power of direct writing.</a> Science. 289, 879-881 (2000).</li><li>Sirringhaus, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+inkjet+printing+of+all-polymer+transistor+circuits.">High-resolution inkjet printing of all-polymer transistor circuits.</a> Science. 290, 2123-2126 (2000).</li><li>Kim, R. -. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Waterproof+AllnGaP+optoelectronics+on+stretchable+substrates+with+applications+in+biomedicine+and+robotics.">Waterproof AllnGaP optoelectronics on stretchable substrates with applications in biomedicine and robotics.</a> Nat. Mater. 9, 929-937 (2010).</li><li>Lewis, J. A., Gratson, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+writing+in+three+dimensions.">Direct writing in three dimensions.</a> Mater. Today. 7, 32-39 (2004).</li><li>Lewis, 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=Direct+ink+writing+of+3D+functional+materials.">Direct ink writing of 3D functional materials.</a> Adv. Funct. Mater. 16, 2193-2204 (2006).</li><li>Lewis, J. A., Smay, J. E., Stuecker, J., Cesarano, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+ink+writing+of+three-dimensional+ceramic+structures.">Direct ink writing of three-dimensional ceramic structures.</a> J. Am. Ceram. Soc. 89, 3599-3609 (2006).</li><li>Smay, J. E., Gratson, G. M., Shepherd, R. F., Sesarano, J., Lewis, 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=Directed+colloidal+assembly+of+3D+periodic+structures.">Directed colloidal assembly of 3D periodic structures.</a> Adv. Mater. 14, 1279-1283 (2002).</li><li>Therriault, D., White, S. R., Lewis, 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=Chaotic+mixing+in+three-dimensional+microvascular+networks+fabricated+by+direct-write+assembly.">Chaotic mixing in three-dimensional microvascular networks fabricated by direct-write assembly.</a> Nat. Mater. 2, 265-271 (2003).</li><li>Hansen, C. J., Wu, W., Toohey, K. S., Sottos, N. R., White, S. R., Lewis, 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=Self-healing+materials+with+interpenetrating+microvascular+networks.">Self-healing materials with interpenetrating microvascular networks.</a> Adv. Mater. 21, 4143-4147 (2009).</li><li>Therriault, D., Shepherd, R. F., White, S. R., Lewis, 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=Fugitive+ink+for+direct-write+assembly+of+three-dimensional+microvascular+networks.">Fugitive ink for direct-write assembly of three-dimensional microvascular networks.</a> Adv. Mater. 17, 395-399 (2005).</li><li>Ahn, B. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Omnidirectional+printing+of+flexible,+stretchable,+and+spanning+silver+microelectrodes.">Omnidirectional printing of flexible, stretchable, and spanning silver microelectrodes.</a> Science. 323, 1590-1593 (2009).</li><li>Ahn, B. Y., Lorang, D. J., Lewis, 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=Transparent+conductive+grids+via+direct+writing+of+silver+nanoparticle+inks.">Transparent conductive grids via direct writing of silver nanoparticle inks.</a> Nanoscale. 3, 2700-2702 (2011).</li><li>Adams, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conformal+printing+of+electrically+small+antennas+on+three-dimensional+surfaces.">Conformal printing of electrically small antennas on three-dimensional surfaces.</a> Adv. Mater. 23, 1335-1340 (2011).</li><li>Guo, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-+and+three-dimensional+folding+of+thin+film+single-crystalline+silicon+for+photovoltaic+power+applications.">Two- and three-dimensional folding of thin film single-crystalline silicon for photovoltaic power applications.</a> PNAS. 106, 20149-20154 (2009).</li><li>Yoon, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrathin+silicon+solar+microcells+for+semitransparent,+mechanically+flexible+and+microconcentrator+module+designs.">Ultrathin silicon solar microcells for semitransparent, mechanically flexible and microconcentrator module designs.</a> Nat. Mater. 7, 907-915 (2008).</li><li>Gratson, G. M., Xu, M., Lewis, 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=Direct+writing+of+three-dimensional+webs.">Direct writing of three-dimensional webs.</a> Nature. 428, 386-386 (2004).</li><li>Lebel, L. L., Aissa, B., Khakani, M. A. E., Therriault, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultraviolet-assisted+direct-write+fabrication+of+carbon+nanotube/polymer+nanocomposite+microcoils.">Ultraviolet-assisted direct-write fabrication of carbon nanotube/polymer nanocomposite microcoils.</a> Adv. Mater. 22, 592-596 (2010).</li><li>Ahn, B. Y., Lorang, D. J., Duoss, E. B., Lewis, 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=Direct-write+assembly+of+microperiodic+planar+and+spanning+ITO+microelectrodes.">Direct-write assembly of microperiodic planar and spanning ITO microelectrodes.</a> Chem. Commun. 46, 7118-7120 (2010).</li><li>Duoss, E. B., Twardowski, M., Lewis, 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=Sol-gel+inks+for+direct-write+assembly+of+functional+oxides.">Sol-gel inks for direct-write assembly of functional oxides.</a> Adv. Mater. 19, 3485-3489 (2007).</li><li>Salaita, K., Wang, Y. H., Mirkin, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+dip-pen+nanotechnology.">Application of dip-pen nanotechnology.</a> Nat. Nanotech. 2, 145-155 (2007).</li><li>Zhang, H., Lee, K. -. B., Li, Z., Mirkin, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofunctionalized+nanoarrays+of+inorganic+structures+prepared+by+dip-pen+nanolithography.">Biofunctionalized nanoarrays of inorganic structures prepared by dip-pen nanolithography.</a> Nanotechnology. 14, 1113-1117 (2003).</li><li>Hung, S. -. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dip-pen+nanolithography+of+conductive+silver+traces.">Dip-pen nanolithography of conductive silver traces.</a> J. Phys. Chem. C. 114, 9672-9677 (2010).</li><li>Park, J. -. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+electrohydrodynamic+jet+printing.">High-resolution electrohydrodynamic jet printing.</a> Nat. Mater. 6, 782-789 (2007).</li><li>Schirmer, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+ejecting+colloids+against+capillarity+from+sub-micrometer+openings:+On-demand+dielectrophoretic+nanoprinting.">On ejecting colloids against capillarity from sub-micrometer openings: On-demand dielectrophoretic nanoprinting.</a> Adv. Mater. 22, 4701-4705 (2010).</li><li>Park, J. -. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=electrofield+liquid+jets+for+high-resolution+printing+of+charge.">electrofield liquid jets for high-resolution printing of charge.</a> Nano. Lett. 10, 584-591 (2010).</li><li>Ghosh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct-write+assembly+of+micro-periodic+silk+fibroin+scaffolds+for+tissue+engineering+applications.">Direct-write assembly of micro-periodic silk fibroin scaffolds for tissue engineering applications.</a> Adv. Funct. Mater. 18, 1883-1889 (2008).</li><li>Barry, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct-write+assembly+of+3D+hydrogel+scaffolds+for+guided+cell+growth.">Direct-write assembly of 3D hydrogel scaffolds for guided cell growth.</a> Adv. Mater. 21, 2407-2410 (2009).</li><li>Shepherd, J. N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+microperiodic+hydrogel+scaffolds+for+robust+neuronal+cultures.">3D microperiodic hydrogel scaffolds for robust neuronal cultures.</a> Adv. Mater. 21, 47-54 (2011).</li><li>Wu, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct-write+assembly+of+biomimetic+microvascular+networks+for+efficient+fluid+transport.">Direct-write assembly of biomimetic microvascular networks for efficient fluid transport.</a> Soft. Matter. 6, 739-742 (2010).</li><li>Wu, W., DeConinck, A., Lewis, 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=Omnidirectional+Printing+of+3D+Microvascular+Networks.">Omnidirectional Printing of 3D Microvascular Networks.</a> Adv. Mater. 23, H178-H183 (2011).</li></ol>

Çıkar çatışması ilan etti.

Inkjet baskı gibi geleneksel damlacık tabanlı baskı yaklaşımlar, düzlemsel elektrot üretiminde kullanılan mürekkeplerin seyreltik doğa ve düşük viskozite nedeniyle düşük boy oranı ile sınırlıdır. Son zamanlarda, dip-kalem Nanolitografi (DPN) 20-22 ve e-jet baskı 23-25 ​​desen iletken özellikleri kullanılmaktadır. Bu yollar da seyreltik, düşük viskozite mürekkepleri kullanırlar. Pearton ve arkadaşları, 1600&#39;e kadar, yaklaşık 0,5 mikron 22 mikron -1 ve çizgi genişlikleri yazma hızlarında piyasada bulunan bir gümüş nanoparçacık mürekkep mevduat DPN kullandı. Ancak, geniş alanlar üzerine tekrarlanabilir kalıpları imalatı, bu yaklaşım gösterilmelidir henüz. Gümüş nanoparçacık mürekkepler ayrıca, ~ 1.5 mikron 25 çizgi genişlikleri ile iletken izlerini oluşturmak için e-jet baskı tarafından yatırılan var. Ancak, mürekkep püskürtmeli baskı ile, homojen olmayan baskılı özellikleri uydu damla oluşumu ve düzgün olmayan damla d nedeniyle ortaya çıkabilecek24,25 rying. Konsantre gümüş nanoparçacık mürekkepleri, yukarıda gösterildiği gibi, doğrudan yazmaya montaj bir filamanlı tabanlı baskı yaklaşımı ile bu sınırlamaların üstesinden gelir. Bu teknik, 1D, 2D, ve 3D mimarisi oluşturmaya olanak sağlayarak geçen tek bir yüksek boy oranları (h / w ≈ 1.0) ile iletken Mikroelektronlar imalat sağlar. Basılı özellikleri büyüklüğü, meme çapı, mürekkep katıların yükleme, uygulanan basınç ve baskı hızı bağlıdır. Bugüne kadar, küçük iletken izleri ~ 2 mm mütevazı hızlarda (&lt;2 mm s -1) 1 mikron memesi kullanarak desenli edilmiş gibi. Özelleştirerek mürekkep kompozisyon ve meme geometri, maksimum baskı hızı, 10 cm s -1 aşan mümkündür . Ancak, ince ucu (&lt;5 mikron) kullanarak yüksek baskı hızı, önemli bir sorun olmaya devam etmektedir. Doğrudan yazma montaj uygulamaları göstermek için, iletken ızgaraları, El fabrikasyonectrically küçük antenler, güneş hücreleri ve düzlemsel ve yayılan baskılı elektrotlar (Şekil 8-14) ışık yayan diyotlar. Özellikle, bizim yaklaşımımız, metalik yapılar oluşturulması ile sınırlı değildir. Diğer mürekkep tasarımlar, ipek fibroin, hidrojel ve kaçak organik mürekkepleri dayalı olanlar gibi kullanarak, montaj 26-30 doğrudan-yazma ile doku mühendisliği ve hücre kültürü için 3D iskeleleri ve mikrovasküler ağları inşa ettik. Geleceğe doğru bakıldığında, birçok fırsat ve zorlukları vardır. Ilerlemelerin yeni mürekkep tasarımlar, mürekkep akışı dinamikleri daha iyi modelleme ve gelişmiş robotik ve kontrol sistemleri gerektirir. , Yüksek verimlilik ve nano ölçekli çözünürlük 3D yapıları 1D geniş alan imalat (&lt;100 nm) önemli bir sorun olmaya devam etmektedir.

<table border="1"><tr><td> Reaktifi Adı </td><td> Şirket </td><td> Katalog numarası </td><td> Yorumlar </td></tr><tr><td> Poli (akrilik asit) </td><td> Polysciences, Inc. </td><td> 06519 </td><td> mw 5.000 g / mol </td></tr><tr><td> Poli (akrilik asit) </td><td> Polysciences, Inc. </td><td> 00627 </td><td> mw 50.000 g / mol </td></tr><tr><td> Gümüş nitrat </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 209139 </td><td> Gümüş kaynağı </td></tr><tr><td> Diethanolamine </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> D8885 </td><td> / Solvent indirgeyici ajan </td></tr><tr><td> Etilen glikol </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 102466 </td><td> Nemlendirici </td></tr><tr><td> Sonicater </td><td> Fisher Scientific </td><td> FS30H </td><td> - </td></tr><tr><td> Santrifüj </td><td> Beckman Coulter </td><td> Avanti TM J-25 </td><td> - </td></tr><tr><td> Robotik sahne </td><td> Aerotech Inc. </td><td> ABL 900.010 </td><td> 3-eksenli hareket </td></tr><tr><td>Şırınga varil </td><td> EFD Inc. </td><td> 5109LBP-B </td><td> 3 ml </td></tr><tr><td> Nozul </td><td> EFD Inc. </td><td> - </td><td> id = 0,1 - 250 mikron </td></tr><tr><td> Dispenser </td><td> EFD Inc. </td><td> 800 </td><td> Hava beslemeli </td></tr><tr><td> Tasarım yazılımı </td><td> Özel olarak tasarlanmış </td><td> - </td><td> Mingjie Xu </td></tr></table>

planar and three-dimensional printing of conductive inks

Basılı elektronik, esnek ve çok boyutlu elektronik, optoelektronik ve 1-3 biyomedikal cihazlar oluşturmak için düşük maliyetli, geniş alan fabrikasyon yolları üzerinde güveniyor . Bu çalışmada, biz odaklanmak tek (1D), iki-iletken metalik mürekkepler, esnek, gerilebilir ve yayılan Mikroelektronlar şeklinde (2D) ve üç boyutlu (3D) baskı. Montaj 4,5, ince ucu (~ 0.1 - 250 mikron) ile konsantre mürekkepleri birikimi ile basit çizgiler karmaşık yapılara kadar fabrikasyon özellikleri sağlayan bir 1-3D baskı tekniği olan Doğrudan yazma . Bu baskı yöntemi bilgisayar kontrollü 3-eksenli bir çeviri aşamasında, bir mürekkep haznesi ve meme ve görselleştirme için 10x teleskopik lens oluşur. Inkjet baskı aksine, bir damlacık tabanlı süreç, doğrudan-yazma montaj ya-ya da düzlem-ekstrüzyon mürekkep filamentler içerir. Basılı filamentler genellikle meme büyüklüğü için uygundur. Hence microscale özellikleri (&lt;1 mm) daha büyük diziler ve çok boyutlu mimarileri desenli ve monte edilebilir. Bu çalışmada, öncelikle doğrudan yazma montaj ile düzlemsel ve 3 boyutlu baskı için yüksek konsantrasyonlu gümüş nanoparçacık mürekkep sentezlerler. Sonra, çok boyutlu motiflerle baskı Mikroelektronlar için standart bir protokol olduğunu göstermiştir. Son olarak, elektrikli küçük anten, güneş hücreleri ve ışık yayan diyotlar için basılı Mikroelektronlar uygulamaları vurgulanır.

Watch this Scientific Journal Video about Planar and Three-Dimensional Printing of Conductive Inks at JoVE.com

Planar and Three-Dimensional Printing of Conductive Inks

Iletken metalik mürekkeplerin düzlemsel ve üç boyutlu baskı açıklanmıştır. Bizim yaklaşımımız imalatı basılı, elektronik, optoelektronik ve microscale alışılmadık düzenleri biyomedikal cihazlar için yeni yollar sağlar.

İletken Mürekkepler düzlemsel ve Üç Boyutlu Baskı

Printed electronics rely on low-cost, large-area fabrication routes to create flexible or multidimensional electronic, optoelectronic, and biomedical ...

planar-and-three-dimensional-printing-of-conductive-inks

Research

JoVE Journal

Bioengineering

36.9K Görüntüleme.  University of Illinois at Urbana-Champaign. Iletken metalik mürekkeplerin düzlemsel ve üç boyutlu baskı açıklanmıştır. Bizim yaklaşımımız imalatı basılı, elektronik, optoelektronik ve microscale alışılmadık düzenleri biyomedikal cihazlar için yeni yollar sağlar.

Video: Planar and Three-Dimensional Printing of Conductive Inks

Three-dimensional Optical-resolution Photoacoustic Microscopy

Optical microscopy, providing valuable insights at the cellular and organelle levels, has been widely recognized as an enabling biomedical technology. As the mainstays of in vivo three-dimensional (3-D) optical microscopy, single-/multi-photon fluorescence microscopy and optical coherence tomography (OCT) have demonstrated their extraordinary sensitivities to fluorescence and optical scattering contrasts, respectively. However, the optical absorption contrast of biological tissues, which encodes essential physiological/pathological information, has not yet been assessable. 
The emergence of biomedical photoacoustics has led to a new branch of optical microscopy optical-resolution photoacoustic microscopy (OR-PAM)1, where the optical irradiation is focused to the diffraction limit to achieve cellular1 or even subcellular2 level lateral resolution. As a valuable complement to existing optical microscopy technologies, OR-PAM brings in at least two novelties. First and most importantly, OR-PAM detects optical absorption contrasts with extraordinary sensitivity (i.e., 100%). Combining OR-PAM with fluorescence microscopy3 or with optical-scattering-based OCT4 (or with both) provides comprehensive optical properties of biological tissues. Second, OR-PAM encodes optical absorption into acoustic waves, in contrast to the pure optical processes in fluorescence microscopy and OCT, and provides background-free detection. The acoustic detection in OR-PAM mitigates the impacts of optical scattering on signal degradation and naturally eliminates possible interferences (i.e., crosstalks) between excitation and detection, which is a common problem in fluorescence microscopy due to the overlap between the excitation and fluorescence spectra. 
Unique for optical absorption imaging, OR-PAM has demonstrated broad biomedical applications since its invention, including, but not limited to, neurology5, 6, ophthalmology7, 8, vascular biology9, and dermatology10. In this video, we teach the system configuration and alignment of OR-PAM as well as the experimental procedures for in vivo functional microvascular imaging.

Optical-resolution photoacoustic microscopy (OR-PAM) is an emerging technology capable of imaging optical absorption contrasts in vivo with cellular resolution and sensitivity. Here, we provide a visualized instruction on the experimental protocols of OR-PAM, including system configuration, system alignment, typical in vivo experimental procedures, and functional imaging schemes.

Üç boyutlu optik çözünürlük foto akustik Mikroskopi

Optical microscopy, providing valuable insights at the cellular and organelle levels, has been widely recognized as an enabling biomedical technology. As ...

Biyomühendislik

Alginate Hydrogels for Three-Dimensional Organ Culture of Ovaries and Oviducts

Ovarian cancer is the fifth leading cause of cancer deaths in women and has a 63% mortality rate in the United States1. The cell type of origin for ovarian cancers is still in question and might be either the ovarian surface epithelium (OSE) or the distal epithelium of the fallopian tube fimbriae2,3. Culturing the normal cells as a primary culture in vitro will enable scientists to model specific changes that might lead to ovarian cancer in the distinct epithelium, thereby definitively determining the cell type of origin. This will allow development of more accurate biomarkers, animal models with tissue-specific gene changes, and better prevention strategies targeted to this disease.
Maintaining normal cells in alginate hydrogels promotes short term in vitro culture of cells in their three-dimensional context and permits introduction of plasmid DNA, siRNA, and small molecules. By culturing organs in pieces that are derived from strategic cuts using a scalpel, several cultures from a single organ can be generated, increasing the number of experiments from a single animal. These cuts model aspects of ovulation leading to proliferation of the OSE, which is associated with ovarian cancer formation. Cell types such as the OSE that do not grow well on plastic surfaces can be cultured using this method and facilitate investigation into normal cellular processes or the earliest events in cancer formation4.
Alginate hydrogels can be used to support the growth of many types of tissues5. Alginate is a linear polysaccharide composed of repeating units of &beta;-D-mannuronic acid and &alpha;-L-guluronic acid that can be crosslinked with calcium ions, resulting in a gentle gelling action that does not damage tissues6,7. Like other three-dimensional cell culture matrices such as Matrigel, alginate provides mechanical support for tissues; however, proteins are not reactive with the alginate matrix, and therefore alginate functions as a synthetic extracellular matrix that does not initiate cell signaling5. The alginate hydrogel floats in standard cell culture medium and supports the architecture of the tissue growth in vitro.
A method is presented for the preparation, separation, and embedding of ovarian and oviductal organ pieces into alginate hydrogels, which can be maintained in culture for up to two weeks. The enzymatic release of cells for analysis of proteins and RNA samples from the organ culture is also described. Finally, the growth of primary cell types is possible without genetic immortalization from mice and permits investigators to use knockout and transgenic mice.

Culture of normal cells in their three-dimensional context represents an alternative method to study early events required for cellular transformation and tumorigenesis. This method is used to grow normal ovarian and oviductal cells to study early events in ovarian cancer formation.

Yumurtalıklar ve fallop borularında Üç Boyutlu Organ Kültür Aljinatta Hidrojeller

Ovarian cancer is the fifth leading cause of cancer deaths in women and has a 63% mortality rate in the United States1. The cell type of origin for ...

Investigating the Three-dimensional Flow Separation Induced by a Model Vocal Fold Polyp

The fluid-structure energy exchange process for normal speech has been studied extensively, but it is not well understood for pathological conditions. Polyps and nodules, which are geometric abnormalities that form on the medial surface of the vocal folds, can disrupt vocal fold dynamics and thus can have devastating consequences on a patient&#39;s ability to communicate. Our laboratory has reported particle image velocimetry (PIV) measurements, within an investigation of a model polyp located on the medial surface of an in&#160;vitro driven vocal fold model, which show that such a geometric abnormality considerably disrupts the glottal jet behavior. This flow field adjustment is a likely reason for the severe degradation of the vocal quality in patients with polyps. A more complete understanding of the formation and propagation of vortical structures from a geometric protuberance, such as a vocal fold polyp, and the resulting influence on the aerodynamic loadings that drive the vocal fold dynamics, is necessary for advancing the treatment of this pathological condition. The present investigation concerns the three-dimensional flow separation induced by a wall-mounted prolate hemispheroid with a 2:1 aspect ratio in cross flow, i.e. a model vocal fold polyp, using an oil-film visualization technique. Unsteady, three-dimensional flow separation and its impact of the wall pressure loading are examined using skin friction line visualization and wall pressure measurements.

Vocal fold polyps can disrupt vocal fold dynamics and thus can have devastating consequences on a patient&#39;s ability to communicate. Three-dimensional flow separation induced by a wall-mounted model polyp and its impact on the wall pressure loading are examined using particle image velocimetry, skin friction line visualization, and wall pressure measurements.

Model Vocal Fold Polip'in Neden Olduğu Üç Boyutlu Akış Ayrımının Araştırılması

The fluid-structure energy exchange process for normal speech has been studied extensively, but it is not well understood for pathological conditions. ...

Human Cartilage Tissue Fabrication Using Three-dimensional Inkjet Printing Technology

Bioprinting, which is based on thermal inkjet printing, is one of the most attractive enabling technologies in the field of tissue engineering and regenerative medicine. With digital control&#160;cells, scaffolds, and growth factors can be precisely deposited to the desired two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) locations rapidly. Therefore, this technology is an ideal approach to fabricate tissues mimicking their native anatomic structures. In order to engineer cartilage with native zonal organization, extracellular matrix composition (ECM), and mechanical properties, we developed a bioprinting platform using a commercial inkjet printer with simultaneous photopolymerization capable for 3D cartilage tissue engineering. Human chondrocytes suspended in poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) were printed for 3D neocartilage construction via layer-by-layer assembly. The printed cells were fixed at their original deposited positions, supported by the surrounding scaffold in simultaneous photopolymerization. The mechanical properties of the printed tissue were similar to the native cartilage. Compared to conventional tissue fabrication, which requires longer UV exposure, the viability of the printed cells with simultaneous photopolymerization was significantly higher. Printed neocartilage demonstrated excellent glycosaminoglycan (GAG) and collagen type II production, which was consistent with gene expression. Therefore, this platform is ideal for accurate cell distribution and arrangement for anatomic tissue engineering.

The methods described in this paper show how to convert a commercial inkjet printer into a bioprinter with simultaneous UV polymerization. The printer is capable of constructing 3D tissue structure with cells and biomaterials. The study demonstrated here constructed a 3D neocartilage.

Üç boyutlu Mürekkep Püskürtmeli Baskı Teknolojisi Kullanımı İnsan Kıkırdak Doku Fabrikasyon

Bioprinting, which is based on thermal inkjet printing, is one of the most attractive enabling technologies in the field of tissue engineering and ...

Analysis of Cell Migration within a Three-dimensional Collagen Matrix

The ability to migrate is a hallmark of various cell types and plays a crucial role in several physiological processes, including&#160;embryonic development, wound healing, and immune responses. However, cell migration is also a key mechanism in cancer enabling these cancer cells to detach from the primary tumor to start metastatic spreading. Within the past years various cell migration assays have been developed to analyze the migratory behavior of different cell types. Because the locomotory behavior of cells markedly differs between a two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) environment it can be assumed that the analysis of the migration of cells that are embedded within a 3D environment would yield in more significant cell migration data. The advantage of the described 3D collagen matrix migration assay is that cells are embedded within a physiological 3D network of collagen fibers representing the major component of the extracellular matrix. Due to time-lapse video microscopy real cell migration is measured allowing the determination of several migration parameters as well as their alterations in response to pro-migratory factors or inhibitors. Various cell types could be analyzed using this technique, including lymphocytes/leukocytes, stem cells, and tumor cells. Likewise, also cell clusters or spheroids could be embedded within the collagen matrix concomitant with analysis of the emigration of single cells from the cell cluster/ spheroid into the collagen lattice. We conclude that the 3D collagen matrix migration assay is a versatile method to analyze the migration of cells within a physiological-like 3D environment.

Cell migration is a biological phenomenon that is involved in a plethora of physiological, such as wound healing and immune responses, and pathophysiological processes, like cancer. The 3D-collagen matrix migration assay is a versatile tool to analyze the migratory properties of different cell types within in a 3D physiological-like environment.

Bir Üç boyutlu Kollajen Matrix içindeki Hücre Göç Analizi

The ability to migrate is a hallmark of various cell types and plays a crucial role in several physiological processes, including&#160;embryonic ...

Generation of a Three-dimensional Full Thickness Skin Equivalent and Automated Wounding

In vitro models are a cost effective and ethical alternative to study cutaneous wound healing processes. Moreover, by using human cells, these models reflect the human wound situation better than animal models. Although two-dimensional models are widely used to investigate processes such as cellular migration and proliferation, models that are more complex are required to gain a deeper knowledge about wound healing. Besides a suitable model system, the generation of precise and reproducible wounds is crucial to ensure comparable results between different test runs. In this study, the generation of a three-dimensional full thickness skin equivalent to study wound healing is shown. The dermal part of the models is comprised of human dermal fibroblast embedded in a rat-tail collagen type I hydrogel. Following the inoculation with human epidermal keratinocytes and consequent culture at the air-liquid interface, a multilayered epidermis is formed on top of the models. To study the wound healing process, we additionally developed an automated wounding device, which generates standardized wounds in a sterile atmosphere.

The goal of this protocol is to build up a three-dimensional full thickness skin equivalent, which resembles natural skin. With a specifically constructed automated wounding device, precise and reproducible wounds can be generated under maintenance of sterility.

Üç-boyutlu Tam Kalınlığı Deri Üretimi Eşdeğer ve Otomatik Yaralama

In vitro models are a cost effective and ethical alternative to study cutaneous wound healing processes. Moreover, by using human cells, these models ...

Preparation and Analysis of In Vitro Three Dimensional Breast Carcinoma Surrogates

Three dimensional (3D) culture is a more physiologically relevant method to model cell behavior in vitro than two dimensional culture. Carcinomas, including breast carcinomas, are complex 3D tissues composed of cancer epithelial cells and stromal components, including fibroblasts and extracellular matrix (ECM). Yet most in vitro models of breast carcinoma consist only of cancer epithelial cells, omitting the stroma and, therefore, the 3D architecture of a tumor in vivo. Appropriate 3D modeling of carcinoma is important for accurate understanding of tumor biology, behavior, and response to therapy. However, the duration of culture and volume of 3D models is limited by the availability of oxygen and nutrients within the culture. Herein, we demonstrate a method in which breast carcinoma epithelial cells and stromal fibroblasts are incorporated into ECM to generate a 3D breast cancer surrogate that includes stroma and can be cultured as a solid 3D structure or by using a perfusion bioreactor system to deliver oxygen and nutrients. Following setup and an initial growth period, surrogates can be used for preclinical drug testing. Alternatively, the cellular and matrix components of the surrogate can be modified to address a variety of biological questions. After culture, surrogates are fixed and processed to paraffin, in a manner similar to the handling of clinical breast carcinoma specimens, for evaluation of parameters of interest. The evaluation of one such parameter, the density of cells present, is explained, where ImageJ and CellProfiler image analysis software systems are applied to photomicrographs of histologic sections of surrogates to quantify the number of nucleated cells per area. This can be used as an indicator of the change in cell number over time or the change in cell number resulting from varying growth conditions and treatments.

Preparation and Analysis of In Vitro Three Dimensional Breast Carcinoma Surrogates

We demonstrate a method to generate 3D breast cancer surrogates, which can be cultured using a perfusion bioreactor system to deliver oxygen and nutrients. Following growth, surrogates are fixed and processed to paraffin for evaluation of parameters of interest. The evaluation of one such parameter, cell density, is explained.

Hazırlama ve Analizler<em&gt; İn Vitro</em&gt; Üç Boyutlu Meme Kanseri Suretler

Three dimensional (3D) culture is a more physiologically relevant method to model cell behavior in vitro than two dimensional culture. Carcinomas, ...

Engineering Three-dimensional Epithelial Tissues Embedded within Extracellular Matrix

The architecture of branched organs such as the lungs, kidneys, and mammary glands arises through the developmental process of branching morphogenesis, which is regulated by a variety of soluble and physical signals in the microenvironment. Described here is a method created to study the process of branching morphogenesis by forming engineered three-dimensional (3D) epithelial tissues of defined shape and size that are completely embedded within an extracellular matrix (ECM). This method enables the formation of arrays of identical tissues and enables the control of a variety of environmental factors, including tissue geometry, spacing, and ECM composition. This method can also be combined with widely used techniques such as traction force microscopy (TFM) to gain more information about the interactions between cells and their surrounding ECM. The protocol can be used to investigate a variety of cell and tissue processes beyond branching morphogenesis, including cancer invasion.

This manuscript describes a soft lithography-based technique to engineer uniform arrays of three-dimensional (3D) epithelial tissues of defined geometry surrounded by extracellular matrix. This method is amenable to a wide variety of cell types and experimental contexts and allows for high-throughput screening of identical replicates.

Ekstraselüler Matrix içinde Gömülü Mühendislik Üç boyutlu Epitel Dokular

The architecture of branched organs such as the lungs, kidneys, and mammary glands arises through the developmental process of branching morphogenesis, ...

Fabrication of Three-dimensional Paper-based Microfluidic Devices for Immunoassays

Paper wicks fluids autonomously due to capillary action. By patterning paper with hydrophobic barriers, the transport of fluids can be controlled and directed within a layer of paper. Moreover, stacking multiple layers of patterned paper creates sophisticated three-dimensional microfluidic networks that can support the development of analytical and bioanalytical assays. Paper-based microfluidic devices are inexpensive, portable, easy to use, and require no external equipment to operate. As a result, they hold great promise as a platform for point-of-care diagnostics. In order to properly evaluate the utility and analytical performance of paper-based devices, suitable methods must be developed to ensure their manufacture is reproducible and at a scale that is appropriate for laboratory settings. In this manuscript, a method to fabricate a general device architecture that can be used for paper-based immunoassays is described. We use a form of additive manufacturing (multi-layer lamination) to prepare devices that comprise multiple layers of patterned paper and patterned adhesive. In addition to demonstrating the proper use of these three-dimensional paper-based microfluidic devices with an immunoassay for human chorionic gonadotropin (hCG), errors in the manufacturing process that may result in device failures are discussed. We expect this approach to manufacturing paper-based devices will find broad utility in the development of analytical applications designed specifically for limited-resource settings.

We detail a method to fabricate three-dimensional paper-based microfluidic devices for use in the development of immunoassays. Our approach to device assembly is a type of multilayer, additive manufacturing. We demonstrate a sandwich immunoassay to provide representative results for these types of paper-based devices.

İmmüno için üç boyutlu Paper-based mikroakışkan Cihazlar İmalat

Paper wicks fluids autonomously due to capillary action. By patterning paper with hydrophobic barriers, the transport of fluids can be controlled and ...

Three-dimensional Printing of Thermoplastic Materials to Create Automated Syringe Pumps with Feedback Control for Microfluidic Applications

Microfluidics has become a critical tool in research across the biological, chemical, and physical sciences. One important component of microfluidic experimentation is a stable fluid handling system capable of accurately providing an inlet flow rate or inlet pressure. Here, we have developed a syringe pump system capable of controlling and regulating the inlet fluid pressure delivered to a microfluidic device. This system was designed using low-cost materials and additive manufacturing principles, leveraging three-dimensional (3D) printing of thermoplastic materials and off-the-shelf components whenever possible. This system is composed of three main components: a syringe pump, a pressure transducer, and a programmable microcontroller. Within this paper, we detail a set of protocols for fabricating, assembling, and programming this syringe pump system. Furthermore, we have included representative results that demonstrate high-fidelity, feedback control of inlet pressure using this system. We expect this protocol will allow researchers to fabricate low-cost syringe pump systems, lowering the entry barrier for the use of microfluidics in biomedical, chemical, and materials research.

Here we present a protocol to construct a pressure-controlled syringe pump to be used in microfluidic applications. This syringe pump is made from an&#160;additively manufactured body, off-the-shelf hardware, and open-source electronics. The resulting system is low-cost, straightforward to build, and delivers well-regulated fluid flow to enable rapid microfluidic research.

Üç boyutlu termoplastik malzemelerin oluşturmak için yazdırma şırınga pompalar geribildirim denetimiyle mikrosıvısal uygulamalar için otomatik

Microfluidics has become a critical tool in research across the biological, chemical, and physical sciences. One important component of microfluidic ...