Figure 1. La page de couverture de Matériaux et interfaces appliqués ACS . Crédit: Matériaux et interfaces appliqués ACS
Une équipe de recherche KAIST a développé une nouvelle méthode de fabrication pour le traitement multicouche de la microélectronique à base de soie. Cette technologie de création d'un film de fibroïne de soie biodégradable permet la microfabrication avec des structures polymères ou métalliques fabriquées par photolithographie. Il peut s'agir d'une technologie clé dans la mise en œuvre de dispositifs électroniques biodégradables à base de fibroïne de soie ou d'administration localisée de médicaments par le biais de modèles de fibroïne de soie.
Les fibroines de soie sont biocompatibles, biodégradable, transparent, et souple, ce qui en fait d'excellents candidats pour les dispositifs biomédicaux implantables, et ils ont également été utilisés comme films biodégradables et microstructures fonctionnelles dans des applications biomédicales. Cependant, les procédés de microfabrication conventionnels nécessitent des solutions de gravure et des solvants puissants pour modifier la structure des fibroines de soie.
Pour éviter que la fibroïne de soie ne soit endommagée pendant le processus, Le professeur Hyunjoo J. Lee de la School of Electrical Engineering et son équipe ont mis au point un nouveau processus, nommé masque dur en aluminium sur fibroïne de soie (AMoS), qui est capable de microstructurer plusieurs couches composées à la fois de fibroïne et de matériaux inorganiques, tels que le métal et les diélectriques avec un alignement microscopique de haute précision. Le processus AMoS peut créer des motifs de fibroïne de soie sur des appareils, ou réaliser des motifs sur des films minces de fibroïne de soie avec d'autres matériaux en utilisant la photolithographie, qui est une technologie de base dans le processus de microfabrication actuel.
L'équipe a cultivé avec succès des neurones primaires sur les micro-motifs de fibroïne de soie traités, et a confirmé que la fibroïne de soie a une excellente biocompatibilité avant et après le processus de fabrication et qu'elle peut également être appliquée aux dispositifs biologiques implantés.
Figure 2. Microstructures de fibroïne et motifs métalliques sur une fibroïne produite à l'aide du masque AMoS. Crédit : Institut coréen avancé des sciences et de la technologie (KAIST)
Grâce à cette technologie, l'équipe a réalisé le micromotif multicouche de films de fibroïne sur un substrat de fibroïne de soie et a fabriqué un circuit microélectrique biodégradable composé de résistances et de condensateurs diélectriques de fibroïne de soie dans une plaquette de silicium avec de grandes surfaces.
Ils ont également utilisé cette technologie pour positionner le micro-motif du film mince de fibroïne de soie plus près de l'électrode cérébrale flexible à base de polymère, et a confirmé que les molécules de colorant montées sur la fibroïne de soie ont été transférées avec succès à partir des micromotifs.
Le professeur Lee a dit, "Cette technologie facilite la mise à l'échelle des tranches, traitement de grandes surfaces de matériaux sensibles. Nous nous attendons à ce qu'il soit appliqué à un large éventail de dispositifs biomédicaux à l'avenir. L'utilisation de la fibroïne de soie avec des électrodes cérébrales à micro-motifs peut ouvrir de nombreuses nouvelles possibilités dans la recherche sur les circuits cérébraux en créant des médicaments qui restreignent ou favorisent les activités des cellules cérébrales."
Figure 3. Évaluation de la biocompatibilité du processus AMoS. En haut :Image schématique de a) silicium recouvert de fibroïne b) silicium à motifs de fibroïne et c) fibroïne à motifs d'or. En bas :Images de microscopie confocale représentatives de neurones corticaux primaires vivants (verts) et morts (rouges) cultivés sur les substrats. Crédit : Institut coréen avancé des sciences et de la technologie (KAIST)
Cette recherche, en collaboration avec le Dr Nakwon Choi de KIST et dirigé par Ph.D. candidat Geon Kook, a été publié dans Matériaux et interfaces appliqués ACS .
