フェムト秒レーザーを用いたナノ膜のオルガン・オン・ア・チップシステムへの統合

Femtosecond Laser-Based Integration of Nano-Membranes into Organ-on-a-Chip Systems.

• Liubov Bakhchova
• Linas Jonušauskas
• Dovilė Andrijec
• Marharyta Kurachkina
• Tomas Baravykas
• Alexey Eremin
• Ulrike Steinmann

抄録

極めて複雑な生体類似研究をin vitroで行うことができるため、医学研究においてオルガン・オン・ア・チップ・デバイスの人気が高まっています。そのため、このような構造体を簡単かつ柔軟に作製できる技術の開発が盛んに行われています。製造の観点から臓器オンチップデバイスを製造する上での主要な課題の一つは、レイヤバイレイヤボンディング技術の普及であり、その結果、適用可能な材料や形状に制限があり、再現性が限られています。本研究では、機能的な部分である膜をクローズドチャネルシステムに直接統合するために、3次元(3D)レーザーリソグラフィーを用いた改良されたアプローチを紹介する。これにより、膜の形状を自由に選択することができ、完全なオルガンオンチップシステムへの統合が可能であることを示す。また、サンプル調製、書き込みプロセス、操作のための最終的な準備に関する考察も行っている。全体的に見て、我々は、オルガンオンチップ製造における3Dレーザーリソグラフィーの広範なアプリケーションは、この分野の進化における次の論理的なステップであると考えている。

Organ-on-a-chip devices are gaining popularity in medical research due to the possibility of performing extremely complex living-body-resembling research in vitro. For this reason, there is a substantial drive in developing technologies capable of producing such structures in a simple and, at the same time, flexible manner. One of the primary challenges in producing organ-on-chip devices from a manufacturing standpoint is the prevalence of layer-by-layer bonding techniques, which result in limitations relating to the applicable materials and geometries and limited repeatability. In this work, we present an improved approach, using three dimensional (3D) laser lithography for the direct integration of a functional part-the membrane-into a closed-channel system. We show that it allows the freely choice of the geometry of the membrane and its integration into a complete organ-on-a-chip system. Considerations relating to sample preparation, the writing process, and the final preparation for operation are given. Overall, we consider that the broader application of 3D laser lithography in organ-on-a-chip fabrication is the next logical step in this field's evolution.