Jelibonların Üzerine Baskısı Yapılan Sensörler
Fotoğraf : Jelatinler üzerinde mikroelektrot dizileri: Prof. Wolfrum‘un bir ekibi jelibonlar üzerine sensör baskısı yapmayı başardı.
Mikroelektrot Dizilerinin Jelatin veya Yumuşak Materyal Üzerine Baskısı Yapılabiliyor
Mikroelektrotlarla beyin veya kalpteki elektriksel sinyaller doğrudan ölçülebiliyor. Şimdiye kadar bu tip uygulamalar için üzerlerine büyük maliyetlerle baskı yapılabilen yumuşak malzemeye ihtiyaç duyuluyordu. Münih Teknik Üniversitesi‘nden bir ekip, elektrotların değişik yumuşak yüzeyler üzerine baskısını yapmayı başardı.
Münih Teknik Üniversitesi ve Jülich Araştırma Merkezi‘nin güçlerini birleştirmesiyle bir jelibonun üzerine baskı yapılması başarıldı. İlk anda olsa olsa çocuk oyuncağı gibi gözüken bu keşif, tıbbi teşhis yöntemlerini değiştirebilir. Profesör Bernhard Wolfrum‘a bağlı bilim adamları öncelikle bir resmin veya bir yazının baskısını yapmadılar, aksine bir mikroelektrot dizisinin baskısını yaptılar. Bu yapıtaşları çok sayıda elektrottan oluşmakta ve hücrelerdeki elektriksel gerilim değişikliklerini ölçebiliyorlar. Örneğin bu değişiklikler sinir ya da kas hücrelerin aktivitelerinde ortaya çıkıyor.
Diğer yandan jelibonların mikroelektrot dizilerinin canlı hücrelerin içine yerleştirilmesi bakımından çok önemli bir özellikleri var: Yumuşaklar. Mikroelektrot dizileri uzun zamandır bulunmakta. Aslen form olarak silisyum gibi sert materyallerden oluşuyorlar. Elektrotlar bu formdayken yaşayan hücrelerle temas ettirildiğinde çeşitli sakıncalar oluşmakta. Bu yüzden laboratuvarda hücrelerin formu ve oluşumunda belli değişiklikler olmakta. Elektrotlar vücutta iltihaplar oluşturabilmekte veya organların çalışma fonksiyonlarına zarar verebilmektedir.
Mürekkep Işın Yazıcısıyla Hızlı Prototipleştirme
Yumuşak materyaller üzerine yerleştirilen mikroelektrot dizileriyle bu sorunlardan kaçınılabiliyor. Bu çerçevede daha yoğun araştırmalar yapılmakta. Şu ana kadar genelde zahmetli ve pahalı, özel laboratuarlarda uygulanabilen geleneksel metotlar izlendi.
Münih Teknik Üniversitesi‘nde nöroelektronik alanında profesör olan Bernhard Wolfrum: “Bunun yerine elektrotların baskısı yapıldığında diğer yöntemlere kıyasla çok daha hızlı ve uygun bir şekilde bir prototip üretilebiliyor ve aynı şekilde de sorunsuz bir şekilde üzerinde çalışılabiliyor,“ dedi. „Böyle bir `Rapid Prototyping` (hızlı prototipleştirme) çok yeni çalışma yöntemleri için fırsat sunuyor.”
Wolfrum ve ekibi mürekkep ışın yazıcısının bir yüksek teknolojik varyasyonunu kullanıyorlar. Elektrotların baskısı ise karbon içeren sıvıyla yapılıyor. Sensörler istenmeyen sinyaller göndermesinler diye karbon hattı üzerine nötr bir koruma tabakası yerleştiriliyor.
Farklı Kullanımlar için Materyaller
Araştırmacılar bu yöntemi yumuşak silikon PMDS (polidimetilsiloksanın kısaltılmış hali), biyolojik deneylerde sıkça kullanılan agar ve nihayet eritildikten sonra tekrar sertleştirilmiş jelibon gibi katı formlarda olan jelatin gibi farklı materyaller üzerinde denediler. Bu maddelerin her biri, belli uygulamalar için çok uygun özelliklere sahipler. Örneğin jelatin tabakası ile kaplanmış implantlarla dokulardaki istenmeyen reaksiyonlar azaltılabiliyorlar.
Ekip, sensörlerin güvenilir değerler ortaya koyduğunu hücre kültürleriyle yaptıkları deneyler ile kanıtlayabildi. 30 mikrometrelik ortalama genişliğe sahip sensörler, bilinen baskı yöntemleriyle güçlükle mümkün olan tek tek veya az sayıda hücrede ölçüm yapılabilmesini mümkün kılmaktadırlar.
Araştırmanın Birincil Yazman‘ı Nouran Adly: “Zorluk tüm elemanların ince ayarında: hem yazıcının teknik ayarları hem de mürekkebin bir araya getirilmesinde” dedi. “Örneğin PDMS uygulamasında sırf mürekkebin yüzeyde tutunması için daha önce tarafımızca geliştirilen bir ön muamele yöntemine geri dönmemiz gerekli oldu.“
Çeşitli Uygulama Olanakları
Baskısı yapılmış yumuşak mikroelektrot dizileri farklı alanlarda uygulamaya konabilir. Sadece araştırmalarda hızlı prototipleştirme uygulamalarında kullanılmakla kalmayıp, hastalara uygulanan tedavi yöntemlerinin değiştirilmesini de sağlayabilirler. Profesör Wolfrum: “Gelecekte benzer yumuşak yapılarla örneğin vücuttaki sinir ya da kalp fonksiyonu kontrol altına alınabilir ya da hatta bu yapılar kalp pili olarak kullanılabilir.” dedi. Şu anda profesör ekibiyle daha kompleks ve üç boyutlu mikroelektrot dizileri bastırmak için çalışıyor. Bunun dışında da gerilim farklılıklarıyla değil de belli kimyasal maddelere reaksiyon göstermesiyle çalışan baskılı sensörler oluşturmak için de araştırmalarını sürdürüyorlar.
Kaynak : chemie.de
