德国弗劳恩霍夫协会采用卷对卷技术和石墨烯墨水制成生物传感器

发布时间:2018-03-07 15:58:28 点击量:556

    基于细胞的生物传感器通过电信号测量细胞培养物的变化。这是通过安装在培养皿内的电极或所谓的孔板的孔来完成的。例如,如果添加的病毒破坏电极上的连续细胞层,则电极之间测量的电阻降低。以这种方式,可以测试疫苗或药物的效果(例如):活性成分越有效,被病毒破坏的细胞数量越少,测得的电阻变化越低。此外,毒性测试(例如化妆品)也可以按照相同的原理运行,并且可能在未来取代动物实验。另一个优点:如果生物传感器与评估单元连接,测量可以连续并自动进行。

    所描述的生物传感器的制备昂贵且复杂:电极由生物相容且导电的材料(例如金或铂)制成。微电极的生产需要复杂的光刻工艺。结果由于成本高,实验室通常不购买这些生物传感器,细胞培养物的检查一般会在显微镜下手动进行。然而,作为贵金属的替代品,石墨烯现在可以用作电极的材料。碳材料的优点是它具有导电性以、生物相容性,并且如果是油墨形式,则可以印刷在表面上。

    德国弗劳恩霍夫协会生物医学工程研究所(IBMT)的科学家们使用了一种石墨烯墨水。他们与德国联邦教育和研究部(BMBF)资助的M-era.Net项目BIOGRAPHY的行业合作伙伴一起开发了一种卷对卷印刷工艺,使低成本生产大量石墨烯生物传感器成为可能。虽然印刷设备和石墨烯油墨由相关合作伙伴提供,IBMT的科学家们已经关注了印刷工艺的设计。

    研究人员说:“我们的系统原型可以在连续的箔片上每分钟打印大约400个生物传感器。尤其是可以调整参数如墨水粘度、印刷速度、刮刀压力(刮刀刮去多余墨水)以及印刷滚筒的深度,使印刷结构符合标称尺寸。”来自IBMT的生物学家和工程师的跨学科小组也开发了蛋白质墨水,其在石墨烯之后直接印刷到电极上。他们提到:“这要归功于蛋白质,细胞能够很好地附着在电极箔上。”这是一个复杂的过程:箔和墨水的表面能量必须相互适应,以使墨水从印刷滚筒到箔片的转移发生过程保持最佳状态。特别关键的是印刷结构的干燥,因为蛋白质不能耐受溶剂或高温。只有正确的油墨成分和干燥方法混合才能确保油墨快速干燥。

    在成功构建原型之后,印刷生物传感器的实际测试将随之进行。项目负责说:“我们希望能够在不到一年的时间内为这个行业提供一个通用的技术平台。”

    BIOGRAPHY项目简介:

    跨学科研究项目BIOGRAPHY将激光微加工,卷对卷加工和微结构印刷技术与细胞生物学,病毒学和生物传感器等生物学应用领域相结合。重点在于开发合适的石墨烯印刷油墨。德国联邦教育和研究部(BMBF)正在支持这个项目,作为框架概念“未来生产研究”的一部分。

来源:石墨烯联盟

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