haku: @supervisor Franssila, Sami / yhteensä: 22
viite: 5 / 22
| Tekijä: | Heikkinen, Joonas |
| Työn nimi: | Novel materials and devices for neuronal studies on microfluidic chips |
| Uudenlaiset materiaali- ja laiteratkaisut hermosolututkimuksiin mikrofluidistisissa järjestelmissä | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2015 |
| Sivut: | 90 + 7 Kieli: eng |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Sähkötekniikan korkeakoulu |
| Oppiaine: | Biotroniikka (S3037) |
| Valvoja: | Franssila, Sami |
| Ohjaaja: | Jokinen, Ville |
| Elektroninen julkaisu: | http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201511205194 |
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 3310 | Arkisto |
| Avainsanat: | off-stoichiometry thiol-ene OSTE(+) nanocrystalline carbon axon stretching microfluidics enhanced maturation epästoikiometrinen thioleeni nanokristallihiili hermosolu aksonivenytys mikrofuidistiikka tehostettu maturaatio |
| Tiivistelmä (fin): | Tämän diplomityön tarkoituksena oli tutkia ja karakterisoida kolme eri materiaalia hermosolututkimuksia varten, ja valmistaa niistä toiminnallisia hermosolun tutkimusalustoja mikrovalmistusteknologian keinoin. Kolme tutkittavaa materiaalia olivat: thioleeniin pohjautuvat OSTE (epästoikiometrinen thioleeni) ja OSTE+ (epästoikiometrinen thioleeni epoksi), sekä hiilipohjainen NCC (nanokristallihiili). Tutkimuksen alla oli erityisesti näiden materiaalien yhteensopivuus hermosolujen kanssa. Polymeerimateriaalit karakterisoitiin niiden elastisten ominaisuuksien ja valmistusmenetelmien kautta, sekä näitä vertailtiin tavanomaiseen polymeerimateriaali PDMS:iin (polydimetyylisiloksaani). OSTE(+) materiaalit osoittivat keskinkertaista yhteensopivuutta hermosolujen kanssa, sillä noin 30 % näytteistä tuki hermosolujen kasvua ja kehittymistä. Aksonin venytysalusta valmistettiin onnistuneesti lasista, PDMS:sta ja OSTE+:sta, ja sen toiminta-alue osoittautui laajemmaksi verrattuna moneen aiemmin julkaistuun venytysalustaan saavuttaen jopa 80 % venymän alkuperäisestä pituudesta 21 uN voimalla. NCC:ltä valmistettiin ohut kalvo ja mitattiin sen pinnankarheus (AFM, RMS 41 nm), kemiallinen rakenne (Raman spektroskopia, sp3 ja sp2 hiilisidosten huippuintensiteettiarvojen suhde D/G ~ 1.00) ja sähköinen resistiivisyys (nelipistemittaus 3,2 Ohmcm). NCC:ltä etsattiin kuivaetsaamalla (O2-pohjaisella kaasuyhdistelmällä) ja suurin saavutettu etsausnopeus on 42 nm/min. Lisäksi NCC tuotti epätavallisia hermokasvatustuloksia, kun se tehosti hermosolujen kehittymistä ja neuriittien haarautumista seitsemän päivän kasvatuskokeen aikana. Monielektrodijärjestelmä valmistettiin onnistuneesti piistä, piidioksidista ja NCC:stä. Järjestelmän elektrodiresistanssi oli matalampi (R_ave = 6.5 Ohm) verrattuna kaupalliseen järjestelmään MED64:än (R_ave = 460 Ohm), jossa oli suurin piirtein samat dimensiot. |
| Tiivistelmä (eng): | In this Master's thesis, the aim of the research was to characterize three new materials for neuronal studies, and fabricate functional neuron stimulation devices based on these materials using microfabrication techniques. Three different materials were studied with respect to their compatibility with nerve cells: thiol-ene based OSTE (off-stoichiometry thiol-ene) and OSTE+ (off-stoichiometry thiol-ene epoxy), and carbon-based NCC (nanocrystalline carbon). Polymer materials were characterized for their elastic properties and fabrication methods, and compared to conventional polymer PDMS (polydimethylsiloxane). OSTE(+) materials showed decent compatibility with neurons, as roughly 30 % of samples allowed neuron maturation. Axon stretching device fabricated from glass, PDMS and OSTE+ proved to function in wider strain range than many published devices, reaching strain as high as 80 % with 21 uN force. Thin film of NCC was fabricated, and it was characterized for surface roughness (AFM, RMS 41 nm), chemical structure (Raman spectroscopy, peak ratio of sp3 and sp2 carbon bonds is D/G ~ 1.00), and electrical resistivity (four point probe, 3.2 Ohmcm. NCC was etched with plasma etching (O2-based recipe) and highest achieved etch rate was 42 nm/min. NCC showed extraordinary biological property by enhancing the neuron maturation and neurite arborization during seven days of cultivation. Multi electrode array was successfully fabricated from silicon, silicon dioxide and NCC. The MEA had lower electrode resistance (R_ave = 6.5 Ohm) compared to commercial product MED64 (R_ave = 460 Ohm) with approximately same dimensions. |
| ED: | 2015-11-29 |
INSSI tietueen numero: 52534
+ lisää koriin
INSSI