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4.2.2 Funktionalisierter Zellkulturkammerboden
Auf dem Kammerboden der Zellkulturkammer sollten Strukturen hergestellt werden, die ein gerichtetes Wachstum
der Neuronen durch einen Kanal ermöglichen. Wie in Kap. 3.2.4 beschrieben, wird der Zellkulturkammerboden
getrennt von der Zellkulturkammer durch lithographische Strukturierung prozessiert. Zu Beginn der Optimierung der
Mikrostrukturierung des Zellkulturkammerbodens orientierten sich die Prozessparameter am Benutzerhandbuch des
Herstellers [44] und wurden im Verlauf der Arbeit weiter verfeinert.
Um eine hohe Schichtdicke zu erreichen, wurde der Fotolack nicht verdünnt, weswegen er länger auf dem
Trägersubstrat verteilt werden musste. Nach der Beschichtung mussten die Ränder und die Unterseite des
Trägersubstrats gereinigt werden, damit dieses nicht beim anschließenden Softbake auf der Heizplatte kleben bleibt.
Besonders kritisch ist nun das Anpressen der Lithographiemaske bei der Belichtung. Ein hoher Anpressdruck wurde
vermieden. Damit also die Lithographiemaske
direkt auf dem Fotolack auflag und somit ein gutes
Aspektverhältnis erreicht wurde, war es bei dicken
Lackschichten umso entscheidender, dass die
Oberfläche ausreichend eben ist. Dies konnte selbst
nach einer halbstündigen Rotationsbeschichtung
nur bedingt erreicht werden. Die Genauigkeit der
Strukturierung hing somit auch von der gesamten
Ausbreitung der Lackschicht ab. Beim Hardbake
und der Entwicklung war wiederum darauf zu
achten, dass die Lackreste vollständig entfernt
wurden.
Abb. 4.19 zeigt Fotos von strukturierten SU-8Lackschichten
auf
Trägersubstraten.
Die
Prozessierung eines 300 µm breiten Mikrokanals
(bei etwa gleicher Tiefe!) für das erste MEAAbb. 4.19: Fotos von Trägersubstraten, die mit biokompatiblem
Design (siehe Abb. 4.19.c) war dabei noch
Fotolack unterschiedlich strukturiert wurden: a) Lamellen-
unkritisch.
strukturen, b) Struktur der Leiterbahnen (nach Design 2),
c) Mikrokanal auf MEA (nach Design 1)
Abb.
4.20
zeigt
mikroskopische
Aufnahmen des strukturierten SU-8-Lackschicht
nach MEA-Design 1. Die Wände des Mikrokanals
und der beiden Vertiefungen im Zellkulturkammerboden fallen dabei über die gesamte Höhe der Lackschicht (300
µm) steil ab und sind an der Oberkante besonders scharf (siehe Abb. 4.20.c, d). Mit diesem Prozess lassen sich die
Mikrokanäle auch über Elektroden platzieren, um den Signaldurchfluss durch den Mikrokanal zu messen (Siehe Abb.
4.20.a, b). Dabei soll der Kanal zwei Gebiete des kultivierten neuronalen Netzwerks topologisch trennen.
Um zu gewährleisten, dass die Zellkörper der Neuronen aufgrund ihrer Größe den Mikrokanal nicht passieren
können und so die Neuriten topologisch von den Zellkörpern zu trennen, wird jedoch ein dünnerer Kanal benötigt.
Im folgenden wurden zu diesem Zweck die mit diesem Prozess erreichbare Kanalbreite und der Mindestabstand
zwischen den Mikrokanälen bestimmt.
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