Een KAIST-onderzoeksteam ontwikkelde een nieuwe fabricagemethode voor de meerlaagse verwerking van op zijde gebaseerde micro-elektronica. Deze technologie voor het maken van een biologisch afbreekbare zijde-fibroïnefilm maakt microfabricage mogelijk met polymeer- of metaalstructuren vervaardigd uit fotolithografie. Het kan een sleuteltechnologie zijn bij de implementatie van biologisch afbreekbare elektronische apparaten op basis van zijdefibroïne of gelokaliseerde medicijnafgifte via patronen van zijdefibroïne.

Silk fibroins zijn biocompatibel, biologisch afbreekbaar, transparant, en flexibel, waardoor ze uitstekende kandidaten zijn voor implanteerbare biomedische apparaten, en ze zijn ook gebruikt als biologisch afbreekbare films en functionele microstructuren in biomedische toepassingen. Echter, conventionele microfabricageprocessen vereisen sterke etsoplossingen en oplosmiddelen om de structuur van zijdefibroins te wijzigen.

Om te voorkomen dat de zijdefibroïne tijdens het proces wordt beschadigd, Professor Hyunjoo J. Lee van de School of Electrical Engineering en haar team bedachten een nieuw proces, genoemd aluminium hard masker op zijde fibroin (AMoS), die in staat is tot micropatterning van meerdere lagen die zijn samengesteld uit zowel fibroïne als anorganische materialen, zoals metaal en diëlektrica met zeer nauwkeurige uitlijning op microschaal. Het AMoS-proces kan zijden fibroïnepatronen maken op apparaten, of maak patronen op dunne films van zijdefibroïne met andere materialen met behulp van fotolithografie, wat een kerntechnologie is in het huidige microfabricageproces.

Het team heeft met succes primaire neuronen gekweekt op de bewerkte micropatronen van zijdefibroïne, en bevestigde dat zijdefibroïne uitstekende biocompatibiliteit heeft voor en na het fabricageproces en dat het ook kan worden toegepast op geïmplanteerde biologische apparaten.

Door deze technologie, het team realiseerde de meerlaagse micropatronen van fibroïnefilms op een zijden fibroïnesubstraat en fabriceerde een biologisch afbreekbaar micro-elektrisch circuit dat bestaat uit weerstanden en diëlektrische zijdefibroïnecondensatoren in een siliciumwafel met grote oppervlakken.

Ze gebruikten deze technologie ook om het micropatroon van de dunne film van zijde-fibroïne dichter bij de flexibele op polymeer gebaseerde hersenelektrode te plaatsen, en bevestigde dat de kleurstofmoleculen die op de zijdefibroïne waren gemonteerd, met succes uit de micropatronen waren overgebracht.

Professor Lee zei:"Deze technologie maakt wafelschaal mogelijk, verwerking van gevoelige materialen op grote oppervlakken. We verwachten dat het in de toekomst zal worden toegepast op een breed scala aan biomedische apparaten. Het gebruik van zijdefibroïne met hersenelektroden met micropatronen kan veel nieuwe mogelijkheden bieden in onderzoek naar hersencircuits door medicijnen te gebruiken die hersencelactiviteiten beperken of bevorderen."

Dit onderzoek, in samenwerking met Dr. Nakwon Choi van KIST en geleid door Ph.D. kandidaat Geon Kook, werd gepubliceerd in ACS Toegepaste Materialen &Interfaces .