presentacion

DESARROLLO DE UN SISTEMA DE REGENERACIÓN CELULAR MEDIANTE

ESTIMULACIÓN ELÉCTRICA

Presentado por:León Maldonado 0033024

http://www.ugts.usb.ve/

Resumen

Una nueva técnica para fabricar interfaces bioelectrónicas sobre superficies de ITO, depositado en películas delgadas sobre vidrio, de una manera costo-efectiva. Dicho procedimiento combina técnicas de fotolitografía para transferir patrones circuitales al substrato ITO/vidrio seguido de etapas de reducción electroquímica del estaño en estado de oxidación (IV) presente en el ITO a estaño (II) → estaño (0) y luego disolución química del estaño no deseado. Usando placas de ITO/vidrio (con una sola cara conductora) de 2.5 cm2 y 2 mm de espesor como materia prima, se obtuvieron interfaces estructuradas las cuales encuentran su mayor campo de aplicación en lo que a estimulación eléctrica de células vivas (con fines de regeneración ó destrucción) in Vitro refiere y también como biosensores, entre otras

La Unidad de Gestión de Tecnologías en Salud (UGTS) de la Universidad Simón Bolívar en su misión de extender el alcance de sus investigaciones científicas, permite el desarrollo de alternativas innovadoras para la implementación de soluciones técnicas en el área de la biofísica y bioingeniería que se traduzcan en fuentes de beneficio para la sociedad y el ambiente.

Unidad de Gestión de Tecnologías en SaludSoluciones de Ingeniería para los Problemas de Salud


IntroducciónI. Problema

IntroducciónPlanteamientoJustificaciónAlcance y limitacionesObjetivos

II. Marco TeóricoIII. Metodología y resultadosIV. Conclusiones y recomendaciones

AGENDAElectrónica

Biología celular Electroquímica

publicación aplicación

LAB ON A CHIP

Conciencia multidisciplinaria

PlanteamientoI. Problema



Tipo de Interfaz Biocompatibilidad ConductividadEléctrica Opacidad

PCB No Si Muy opaco

ITO/vidrio Si Si Transparente en filmes delgados

JustificaciónI. Problema



Versatilidad de la aplicación

Factible en Venezuela

Costo-efectividad

Beneficios en el campo de la salud

Alcance y limitacionesI. Problema



Ruptura de paradigmasRegeneración ó destrucciónBiosensores

Equipos dentro de la USB

ObjetivosI. Problema



Objetivo General: Definición del proceso de fabricación de un prototipo circuital basado en las propiedades del material óxido de Indio y Estaño (ITO) para el desarrollo de un sistema de regeneración celular mediante estimulación eléctrica. Objetivos Específicos: Estudio de posibilidades, técnicas y materiales para microfabricación en la USB Estudio de posibilidades, técnicas y materiales para microfabricación en empresas privadas. Transferencia del patrón circuital deseado a placas de ITO/vidrio mediante fotolitografía, reducción electroquímica y erosión química. Pruebas de conductividad y respuesta eléctrica. Diseño de un sistema para visualización y registro adecuado a las necesidades del diseño.

BioelectrónicaI. Problema II. Marco Teórico

BioelectrónicaBioelectromagnetismoMiniaturización y MicrofabricaciónFotolitografíaDeposición y disolución (etching)Óxido de Indio y estaño (ITO)Electroquímica

III. Metodología y resultadosIV. Conclusiones y recomendaciones

DispositivosDe

Estado sólido

Estructuras Moleculares

CélulasTejidos

+

Bioelectrónica

BioelectromagnetismoI. Problema II. Marco Teórico



Comportamiento y efecto de campos electromagnéticos sobre

tejido biológico excitable

Leyes de Maxwell

Teoría de la reciprocidad

Miniaturización y microfabricaciónI. Problema II. Marco Teórico



FotolitografíaI. Problema II. Marco Teórico



Deposición y disolución(etching)I. Problema II. Marco Teórico



Deposiciones químicas:- CVD- Electrodeposición- Crecimiento epitaxial- Oxidación térmica

Deposiciones físicas:- PVD- Evaporación térmica- Chisporroteo (Sputtering)- Casting

Disolución (etching):- Seca (Dry etching)- Húmeda (Wet etching)

Óxido de Indio y Estaño (ITO)I. Problema II. Marco Teórico



óxido de indio III (In2O3)óxido de estaño IV (SnO2)

90/10; 95/5; 80/20

Propiedades:Transparencia ópticaAlta conductividad eléctricaBiocompatibilidad → no inhibe el crecimiento de células vivas

Presentación:Filmes delgados Fino polvo Bloques (blancos para

chisporroteo)




Substratos: Vidrio

PET (Entereftalato de polietileno)PEN (Enaftelato de Polietileno)

Aplicaciones del ITO:Pantallas de cristal líquido (LCD)Diodos orgánicos emisores de luz

(OLEDs)Diodos orgánicos fotovoltaicos

(PLEDs)Transistores Orgánicos (TFTs)Chips sobre vidrio (COG)Arreglos de micro electrodos (MEAS)

Técnicas para estructurar patrones sobre ITO: FotolitografíaBombardeo de ionesImpresiónSol-gel Láser




ElectroquímicaI. Problema II. Marco Teórico



Se encarga de estudiar las reacciones de transferencia electrónica en la interfase entre un conductor electrónico y una solución electrolítica

Asimismo estudia las reacciones de reducción-oxidación, también conocidas como Redox, las cuales implican un intercambio de electrones variando las cargas eléctricas en la especie reaccionante.




Oxidación: En la oxidación la sustancia pierde electrones y el electrodo donde ocurre se denomina ánodo, donde el potencial es positivo con respecto a la solución. Reducción: En la reducción la sustancia gana electrones y el electrodo donde ocurre se denomina cátodo, donde el potencial es negativo con respecto a la solución. Número atómico: Representa el número de protones existentes en el núcleo de un átomo. Número de oxidación: El número o estado de oxidación es la carga eléctrica positiva o negativa asignada a cada átomo de un compuesto o ión monoatómico o poliatómico. Lo que simplemente significa, el número de electrones en exceso o de déficit que se le asigna a un elemento con respecto a su número atómico, cuando forma parte de un compuesto o está en forma de ión.




Voltametria La técnica voltamétrica para análisis electroquímico consiste en obtener información sobre procesos de reducción y oxidación haciendo un barrido de potencial para observar gráficamente cómo se comporta la corriente. Dependiendo del tipo de barrido, puede ser lineal, cíclica, de impulsos o de redisolución. Cronoamperometría Esta técnica consiste en establecer un pulso de potencial fijo, por un tiempo determinado y así registrar el comportamiento de la corriente en función del tiempo.

FotolitografíaI. Problema II. Marco TeóricoIII. Metodología y resultados

FotolitografíaReducción electroquímicaDisolución químicaSoldadura de terminalesSistema de visualización

IV. Conclusiones y recomendaciones

Limpieza delSubstrato

Aplicación delFilme

fotorresistivo

Pasada porLaminadora

Exposición aLuz UV

Revelado porAspersión

Exposición aLuz UV







Reducción electroquímicaI. Problema II. Marco TeóricoIII. Metodología y resultados



Solución electrolítica: Sulfato de Sodio Na2SO4 (0.1M)

Objetivo:Sn IV →Sn II → Sn 0

Sistema de 3 electrodos: Alimentación → Potenciostato

Un electrodo de trabajo (Rojo): el cual va conectado a un cable tipo caimán y debe estar en contacto con la placa de ITO/vidrio.

Un electrodo de referencia (Azul): es un electrodo de plata-cloruro de plata y su función es referir los potenciales eléctricos del electrodo de trabajo.

Un contraelectrodo (Negro): es un electrodo cilíndrico de alambre de platino, el cual permite la oxidación de las especies químicas y en consecuencia cerrar el circuito eléctrico.







Montaje sistema

electrodos

VoltametríaLineal

Cronoamperometría




Potencial de reducciónSn II → Sn 0 = -1.5V

Disolución químicaI. Problema II. Marco TeóricoIII. Metodología y resultados



Disolución de fotorresistencia

en Solvente Bungard

Disolución delEstaño

metálico en HCl (0.1M)

Soldadura de terminalesI. Problema II. Marco TeóricoIII. Metodología y resultados



Pasta a base de Plata

(Monómero)Iniciador

AplicaciónDe

Cobre laminado

Soldadura deEstaño para el

cableado

Sistema de visualizaciónI. Problema II. Marco TeóricoIII. Metodología y resultados









Conclusiones y recomendacionesI. Problema II. Marco TeóricoIII. Metodología y resultadosIV. Conclusiones y recomendaciones

Conclusiones:

Objetivos propuestos fueron cumplidos

Queda demostrada la factibilidad técnica para la fabricación de este tipo de dispositivos en Venezuela a bajo costo

Los propósitos interdisciplinarios rinden frutos

Recomendaciones:

Equipar Laboratorio de circuitos impresos

Profundizar diseño de los patrones circuitales tomando en cuenta variables eléctricas

Investigar posibles mejoras en la técnica, materiales y equipos usados

¡MUCHAS GRACIAS!


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