En forskargrupp från KAIST utvecklade en ny tillverkningsmetod för flerskiktsbearbetning av silkesbaserad mikroelektronik. Denna teknik för att skapa en biologiskt nedbrytbar silkesfibroinfilm möjliggör mikrotillverkning med polymer- eller metallstrukturer tillverkade från fotolitografi. Det kan vara en nyckelteknologi vid implementeringen av silkefibrobaserade biologiskt nedbrytbara elektroniska enheter eller lokaliserad läkemedelsleverans genom silkesfibroinmönster.

Silkesfibroiner är biokompatibla, biologiskt nedbrytbar, transparent, och flexibel, vilket gör dem till utmärkta kandidater för implanterbara biomedicinska apparater, och de har också använts som biologiskt nedbrytbara filmer och funktionella mikrostrukturer i biomedicinska tillämpningar. Dock, konventionella mikrotillverkningsprocesser kräver starka etsningslösningar och lösningsmedel för att modifiera strukturen hos silkesfibroiner.

För att förhindra att silkesfibroin skadas under processen, Professor Hyunjoo J. Lee från School of Electrical Engineering och hennes team kom fram till en ny process, namngiven aluminiumhårdmask på silkesfibroin (AMoS), som är kapabel att mikromönsterforma flera lager bestående av både fibroin och oorganiska material, såsom metall och dielektrikum med hög precision i mikroskala. AMoS -processen kan göra sidenfibromönster på enheter, eller gör mönster på silkesfibroin tunna filmer med andra material genom att använda fotolitografi, som är en kärnteknologi i den nuvarande mikrotillverkningsprocessen.

Teamet odlade framgångsrikt primära neuroner på de bearbetade silkesfibroin-mikromönsterna, och bekräftade att silkesfibroin har utmärkt biokompatibilitet före och efter tillverkningsprocessen och att det också kan appliceras på implanterade biologiska anordningar.

Genom denna teknik, teamet insåg flerskiktsmikromönster av fibroinfilmer på ett silkesfibroinsubstrat och tillverkade en biologiskt nedbrytbar mikroelektrisk krets bestående av resistorer och dielektriska silkesfibroinkondensatorer i en kiselskiva med stora ytor.

De använde också denna teknik för att placera mikromönstret av den tunna silkesfibroinfilmen närmare den flexibla polymerbaserade hjärnelektroden, och bekräftade att färgämnesmolekylerna monterade på sidenfibroinen överfördes framgångsrikt från mikropönstren.

Professor Lee sa, "Denna teknik underlättar wafer-skala, storarea bearbetning av känsliga material. Vi förväntar oss att det kommer att tillämpas på ett brett utbud av biomedicinska apparater i framtiden. Att använda silkesfibroin med mikromönstrade hjärnelektroder kan öppna upp många nya möjligheter inom forskning om hjärnkretsar genom att montera läkemedel som begränsar eller främjar hjärncellsaktiviteter."

Denna forskning, i samarbete med Dr. Nakwon Choi från KIST och leds av Ph.D. kandidat Geon Kook, publicerades i ACS tillämpade material och gränssnitt .