Micronanoherramientas para las ciencias de la vida

• Autores: María José López Martínez
• Directores de la Tesis: José Antonio Plaza Plaza (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2008
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Jaume Esteve Tintó (presid.), Julián Alonso Chamarro (secret.), C. Nogués i (voc.), Abdelhamid Errachid Elsalhi (voc.), Raquel Pérez Castillejos (voc.)
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: DDD
• Resumen

  • La aparición de los Sistemas MicroNanoElectroMecánicos (MEMS/NEMS) en microfluídica abre un amplio campo de aplicaciones dentro de la medicina, la biología y la bioquímica. Esto ha hecho que se esten desarrollando, entre otros, dispositivos para suministrar fármacos de forma localizada, microagujas para inyectar DNA o microherramientas para funcionalizar superficies de manera controlada. El trabajo presentado en esta memoria ha estado enmarcado dentro de dos proyectos, MIHAHE y MINAHE II. el objetivo principal del primero consistió en desarrollar tecnologías para fabricar micronanoherramientas que pudieran ser acopladas fácilmente a un cabezal de un Microscopìo de Fuerza Atómica (AFM). El segundo proyecto se centró en buscar una aplicación de células vivas para los dispositivos fabricados durante el primer proyecto. Siguiendo la tendencia actual de la microelectrónica de la integración de tecnologías, en el trabajo presentado se han conseguido desarrollar dos tecnologías para fabricar dos generaciones de micronanopipetas que seran discutidas a lo largo de esta memoria. La primera se ha centrado en la integración de tecnologías de micromecanización en silicio con ataques anisótropos y tecnología de nanomecanización mediante Focused Ion Beam (FIB). durante la primera generación, se ha desarrollado un proceso tecnológico comenzando por la definición de los elementos que debían componer las micronanopipetas. Sobre un soporte se ha fabricado un microcanal. Este microcanal debía acabar en punta para depositar microgotas sobre una superficie. Una vez identificado los componentes del dispositivo, se procedió a su fabricación en la Sala Blanca (SB) integrada en nano y microelectrónica de clase 100:0000 que existe en el Instituto de la Microelectrónica de Barcelona, IMB-CNM (CSIC). El proceso de fabricaciòn permitió detectar problemas de diseño y encontrar soluciones para implantarlas en el diseño de la siguiente generación de dispositivos. Los dispositivos conseguidos fueron acoplados a un cabezal de un AFM para ser utilizados como herramientas para funcionalizar superficies. Este trabajo permitió definir una base tecnológica para la fabricación de la primera generación de micronanopipetas. Por otro lado, el conocimiento adquirido durante este proceso permitió mejorar aspectos resueltos aunque si identificados para obtener nuevas micronanopipetas. La segunda operación se centró en solucionar los problemas tanto tecnológicos como de diseño encontrados en los dispositivos de la primera, teniendo en mente su posible aplicación en el campo de las Ciencias de la Vida. Se cmbiaron los grabados anisótropos por grabados secos profundos para tener un mayor control de los procesos. También se mejoró el encapsulado soldando anódicamente los chips de silicio con los chips de vidrio y se aumentó el rendimiento introduciendo la técnica de Manual Cleaving para la obtención de los chips individauales en lugar de la etapa del serrado. Como el objetivo final de esta nueva generación sería la utilización de los dispositivos fabricados en aplicaciones biológicas, se diseñaron nuevas micronanopipetas transparentes, condición indispensable para este tipo de aplicaciones. Además, en algunos diseños, tamaño de la punta de los dispositivos debía de estar comprendida en el orden de las pocas micras o nanometros para poder atravesar con éxito la zona pelúcida y la membrana de un embrión de ratón sin lisar la célula y/o la arotura de la punta de la micronanopipeta. Para conseguir este tipo de punta se volvió a combinar la fabricación en microsistemas con el nanomecanizaco en FIB. Finalmente, para demostrar la versatilidad y la integración monolítica que ofrece la tecnología de fabricación propuesta, se han fabricado dispositivos adicionales diferentes a las micronanopipetas como microelectrodos, microfiltros y micromezcladores.