Fabrication d’électrodes fines à l’extrémité de la seringue hypodermique à l’aide d’enduit de pulvérisation de résine photosensible et photomasque Flexible pour Applications biomédicales

Aiguilles hypodermiques sont largement utilisés dans les hôpitaux pour des biopsies et de délivrance de médicaments parce qu’ils sont peu coûteux et facile à utiliser. Ils ont aussi d’excellentes propriétés mécaniques malgré leur faible diamètre et une structure tranchants pour l’invasion. Au cours d’une biopsie, les tissus cibles sont échantillonnées dans le creux de l’aiguille hypodermique avec échographie orientation¹. Bien que l’échographie est sans rayonnement, sans danger pour les foetus et les femmes enceintes et fournit une imagerie en temps réel, il est difficile de visualiser les organes qui sont profondément dans le corps, surtout dans le cas de patients obèses parce que les ultrasons ne peut pas pénétrer l’air ou ²de tissus adipeux. En outre, un chirurgien ne peut pas acquérir les informations de profondeur de l’échographie bidimensionnelle qui est classiquement utilisée dans la plupart des hôpitaux, d’où la nécessité pour les biopsies multiples si les médecins n’ont pas compétence ou d’expérience. Drug delivery pour la rachianesthésie, médecins de déterminent que l’aiguille a atteint l’espace de la colonne vertébrale si le liquide céphalo-rachidien (LCR) s’écoule vers l’arrière dans la seringue tout en insérant avec précaution l’aiguille dans le dos du patient. Après avoir confirmé le reflux de LCR, la drogue de l’anesthésie est injectée dans l’ espace spinal³. Cependant, médecins risquent de pénétrer ou de couper les fibres nerveuses dans l’espace de la colonne vertébrale, provoquant une douleur aux patients et même paraplégie^4,5. Par conséquent, cette procédure nécessite également un médecin habile. Une solution pour surmonter et d’atténuer les difficultés susmentionnées consiste à ajouter une fonction de navigation à la seringue hypodermique, afin qu’une information objective sur la position de l’aiguille peut être fournie. Cela contribuerait à un médecin facilement effectuer une biopsie, administration de médicaments et même une chirurgie sans compter sur leur jugement empirique uniquement.

Afin de localiser électriquement les tissus de cible dans le corps, une seringue hypodermique incorporant une spectroscopie d’impédance électrique capteur (EIE) a été introduite comme EIS-sur-a-aiguille (EoN)⁶. Le capteur de l’EIE est actuellement utilisé dans le domaine du génie biomédical pour des applications telles que l’ADN détection^7,8,9, bactéries/virus détection^10,11,12 et analysent les cellules/tissus^{13,14,15,16,17,18,19,20 , 21 , 22}. the EoN peut discriminer entre matériaux différents dans un domaine de fréquence selon leur conductivité électrique et la permittivité. La capacité de discrimination de l’EoN a été vérifiée pour différents niveaux de concentration de tampon phosphate salin (PBS)²³, porc gras/muscle tissus^6,23et même humain normal/cancer rénal tissus^{24 ,},²⁵. Cette capacité de l’EoN devrait considérablement augmenter l’exactitude de la biopsie en localisant les tissus cibles basées sur les différences d’impédance électrique entre les tissus de lésion cible et les tissus voisins normaux. De manière similaire, les différences d’instruction de l’impédance électrique entre l’injection de drogues l’espace (espace rachidienne ou péridurale) et les tissus environnants peuvent aider les médecins à administrer un médicament anesthésie à l’emplacement cible exacte. En outre, le EoN peut servir à stimuler électriquement le cerveau/muscle aussi bien que pour déterminer une marge chirurgicale optimale pendant les chirurgies nécessitant la résection partielle d’une tumeur, tels que la néphrectomie partielle, à préserver en tant que tissu beaucoup normal comme possible.

Un des défis plus importants dans la réalisation de l’EoN est la fabrication d’électrodes sur la surface courbe d’une aiguille hypodermique ayant un faible rayon de courbure. Directe structuration métallique en utilisant un procédé de photolithographie conventionnel a été considérée comme impropre à la fabrication d’électrodes micro-entreprises sur un substrat incurvé avec un diamètre de quelques millimètres ou moins. Jusqu’à présent, les différentes méthodes, y compris conforme d’impression²⁶, flexible sec film photosensible²⁷, la microfluidique méthode²⁸, nano-impression lithographique²⁹et substrat-tournant Lithographie³⁰, ont été introduit pour fabriquer des modèles métal/polymère sur une surface courbe. Cependant, il y a toujours limites en raison des exigences d’EoN, tels que le substrat requis avec un diamètre inférieur à 1 mm, longueur totale électrode de 20 mm ou plus, la largeur et l’écart des électrodes allant dans des dizaines de micromètres et la production à volume élevé.

Dans la présente étude, directe structuration métal en employant la pulvérisation de résine photosensible revêtement et un film souple photomasque est proposée de réaliser des micro-entreprises des électrodes sur la surface courbe d’une aiguille hypodermique. Le diamètre de l’aiguille est aussi petit que 720 µm (calibre 22), qui est largement utilisée pour les biopsies et administration de médicaments dans les hôpitaux. Le rendement de production de la méthode de fabrication proposée est également évalué afin de déterminer la faisabilité de la production en bloc à un prix abordable.