The authors would like to acknowledge the BPI PIAVE AUTONOTEX grant for the financial support.

1. Patterning polímeros conductores en Textil <ol><li> Fijar un 10 cm x 10 cm laminar textil sobre una superficie plana para un fácil manejo durante el proceso. Para la industria textil, utilizar un enclavamiento de punto tejido de poliéster 100% con un espesor de 300 micras y una capacidad de estirado en la dirección de punto de hasta 50%. </li><li> Para hacer una máscara con el diseño del patrón, utilice una película de poliamida de 125 micras de espesor; un ejemplo del patrón se ilustra en la Figura 1. <ol><li> Utilice un cortador láser (por ejemplo, ProtoLaser S, LPKF) al patrón de la máscara de poliamida 10; el diseño del patrón de un electrodo se ilustra en la Figura 1. </li><li> Escudo de la formulación de PDMS (10: 1 Base para curar relación de agente) en la parte superior de la máscara (película de poliamida) usando una herramienta automática de la cinta de colada (K control de impresión recubridor, rasqueta) con un espesor de película húmeda de 200 micras y en una 6 m / min velocidad de recubrimiento. Utilice aproximadamente 0,5 ml de una máscara de 3 cm x 5 cm. realizarles el proceso en virtud de la campana de humos. </li></ol></li><li> transferir suavemente el tejido a la máscara de PDMS-revestido. Dejar durante 10 min, después de lo cual los PDMS deben estar completamente absorbidos en la estructura textil. </li><li> Curar la muestra en un horno de aire a 100 ° C durante 10 min. </li><li> Preparar el polímero conductor: PEDOT: PSS dispersión (80 ml), etilenglicol (20 ml), ácido 4-dodecilbencenosulfónico (40 l), y 3-metacriloxipropiltrimetoxisilano (1 ml) en la campana de humos. </li><li> se obtuvo una solución PSS en la zona-PDMS libres del tejido hasta una penetración homogénea de la solución: Brush-capa de la PEDOT. Repita este paso para conseguir un color patrón uniforme. Aplicar alrededor de 1 ml / cm2. </li><li> Curar la tela a 110 ° C durante 1 h para secar el PEDOT: PSS solución. Reducir la temperatura a 60 ° C para los textiles que son sensibles a tratamiento a alta temperatura, como el nylon. </li></ol> 2. la fabricación del dispositivo orgánico NOTA: El protocolo en la Sección 1 describes la deposición selectiva de materiales conductores sobre los textiles. Las siguientes secciones describen los pasos adicionales necesarios para fabricar dispositivos orgánicos, como los sensores de estiramiento, transistores OECT, electrodos cutáneos, y sensores capacitivos. <ol><li> Para fabricar sensores de estiramiento, que se muestra en la Figura 3a, modelo de las líneas de electrodos en la industria textil, como se describe en la Sección 1, los pasos 1.1 a 1.5. NOTA: Un ejemplo del patrón de diseño se muestra en la Figura 3a. La fabricación de este tipo de sensores no requiere ningún paso adicional. </li><li> Para fabricar el diseño de transistores se muestra en la Figura 3b, patrón de las matrices de transistores en una cinta de tejido de nylon siguiendo los pasos descritos en la Sección 1. modificar ligeramente el recocido PDMS y PEDOT: PSS curar medidas para evitar la degradación térmica de nylon de una cocción a 60 ° C durante un tiempo más largo. </li><li> Para la fabricación de electrodos cutáneos, que se muestra en la Figura 3c, depositar unagel iónico en el modelado de PEDOT: PSS textiles. <ol><li> Preparar una mezcla de gel de líquido iónico que contiene el líquido iónico, 1-etil-3-metilimidazolio-etil sulfato; el agente de reticulación, poli (etilenglicol) diacrilato; y el fotoiniciador, 2-hidroxi-2-metilpropiofenona en una relación (v / v) de 0,6 / 0,35 / 0,05, respectivamente. </li><li> Escudo el PEDOT: PSS electrodo con el líquido iónico (20 l / cm 2) y añadir la mezcla de gel líquido iónico de la etapa 2.3.1 (25 l / cm 2) por colada gota. </li><li> Exponer a la luz UV (365 nm) para iniciar una reacción de reticulación durante 10-15 min, hasta que el gel solidifica. Realice este paso en la campana de humos. Utilice una jaula de protección UV durante la exposición UV. </li></ol></li><li> Para la fabricación del sensor capacitivo, utilice PEDOT: PSS electrodos textiles aislados con un material aislante (Figura 3d). <ol><li> Aislar el teclado como PEDOT: PSS electrodos utilizando el PDMS; el diseño de teclado se puede ver en la figura 2b &lt;/ Strong&gt;. Dispensar la formulación PDMS en la parte superior de la tela y eliminar el exceso con una escobilla de goma. </li><li> Coloque la tela en una estufa a 100 ° C durante 10 min. Realice este paso en la campana de humos. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Poupyrev, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Project+Jacquard:Interactive+Digital+Textiles+at+Scale.">Project Jacquard:Interactive Digital Textiles at Scale.</a> Proceedings of the 2016 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems - CHI '16. , 4216-4227 (2016).</li><li>Takamatsu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transparent+conductive-polymer+strain+sensors+for+touch+input+sheets+of+flexible+displays.">Transparent conductive-polymer strain sensors for touch input sheets of flexible displays.</a> J. Micromech. Microeng. 20, 075017 (2010).</li><li>Patel, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+wearable+sensors+and+systems+with+application+in+rehabilitation.">A review of wearable sensors and systems with application in rehabilitation.</a> J. Neuroeng. Rehabil. 9, 21 (2012).</li><li>Bandodkar, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epidermal+tattoo+potentiometric+sodium+sensors+with+wireless+signal+transduction+for+continuous+non-invasive+sweat+monitoring.">Epidermal tattoo potentiometric sodium sensors with wireless signal transduction for continuous non-invasive sweat monitoring.</a> Biosens. Bioelectron. 54, 603-609 (2014).</li><li>Owens, R. M., Malliaras, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic+Electronics+at+the+Interface+with+Biology.">Organic Electronics at the Interface with Biology.</a> MRS Bull. 35 (6), 449-456 (2010).</li><li>Krebs, F. C., Biancardo, M., Winther-Jensen, B., Spanggard, H., Alstrup, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strategies+for+incorporation+of+polymer+photovoltaics+into+garments+and+textiles.">Strategies for incorporation of polymer photovoltaics into garments and textiles.</a> Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 90, 1058-1067 (2006).</li><li>Cherenack, K., Zysset, C., Kinkeldei, T., M&#252;nzenrieder, N., Tr&#246;ster, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Woven+electronic+fibers+with+sensing+and+display+functions+for+smart+textiles.">Woven electronic fibers with sensing and display functions for smart textiles.</a> Adv. Mater. 22, 5178-5182 (2010).</li><li>Hamedi, M., Forchheimer, R., Ingan&#228;s, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+woven+logic+from+organic+electronic+fibres.">Towards woven logic from organic electronic fibres.</a> Nat. Mater. 6, 357-362 (2007).</li><li>Bao, L., Li, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+Textile+Energy+Storage+from+Cotton+T-Shirts.">Towards Textile Energy Storage from Cotton T-Shirts.</a> Adv. Mater. 24, 3246-3252 (2012).</li><li>Takamatsu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+patterning+of+organic+conductors+on+knitted+textiles+for+long-term+electrocardiography.">Direct patterning of organic conductors on knitted textiles for long-term electrocardiography.</a> Sci. Rep. 5, 15003 (2015).</li><li>Yamada, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+stretchable+carbon+nanotube+strain+sensor+for+human-motion+detection.">A stretchable carbon nanotube strain sensor for human-motion detection.</a> Nat. Nanotechnol. 6, 296-301 (2011).</li><li>Shim, N. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=All-plastic+electrochemical+transistor+for+glucose+sensing+using+a+ferrocene+mediator.">All-plastic electrochemical transistor for glucose sensing using a ferrocene mediator.</a> Sensors. 9, 9896-9902 (2009).</li><li>Takamatsu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wearable+Keyboard+Using+Conducting+Polymer+Electrodes+on+Textiles.">Wearable Keyboard Using Conducting Polymer Electrodes on Textiles.</a> Adv. Mater. 28, 4485-4488 (2016).</li><li>O'Connor, T. F., Rajan, K. M., Printz, A. D., Lipomi, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+organic+electronics+with+properties+inspired+by+biological+tissue.">Toward organic electronics with properties inspired by biological tissue.</a> J. Mater. Chem. B. 3, 4947-4952 (2015).</li><li>Choi, S., Lee, H., Ghaffari, R., Hyeon, T., Kim, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+Advances+in+Flexible+and+Stretchable+Bio-Electronic+Devices+Integrated+with+Nanomaterials.">Recent Advances in Flexible and Stretchable Bio-Electronic Devices Integrated with Nanomaterials.</a> Adv. Mater. 28, 4203-4218 (2016).</li><li>Zhang, Z., Qiu, J., Wang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Roll-to-roll+printing+of+flexible+thin-film+organic+thermoelectric+devices.">Roll-to-roll printing of flexible thin-film organic thermoelectric devices.</a> Manuf. Lett. 8, 6-10 (2016).</li><li>Rim, Y. S., Bae, S. -. H., Chen, H., De Marco, N., Yang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+Progress+in+Materials+and+Devices+toward+Printable+and+Flexible+Sensors.">Recent Progress in Materials and Devices toward Printable and Flexible Sensors.</a> Adv. Mater. 28, 4415-4440 (2016).</li><li>Matsuhisa, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Printable+elastic+conductors+with+a+high+conductivity+for+electronic+textile+applications.">Printable elastic conductors with a high conductivity for electronic textile applications.</a> Nat. Commun. 6, 7461 (2015).</li><li>Bernards, D. a., Malliaras, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Steady-State+and+Transient+Behavior+of+Organic+Electrochemical+Transistors.">Steady-State and Transient Behavior of Organic Electrochemical Transistors.</a> Adv. Funct. Mater. 17 (17), 3538-3544 (2007).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

El modelado de materiales conductores es uno de los primeros pasos en la fabricación de dispositivos electrónicos funcionales. Esto puede convertirse en un desafío, ya que el proceso de fabricación debe tener en cuenta las propiedades químicas y físicas de tales materiales, y el flujo del proceso debe tener en cuenta el material de compatibilidad cruzada entre las etapas de fabricación. En la microfabricación de dispositivos electrónicos orgánicos, estos dos aspectos son aún más significativa debido a la naturaleza altamente reactiva de la materia orgánica. Hoy, sin embargo, los materiales orgánicos son altamente atractivos para los productos electrónicos portátiles y flexibles para sus propiedades electro-elásticos 14, 15. La transferencia de dichas tecnologías a los textiles para la obtención de llevar encima electrónicos totalmente integrados está limitada por sus estructuras tridimensionales. Las técnicas convencionales utilizadas en la microfabricación se limitan a chorro de tinta o impresión de pantalla de tintas conductoras sólo en substr delgadaAtes y textiles 16, 17, 18. técnica de bordado tradicional, donde una sola fibra se cose en la industria textil, aún carece de capacidad de ampliación de la producción industrial. El aspecto más crítico en el patrón de los materiales orgánicos es la deposición sin alterar las propiedades eléctricas. La técnica de patrón descrito en la Figura 1 se basa en la deposición directa de los orgánicos, sin necesidad de cumplir con las especificaciones de la técnica de deposición o la herramienta. Los materiales orgánicos se formulan para la mejor de sus actuaciones y luego se pueden depositar directamente sobre la estructura del tejido elegido. La utilidad de PDMS es clave para materiales del dibujo de la solución en la industria textil. La aplicación de materiales conductores de la solución de baja viscosidad, en lugar de utilizar tintas pastosas, permite un conformal y revestimiento profundo en la estructura textil. Sin embargo, se limita la de selectividade deposición y conduce a la pérdida de la resolución de patrones. Hemos superar esta limitación mediante la creación de un patrón negativo de PDMS para frenar la penetración no controlado solución conductora en el textil. La elección estratégica de la PDMS se basa en sus propiedades viscoelásticas, que mantienen la capacidad de estiramiento y flexibilidad textil. El PDMS también es hidrófobo y permite el control de la difusión de la PEDOT: solución a base de agua PSS durante el modelado. Hemos observado que los patrones conductores fabricados utilizando este protocolo demostraron una buena conductividad eléctrica y la estabilidad durante deformaciones mecánicas. Este método permite el futuro personalización de prendas existentes con componentes inteligentes que tienen capacidades electrónicas. Sin embargo, uno de los críticos y, en algunos casos, los puntos de enfoque propuesto limitante es todavía durabilidad material orgánico en condiciones usables. Algunos aspectos, tales como la resistencia a la tensión mecánica y el comportamiento después del lavado unand secado de los textiles conductores orgánicos, aún se desconocen. La gran mayoría de la electrónica usable se basan en dispositivos estirables, donde se crean estructuras de tipo resorte para mantener la conexión eléctrica durante la deformación del dispositivo. Dependiendo del tipo de textiles, las fibras en tejidos de punto se ensamblan en un diseño de herradura, proporcionando elasticidad mecánica de la estructura. El recubrimiento de estos textiles con materiales conductores permite que las fibras individuales que actúan como sensores de tensión y movimiento en ropa inteligente, como se muestra en la Figura 3a. Además, las geometrías de dispositivos más complejos pueden ser fácilmente modelado, no sólo en géneros de punto, sino también en tejidos. En la Figura 3b, se presentan una serie de OECTs con geometrías variables. En la fotolitografía convencional, la fabricación simultánea de características grandes y pequeñas es casi imposible de conseguir sin requerir múltiples pasos. Se demuestra que nuestra técnica de modelado es capaz de Produce patrones con una resolución que varía de 0,5 mm a alrededor de cien veces mayor. Tales transistores se pueden utilizar directamente en la detección sudor portátil con una respuesta de tiempo ajustable y la resolución de la detección 19. Hemos demostrado que PDMS también permite la deposición consecutiva de capas funcionales adicionales de una manera selectiva, como se muestra en la Figura 2. Los dispositivos pueden ser integrados en el sector textil y se vuelven completamente integrado en los sistemas portátiles. El proceso en la figura 2a muestra la fabricación de un electrodo textil cutánea, en el que el contacto entre el electrodo y la piel se ha mejorado con un gel de líquido iónico. electrodos usables en la electrofisiología cutánea sufren de artefactos de movimiento causados ​​por la degradación contacto eléctrico entre el usuario y los electrodos durante las grabaciones. La posibilidad de integrar geles iónicos en los electrodos textiles abre un canal de comunicación eficiente con elcuerpo humano, que se desea en dispositivos sanitarios portátiles. Un ejemplo de tal dispositivo se puede ver en la Figura 3c. La deposición consecutiva de otros materiales activos puede dar lugar a dispositivos que usan una geometría de pila, tales como baterías, condensadores orgánicos, células solares, transistores, o sensores. La Figura 2b muestra la ruta de deposición de aislantes o materiales dieléctricos. Un teclado orgánico usable (Figura 3d) puede ser fabricado utilizando este proceso, cuando se utilice el PDMS para crear una capa dieléctrica en la parte superior del electrodo. Tal dispositivo es capaz de detectar la variación capacitiva entre el electrodo y un dedo, que puede tener aplicaciones potencialmente interesantes en la computación portátil e interfaz hombre-máquina.

El campo de la electrónica usable es un mercado de rápido crecimiento se espera que sea por valor de 50 millones de euros en 2025, más de tres veces el mercado actual. El principal reto de dispositivos portátiles actuales es que los accesorios electrónicos sólidos intrusivos limitan el uso de los dispositivos establecidos en los sistemas portátiles. El uso de los textiles que ya están presentes en la vida cotidiana es un enfoque muy atractivo y fácil de evitar esta limitación. Debido a su capacidad elástica, algunas partes de la ropa que usamos son naturalmente en estrecho contacto con la piel. Hay muchos ejemplos de ropa inteligente disponibles en el mercado hoy en día se basan en, pantallas delgadas de plástico, teclados y dispositivos de la fuente de luz incrustados en el sector textil, que une la electrónica con los seres humanos de una manera elegante 1. En la práctica del deporte, vigilancia de la salud se basa en los electrodos textiles, que ofrecen cómodas alternativas de uso común electrodos adhesivos y pulseras de metal. Aquí, las fibras conductoras sondirectamente integrado con tejidos elásticos para evitar la irritación de la piel y otras molestias durante el uso prolongado. Además, los textiles ofrecen una serie de oportunidades para integrar sensores de curvatura de captura de movimiento 2, para integrar sensores de cizallamiento para el desarrollo de actuadores robóticos funcionales 3, y desde luego para integrar los biosensores a través de la detección de un analito en sudor 4. tecnología portátil moderna se basa en materiales semiconductores basados ​​en el carbono que proporcionan los dispositivos electrónicos con propiedades únicas. La naturaleza &quot;suave&quot; de los productos orgánicos ofrece mejores propiedades mecánicas para la interfaz con el cuerpo humano en comparación con la electrónica tradicional de estado sólido. Esta compatibilidad mecánica, junto con sustratos flexibles mecánicamente, permite el uso de factores de forma no planas en dispositivos tales como los textiles. El uso de productos orgánicos también es pertinente en ciencias de la vida debido a su ele mixtaconductividad iónica ctronic y 5. Además, semiconductores orgánicos y materiales optoelectrónicos facultan a una gran variedad de dispositivos con pantalla, el transistor, la lógica y capacidad de potencia 6, 7, 8, 9. La principal dificultad en la fabricación de dispositivos tales orgánicos es la deposición controlada de materiales funcionales en las superficies no planas de textiles. técnicas de microfabricación convencionales están limitados principalmente por la incompatibilidad del proceso de deposición con la dimensionalidad estructural de sustratos textiles. A continuación, se describe un protocolo de fabricación simple y escalable que permite la deposición selectiva de polímeros conductores sobre los textiles estructurados. El proceso presentado permite la fabricación de dispositivos electrónicos portátiles y de conformación. El enfoque se basa en el patrón de la commercially disponibles polímero conductor de poli (3,4-etilendioxitiofeno): poli (estireno sulfonato) (PEDOT: PSS) y un polidimetilsiloxano material de la plantilla de elastómero (PDMS) sobre el textil. Esta combinación permite el confinamiento eficiente del PEDOT acuosa: solución de PSS, así como para la retención de las propiedades suaves y estirables de textiles. Este método de fabricación sencilla y fiable allana el camino para la fabricación de una variedad de dispositivos electrónicos directamente a los textiles de una manera rentable y escalable industrialmente.

<table><tbody><tr><td>SYLGARD 184, Silicone elastomer kit (Base and Curing agent)</td><td>Dow Corning</td><td></td><td>PDMS elastomer</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;The conducting polymer formulation&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>CleviosTM PH 1000 PEDOT:PSS</td><td>Heraeus</td><td></td><td>Conductive polymer</td></tr><tr><td>Ethylene glycol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>03750-250ML</td><td>Solvent (EG), CAS: 107-21-1</td></tr><tr><td>3-methacryloxypropyltrimethoxysilane</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M6514</td><td>Cros linker (GOPs), CAS: 2530-85-0</td></tr><tr><td>4-dodecylbenzenesulfonic acid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>44198</td><td>DBSA; CAS: 121-65-3</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;The ionic liquid gel&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>UV lamp DFE 2340</td><td>C.I.F/ ATHELEC</td><td>DP134</td><td>UV-365 nm</td></tr><tr><td>1-Ethyl-3-methylimidazolium ethyl sulfate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>51682-100G-F</td><td>Ionic Liquid (IL), CAS: 342573-75-5</td></tr><tr><td>Poly(ethylene glycol) diacrylate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>455008-100ML</td><td>Mn 700, CAS: 26570-48-9</td></tr><tr><td>2-Hydroxy-2-methylpropiophenon</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>405655-50ML</td><td>Phot Initiator (PI), CAS: 7473-98-5</td></tr><tr><td>The textile fabric</td><td>VWR</td><td>Spec-Wipe 7 Wipers</td><td>100% interlock knit polyester fabric</td></tr><tr><td>The polyimide film</td><td>DuPont</td><td>HN100</td><td>Polyimide film with 125 &amp;micro;m thickness</td></tr></tbody></table>

a simple and scalable fabrication method for organic electronic devices on textiles

Today, wearable electronics devices combine a large variety of functional, stretchable, and flexible technologies. However, in many cases, these devices cannot be worn under everyday conditions. Therefore, textiles are commonly considered the best substrate to accommodate electronic devices in wearable use. In this paper, we describe how to selectively pattern organic electroactive materials on textiles from a solution in an easy and scalable manner. This versatile deposition technique enables the fabrication of wearable organic electronic devices on clothes.

Los métodos tradicionales para la aplicación de colores o patrones a los textiles se basan en capas de enmascaramiento desmontables para permitir la deposición selectiva de colorantes. En la Figura 1, se muestra la adaptación de este enfoque para el modelado de PEDOT: PSS electrodos sobre los textiles. Como capa de máscara, se utilizó polidimetilsiloxano hidrófobo, que puede restringir la difusión no controlable de la PEDOT acuosa: solución de PSS. Por otra parte, la suavidad y la capacidad de estiramiento de los textiles de punto y tejido pueden ser conservados gracias a las propiedades elásticas y mecánicas de los PDMS. En la Figura 1, el proceso se inicia con la preparación del maestro de patrones de película de poliimida (paso 1). El diseño del marco modelo está tallada sobre la película por un láser. Con una herramienta de moldeo en cinta, el PDMS se aplica sobre este maestro (paso 2), y el textil se coloca en la parte superior de ella (paso 3). T<html> él PDMS luego se difunde progresivamente en el textil (paso 4). Para detener esta transferencia, se requiere un proceso de recocido térmico corto para curar los PDMS. La viscosidad y el espesor de los PDMS se pueden ajustar mediante el uso de diferentes cantidades de los parámetros de agente de curado y de revestimiento, respectivamente, para el control de la difusión y para asegurar la replicación impecable del diseño maestro. Por último, la solución conductora es cepillo-pintado en el textil sin protección y al horno para secar (paso 5). El maestro de poliimida se deslamina luego de la superficie textil. Los resultados del flujo de fabricación se ilustran en la Figura 1, a la derecha. En este caso, el patrón se colocó con éxito en poliéster de punto. La resolución de los patrones en un textil de este tipo es mayor que 1 mm. Sin embargo, una resolución menor también se puede obtener en los textiles muy unidas o tejidas. Usando esta técnica de deposición, la estimación de la resistencia laminar de la realización de textil está cerca de 230 Ω / sq. _content &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; 1 &quot;&gt; Los ejemplos de dispositivos funcionales a los textiles de punto y tejidos se muestran en la Figura 3a yb, incluyendo PEDOT fabricado con éxito:. electrodos PSS sobre los textiles de punto La disposición natural de herradura las fibras de textiles de punto proporciona elasticidad ajustable a los tejidos. Esta capacidad primaveral de estructuras de punto puede dar lugar a sensores de tensión de alta sensibilidad 11. a simple deformación en la estructura textil se refleja por un cambio en la resistividad eléctrica debido a la torsión del conductor fibras en los hilos. Además, mediante el aprovechamiento de la capacidad higroscópica de los textiles, la matriz de electrodos en la Figura 3b fue modelado en textiles para fabricar transistores planares con canales rectangulares y diferentes anchos de puerta, que se pueden utilizar en la detección sudor usable. Tal configuración geométrica se utiliza en transisto electroquímica orgánicars (OECT) para detectar qué canal y la puerta están unidos por una muestra de un analito 12. La técnica de modelado presentado puede ser extendido para fabricar dispositivos electrónicos orgánicos complejos en los textiles. A medida que la plantilla de PDMS se mantiene en la industria textil después del proceso de modelado, las capas adicionales pueden ser modelados en el PEDOT: PSS recubierta de conducción de los textiles. En la Figura 2, se presenta el proceso en el que una solución iónica gel líquido (figura 2a) y la formulación PDMS se aplicaron (Figura 2b) para funcionalizar o aislar la superficie de un PEDOT: PSS electrodo, respectivamente. geles iónicos se utilizan en gran medida en los electrodos cutáneos. La incorporación de un gel iónico en la realización de textiles se utilizó para fabricar electrodos textiles usables para la monitorización electrofisiológica 10 y se ilustra en la Figura 3c. Los sensores capacitivos se hicieron by el aislamiento de la superficie del electrodo textil con PDMS. Se detectó un cambio en la capacitancia cuando se tocó el electrodo. Dicho dispositivo sensible al tacto se utilizó para fabricar un teclado textil electrónica orgánica 13, como se muestra en la Figura 3d. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/55439/55439fig1.jpg" /> Figura 1. Proceso de flujo que ilustra el patrón de polímeros conductores sobre textiles. Flujo de proceso que ilustra el patrón de polímeros conductores sobre textiles. Paso 1: Preparación de la máscara; paso 2: deposición de PDMS en la máscara de poliimida patrón que define el contorno del diseño deseado; paso 3: transferencia de la capa de enmascaramiento por la colocación de la industria textil en la máscara de PDMS-revestidos; paso 4: transferencia de los PDMS en la mayor parte de la industria textil, paso 5: deposición de la realización de la solución de polímero sobre la materia textil sin protección. Las imágenes de la derecha muestran la results de los pasos clave del flujo de proceso. <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55439/55439fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/55439/55439fig2.jpg" /> Figura 2. Dos ejemplos de dispositivos orgánicos de fabricación. Dos ejemplos de dispositivos orgánicos de fabricación. a) recubrimiento iónico líquido en gel en el PEDOT: PSS electrodo textil para la detección cutánea. b) deposición de la capa de aislamiento en el PEDOT: PSS electrodo textil para sensores táctiles. <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55439/55439fig2large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="figura 3" src="/files/ftp_upload/55439/55439fig3.jpg" /> Figura 3. Fotografías de texto electrónico orgánicaile dispositivos. a) PEDOT: PSS electrodos para la detección de estiramiento. b) Matriz de transistores OECT para biosensor portátil. c) Circular PEDOT: PSS electrodo recubierto con un gel líquido iónico para electrofisiología cutánea. d) Los sensores táctiles orgánicos para un teclado portátil. <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55439/55439fig3large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

Watch this Scientific Journal Video about A Simple and Scalable Fabrication Method for Organic Electronic Devices on Textiles at JoVE.com

A Simple and Scalable Fabrication Method for Organic Electronic Devices on Textiles

En este trabajo, se presenta un protocolo para depositar selectivamente materiales orgánicos sobre los textiles, lo que permite la integración directa de dispositivos electrónicos orgánicos con llevar encima. Los dispositivos fabricados pueden integrarse plenamente en el sector textil, respetando su aspecto mecánico y permitiendo capacidades de detección.

Un método de fabricación simple y escalable para dispositivos electrónicos orgánicos sobre los Textiles

Today, wearable electronics devices combine a large variety of functional, stretchable, and flexible technologies. However, in many cases, these devices ...

a-simple-scalable-fabrication-method-for-organic-electronic-devices

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Bioengineering

10.3K vistas.  Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne, CMP-EMSE, MOC.  En este trabajo, se presenta un protocolo para depositar selectivamente materiales orgánicos sobre los textiles, lo que permite la integración directa de dispositivos electrónicos orgánicos con llevar encima. Los dispositivos fabricados pueden integrarse plenamente en el sector textil, respetando su aspecto mecánico y permitiendo capacidades de detección. 

Video: A Simple and Scalable Fabrication Method for Organic Electronic Devices on Textiles

Soft Lithographic Functionalization and Patterning Oxide-free Silicon and Germanium

The development of hybrid electronic devices relies in large part on the integration of (bio)organic materials and inorganic semiconductors through a stable interface that permits efficient electron transport and protects underlying substrates from oxidative degradation. Group IV semiconductors can be effectively protected with highly-ordered self-assembled monolayers (SAMs) composed of simple alkyl chains that act as impervious barriers to both organic and aqueous solutions. Simple alkyl SAMs, however, are inert and not amenable to traditional patterning techniques. The motivation for immobilizing organic molecular systems on semiconductors is to impart new functionality to the surface that can provide optical, electronic, and mechanical function, as well as chemical and biological activity. 
Microcontact printing (&mu;CP) is a soft-lithographic technique for patterning SAMs on myriad surfaces.1-9 Despite its simplicity and versatility, the approach has been largely limited to noble metal surfaces and has not been well developed for pattern transfer to technologically important substrates such as oxide-free silicon and germanium. Furthermore, because this technique relies on the ink diffusion to transfer pattern from the elastomer to substrate, the resolution of such traditional printing is essentially limited to near 1 &mu;m.10-16
In contrast to traditional printing, inkless &mu;CP patterning relies on a specific reaction between a surface-immobilized substrate and a stamp-bound catalyst. Because the technique does not rely on diffusive SAM formation, it significantly expands the diversity of patternable surfaces. In addition, the inkless technique obviates the feature size limitations imposed by molecular diffusion, facilitating replication of very small (&lt;200 nm) features.17-23 However, up till now, inkless &mu;CP has been mainly used for patterning relatively disordered molecular systems, which do not protect underlying surfaces from degradation.
Here, we report a simple, reliable high-throughput method for patterning passivated silicon and germanium with reactive organic monolayers and demonstrate selective functionalization of the patterned substrates with both small molecules and proteins. The technique utilizes a preformed NHS-reactive bilayered system on oxide-free silicon and germanium. The NHS moiety is hydrolyzed in a pattern-specific manner with a sulfonic acid-modified acrylate stamp to produce chemically distinct patterns of NHS-activated and free carboxylic acids. A significant limitation to the resolution of many &mu;CP techniques is the use of PDMS material which lacks the mechanical rigidity necessary for high fidelity transfer. To alleviate this limitation we utilized a polyurethane acrylate polymer, a relatively rigid material that can be easily functionalized with different organic moieties. Our patterning approach completely protects both silicon and germanium from chemical oxidation, provides precise control over the shape and size of the patterned features, and gives ready access to chemically discriminated patterns that can be further functionalized with both organic and biological molecules. The approach is general and applicable to other technologically-relevant surfaces.

Here we describe a simple method for patterning oxide-free silicon and germanium with reactive organic monolayers and demonstrate functionalization of the patterned substrates with small molecules and proteins. The approach completely protects surfaces from chemical oxidation, provides precise control over feature morphology, and provides ready access to chemically discriminated patterns.

Funcionalización suaves litográfica y Patrones libre de óxido de silicio y el germanio

The development of hybrid electronic devices relies in large part on the integration of (bio)organic materials and inorganic semiconductors through a ...

Investigación

Bioingeniería

Fabrication of Large-area Free-standing Ultrathin Polymer Films

This procedure describes a method for the fabrication of large-area and ultrathin free-standing polymer films. Typically, ultrathin films are prepared using either sacrificial layers, which may damage the film or affect its mechanical properties, or they are made on freshly cleaved mica, a substrate that is difficult to scale. Further, the size of ultrathin film is typically limited to a few square millimeters. In this method, we modify a surface with a polyelectrolyte that alters the strength of adhesion between polymer and deposition substrate. The polyelectrolyte can be shown to remain on the wafer using spectroscopy, and a treated wafer can be used to produce multiple films, indicating that at best minimal amounts of the polyelectrolyte are added to the film. The process has thus far been shown to be limited in scalability only by the size of the coating equipment, and is expected to be readily scalable to industrial processes. In this study, the protocol for making the solutions, preparing the deposition surface, and producing the films is described.

We describe a method for the fabrication of large-area (up to 13 cm diameter) and ultrathin (as thin as 8 nm) polymer films. Instead of using a sacrificial interlayer to delaminate the film from its substrate, we use a self-limiting surface treatment suitable for arbitrarily large areas.

La fabricación de superficies de gran autoportante ultrafinos Polymer Films

This procedure describes a method for the fabrication of large-area and ultrathin free-standing polymer films.  Typically, ultrathin films are prepared ...

Química

Microfabrication of Chip-sized Scaffolds for Three-dimensional Cell cultivation

Using microfabrication technologies is a prerequisite to create scaffolds of reproducible geometry and constant quality for three-dimensional cell cultivation. These technologies offer a wide spectrum of advantages not only for manufacturing but also for different applications. The size and shape of formed cell clusters can be influenced by the exact and reproducible architecture of the microfabricated scaffold and, therefore, the diffusion path length of nutrients and gases can be controlled.1 This is unquestionably a useful tool to prevent apoptosis and necrosis of cells due to an insufficient nutrient and gas supply or removal of cellular metabolites.
Our polymer chip, called CellChip, has the outer dimensions of 2 x 2 cm with a central microstructured area. This area is subdivided into an array of up to 1156 microcontainers with a typical dimension of 300 m edge length for the cubic design (cp- or cf-chip) or of 300 m diameter and depth for the round design (r-chip).2
So far, hot embossing or micro injection moulding (in combination with subsequent laborious machining of the parts) was used for the fabrication of the microstructured chips. Basically, micro injection moulding is one of the only polymer based replication techniques that, up to now, is capable for mass production of polymer microstructures.3 However, both techniques have certain unwanted limitations due to the processing of a viscous polymer melt with the generation of very thin walls or integrated through holes. In case of the CellChip, thin bottom layers are necessary to perforate the polymer and provide small pores of defined size to supply cells with culture medium e.g. by microfluidic perfusion of the containers.
In order to overcome these limitations and to reduce the manufacturing costs we have developed a new microtechnical approach on the basis of a down-scaled thermoforming process. For the manufacturing of highly porous and thin walled polymer chips, we use a combination of heavy ion irradiation, microthermoforming and track etching. In this so called "SMART" process (Substrate Modification And Replication by Thermoforming) thin polymer films are irradiated with energetic heavy projectiles of several hundred MeV introducing so-called "latent tracks" Subsequently, the film in a rubber elastic state is formed into three dimensional parts without modifying or annealing the tracks. After the forming process, selective chemical etching finally converts the tracks into cylindrical pores of adjustable diameter.

We present two processes for the microfabrication of porous polymer chips for three-dimensional cell cultivation. The first one is hot embossing combined with a solvent vapour welding process. The second one uses a recently developed microthermoforming process combined with ion track technology leading to a significant simplification of manufacture.

Microfabricación de chip del tamaño de andamios para el cultivo de células en tres dimensiones

Using microfabrication technologies is a prerequisite to create scaffolds of reproducible geometry and constant quality for three-dimensional cell ...

Biología

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices have used devices prepared by spin coating, a process that is not amenable to large-scale fabrication. This mismatch in device fabrication makes it difficult to translate quantitative results obtained in the laboratory to the commercial level, making optimization difficult. Using a mini-slot die coater, this mismatch can be resolved by translating the commercial process to the laboratory and characterizing the structure formation in the active layer of the device in real time and in situ as films are coated onto a substrate. The evolution of the morphology was characterized under different conditions, allowing us to propose a mechanism by which the structures form and grow. This mini-slot die coater offers a simple, convenient, material efficient route by which the morphology in the active layer can be optimized under industrially relevant conditions. The goal of this protocol is to show experimental details of how a solar cell device is fabricated using a mini-slot die coater and technical details of running in situ structure characterization using the mini-slot die coater.

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Here, we present a protocol to fabricate organic thin film solar cells using a mini-slot die coater and related in-line structure characterizations using synchrotron scattering techniques.

La fabricación de la impresión a granel heterounión células solares y<em&gt; In Situ</em&gt; Morfología Caracterización

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Ingeniería

Fabrication of Fully Solution Processed Inorganic Nanocrystal Photovoltaic Devices

We demonstrate a method for the preparation of fully solution processed inorganic solar cells from a spin and spray coating deposition of nanocrystal inks. For the photoactive absorber layer, colloidal CdTe and CdSe nanocrystals (3-5 nm) are synthesized using an inert hot injection technique and cleaned with precipitations to remove excess starting reagents. Similarly, gold nanocrystals (3-5 nm) are synthesized under ambient conditions and dissolved in organic solvents. In addition, precursor solutions for transparent conductive indium tin oxide (ITO) films are prepared from solutions of indium and tin salts paired with a reactive oxidizer. Layer-by-layer, these solutions are deposited onto a glass substrate following annealing (200-400 &#176;C) to build the nanocrystal solar cell (glass/ITO/CdSe/CdTe/Au). Pre-annealing ligand exchange is required for CdSe and CdTe nanocrystals where films are dipped in NH4Cl:methanol to replace long-chain native ligands with small inorganic Cl- anions. NH4Cl(s) was found to act as a catalyst for the sintering reaction (as a non-toxic alternative to the conventional CdCl2(s) treatment) leading to grain growth (136&#177;39 nm) during heating. The thickness and roughness of the prepared films are characterized with SEM and optical profilometry. FTIR is used to determine the degree of ligand exchange prior to sintering, and XRD is used to verify the crystallinity and phase of each material. UV/Vis spectra show high visible light transmission through the ITO layer and a red shift in the absorbance of the cadmium chalcogenide nanocrystals after thermal annealing. Current-voltage curves of completed devices are measured under simulated one sun illumination. Small differences in deposition techniques and reagents employed during ligand exchange have been shown to have a profound influence on the device properties. Here, we examine the effects of chemical (sintering and ligand exchange agents) and physical treatments (solution concentration, spray-pressure, annealing time and annealing temperature) on photovoltaic device performance.

This protocol describes the synthesis and solution deposition of inorganic nanocrystals layer by layer to produce thin film electronics on non-conductive surfaces. Solvent-stabilized inks can produce complete photovoltaic devices on glass substrates via spin and spray coating following post-deposition ligand exchange and sintering.

La fabricación de dispositivos fotovoltaicos Nanocrystal inorgánicos solución totalmente elaborados

We demonstrate a method for the preparation of fully solution processed inorganic solar cells from a spin and spray coating deposition of nanocrystal ...

Scalable Solution-processed Fabrication Strategy for High-performance, Flexible, Transparent Electrodes with Embedded Metal Mesh

Here, the authors report the embedded metal-mesh transparent electrode (EMTE), a new transparent electrode (TE) with a metal mesh completely embedded in a polymer film. This paper also presents a low-cost, vacuum-free fabrication method for this novel TE; the approach combines lithography, electroplating, and imprint transfer (LEIT) processing. The embedded nature of the EMTEs offers many advantages, such as high surface smoothness, which is essential for organic electronic device production; superior mechanical stability during bending; favorable resistance to chemicals and moisture; and strong adhesion with plastic film. LEIT fabrication features an electroplating process for vacuum-free metal deposition and is favorable for industrial mass production. Furthermore, LEIT allows for the fabrication of metal mesh with a high aspect ratio (i.e., thickness to linewidth), significantly enhancing its electrical conductance without adversely losing optical transmittance. We demonstrate several prototypes of flexible EMTEs, with sheet resistances lower than 1 &#937;/sq and transmittances greater than 90%, resulting in very high figures of merit (FoM) &#8211; up to 1.5 x 104 &#8211; which are amongst the best values in the published literature.

This protocol describes a solution-based fabrication strategy for high-performance, flexible, transparent electrodes with fully-embedded, thick metal mesh. Flexible transparent electrodes fabricated by this process demonstrate among the highest reported performances, including ultra-low sheet resistance, high optical transmittance, mechanical stability under bending, strong substrate adhesion, surface smoothness, and environmental stability.

Estrategia escalable de fabricación procesada por soluciones para electrodos transparentes de alto rendimiento y flexibles con malla metálica integrada

Here, the authors report the embedded metal-mesh transparent electrode (EMTE), a new transparent electrode (TE) with a metal mesh completely embedded in a ...

Reactive Vapor Deposition of Conjugated Polymer Films on Arbitrary Substrates

We demonstrate a method of conformally coating conjugated polymers on arbitrary substrates using a custom-designed, low-pressure reaction chamber. Conductive polymers, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and poly(3,4-propylenedioxythiophene) (PProDOT), and a semiconducting polymer, poly(thieno[3,2-b]thiophene) (PTT), were deposited on unconventional highly-disordered and textured substrates with high surface areas, such as paper, towels and fabrics. This reported deposition chamber is an improvement of previous vapor reactors because our system can accommodate both volatile and nonvolatile monomers, such as 3,4-propylenedioxythiophene and thieno[3,2-b]thiophene. Utilization of both solid and liquid oxidants are also demonstrated. One limitation of this method is that it lacks sophisticated in situ thickness monitors. Polymer coatings made by the commonly used solution-based coating methods, such as spin-coating and surface grafting, are often not uniform or susceptible to mechanical degradation. This reported vapor phase deposition method overcomes those drawbacks and is a strong alternative to common solution-based coating methods. Notably, polymer films coated by the reported method are uniform and conformal on rough surfaces, even at a micrometer scale. This feature allows for future application of vapor deposited polymers in electronics devices on flexible and highly textured substrates.

This paper presents a protocol for reactive vapor deposition of poly(3,4-ethylenedioxythiophene), poly(3,4-propylenedioxythiophene), and poly(thieno[3,2-b]thiophene) films on glass slides and rough substrates, such as textiles and paper.

Deposición de Vapor reactivo de polímero conjugado películas sobre sustratos de arbitrarias

We demonstrate a method of conformally coating conjugated polymers on arbitrary substrates using a custom-designed, low-pressure reaction chamber. ...

Fabrication of Flexible Image Sensor Based on Lateral NIPIN Phototransistors

Flexible photodetectors have been intensely studied for the use of curved image sensors, which are a crucial component in bio-inspired imaging systems, but several challenging points remain, such as a low absorption efficiency due to a thin active layer and low flexibility. We present an advanced method to fabricate a flexible phototransistor array with an improved electrical performance. The outstanding electrical performance is driven by a low dark current owing to deep impurity doping. Stretchable and flexible metal interconnectors simultaneously offer electrical and mechanical stabilities in a highly deformed state. The protocol explicitly describes the fabrication process of the phototransistor using a thin silicon membrane. By measuring I-V characteristics of the completed device in deformed states, we demonstrate that this approach improves the mechanical and electrical stabilities of the phototransistor array. We expect that this approach to a flexible phototransistor can be widely used for the applications of not only next-generation imaging systems/optoelectronics but also wearable devices such as tactile/pressure/temperature sensors and health monitors.

We present a detailed method to fabricate a deformable lateral NIPIN phototransistor array for curved image sensors. The phototransistor array with an open mesh form, which is composed of thin silicon islands and stretchable metal interconnectors, provides flexibility and stretchability. The parameter analyzer characterizes the electrical property of the fabricated phototransistor.

Fabricación del Sensor de imagen Flexible basado en Lateral NIPIN fototransistores

Flexible photodetectors have been intensely studied for the use of curved image sensors, which are a crucial component in bio-inspired imaging systems, ...

Hybrid Printing for the Fabrication of Smart Sensors

A method to combine additively manufactured substrates or foils and multilayer inkjet printing for the fabrication of sensor devices is presented. First, three substrates (acrylate, ceramics, and copper) are prepared. To determine the resulting material properties of these substrates, profilometer, contact angle, scanning electron microscope (SEM), and focused ion beam (FIB) measurements are done. The achievable printing resolution and suitable drop volume for each substrate are, then, found through the drop size tests. Then, layers of insulating and conductive ink are inkjet printed alternately to fabricate the target sensor structures. After each printing step, the respective layers are individually treated by photonic curing. The parameters used for the curing of each layer are adapted depending on the printed ink, as well as on the surface properties of the respective substrate. To confirm the resulting conductivity and to determine the quality of the printed surface, four-point probe and profilometer measurements are done. Finally, a measurement set-up and results achieved by such an all-printed sensor system are shown to demonstrate the achievable quality.

Here we present a protocol for the fabrication of inkjet-printed multilayer sensor structures on additively manufactured substrates and foil.

Híbrido de la impresión para la fabricación de sensores inteligentes

A method to combine additively manufactured substrates or foils and multilayer inkjet printing for the fabrication of sensor devices is presented. First, ...

Scalable Fabrication of Stretchable, Dual Channel, Microfluidic Organ Chips

A significant number of lead compounds fail in the pharmaceutical pipeline because animal studies often fail to predict clinical responses in human patients. Human Organ-on-a-Chip (Organ Chip) microfluidic cell culture devices, which provide an experimental in vitro platform to assess efficacy, toxicity, and pharmacokinetic (PK) profiles in humans, may be better predictors of therapeutic efficacy and safety in the clinic compared to animal studies. These devices may be used to model the function of virtually any organ type and can be fluidically linked through common endothelium-lined microchannels to perform in vitro studies on human organ-level and whole body-level physiology without having to conduct experiments on people. These Organ Chips consist of two perfused microfluidic channels separated by a permeable elastomeric membrane with organ-specific parenchymal cells on one side and microvascular endothelium on the other, which can be cyclically stretched to provide organ-specific mechanical cues (e.g., breathing motions in lung). This protocol details the fabrication of flexible, dual channel, Organ Chips through casting of parts using 3D printed molds, enabling combination of multiple casting and post-processing steps. Porous poly (dimethyl siloxane) (PDMS) membranes are cast with micrometer sized through-holes using silicon pillar arrays under compression. Fabrication and assembly of Organ Chips involves equipment and steps that can be implemented outside of a traditional cleanroom. This protocol provides researchers with access to Organ Chip technology for in vitro organ- and body-level studies in drug discovery, safety and efficacy testing, as well as mechanistic studies of fundamental biological processes.

Here, we present a protocol that describes the fabrication of stretchable, dual channel, organ chip microfluidic cell culture devices for recapitulating organ-level functionality in vitro.

Fabricación escalable de elástico, doble canal, Chips microfluídicos órgano

A significant number of lead compounds fail in the pharmaceutical pipeline because animal studies often fail to predict clinical responses in human ...