MARC

 008260126s2023        us                              c    eng  d
■001000017360685
■00520260202105605
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798265407078
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32316205
■035    ▼a(MiAaPQ)GeorgiaTech72686
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a620.1
■1001  ▼aBrown,  Devin  Kirkpatrick.
■24510▼aNanoscale  Strain  Gauges  in  Flexible  Polymer  for  Biological  Cell  Force  Measurement
■260    ▼a[Sl]▼bGeorgia  Institute  of  Technology▼c2023
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2023
■300    ▼a197  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-05,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Brand,  Oliver.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Georgia  Institute  of  Technology,  2023.
■520    ▼aThe  goal  of  this  work  is  to  develop  strain  gauge  based  sensors  in  flexible  polymers  for  the  purpose  of  high-throughput  mechanical  testing  of  single  blood  platelets.  It  is  important  to  measure  the  forces  applied  by  cells,  including  blood  platelets,  in  understanding  tissue  function  and  development,  as  well  as  in  the  regulation  of  biological  functions,  and  how  alterations  in  mechanical  properties  of  tissues  are  associated  with  various  diseases.  The  current  available  tools  for  measuring  cell  force  are  time-intensive,  and  high-throughput  force  measurements  of  single  cells  are  difficult  to  conduct.  The  proposed  research  aims  to  develop  a  device  which  could  be  scaled,  using  micro-  and  nanofabrication  techniques,  and  can  convert  the  force  exerted  by  a  blood  platelet  cell  (and  potentially  other  types  of  cells)  to  an  electrical  signal,  with  a  known  and  precise  correlation.Embedding  a  strain  gauge  in  a  flexible  polymer  is  the  chosen  approach  for  this  research  because  strain  gauges  are  a  compact  simple  device  and  polymers  can  be  biocompatible  and  tuned  to  mimic  the  softness  of  normal  human  tissue.  There  are  different  potential  methods  of  fabricating  a  nanoscale  strain  gauge  embedded  in  a  soft  polymer.  The  four  main  categories  of  patterning  nanoscale  metal  structures  on  soft  polymer  substrates  are  shadow  masks,  direct  writing,  nanotransfer  printing  (nTP),  and  sacrificial  layer  methods,  and  a  fifth  category  involves  having  a  suspended  flexible  nanoscale  metal  structure  suspended  over  a  rigid  substrate  and  then  embedding  it  in  a  polymer.  These  methods  are  investigated  with  advantages  and  disadvantages  discussed.  In  the  process  of  investigating  different  fabrication  methods,  several  new  techniques  were  developed  and  are  discussed.  These  include  direct  patterning  of  poly  acrylic  acid  by  electron  beam  lithography,  nano-scale  Bosch  silicon  etching,  and  SU-8  pillar  patterning  optimization  by  electron  beam  lithography.This  research  discusses  the  design,  simulation,  fabrication,  and  testing  of  gold  nanoscale  strain  gauges  embedded  in  soft  PDMS  using  a  sacrificial  aluminum  layer  method.  Additionally,  suspended  nickel  nanowires  of  metal  are  investigated  as  an  alternative  to  creating  strain  gauges  on  soft  polymer  substrates.  Instead  of  embedding  the  nanowires  in  a  PDMS  substrate,  they  are  suspended  over  an  oxide  cavity  on  a  silicon  substrate  and  the  polymer  can  be  added  later.  In  both  cases,  the  strain  gauge  should  be  sensitive  to  the  compressive  force  of  a  blood  platelet  and  occupy  an  area  similar  to  the  platelet's  area  to  maximize  sensitivity.  Furthermore,  a  compact  device  design  will  allow  for  scalability  as  more  devices  per  unit  area  can  be  fabricated.  This  research  proposes  two  approaches  based  on  a  strain  gauge  resistor  with  100  nm  minimum  features,  which  is  an  unusual  design  compared  to  most  strain  gauges  that  are  larger  in  size.Furthermore,  considerations  are  given  for  scaling  up  the  sensing  element  of  a  blood  platelet  contractile  force  measurement  system.  To  measure  many  platelets  simultaneously,  a  large  array  of  many  strain  gauges  would  be  required.  As  these  strain  gauges  generate  analog  voltages  an  analog  to  digital  memory  storage  device  would  be  required  to  store  the  data.  Furthermore,  to  avoid  input  and  output  pin  limitations  a  multiplexing  function  would  be  required  to  address  the  force  sensing  elements.  How  this  can  be  achieved  on  a  PDMS  substrate  and  a  rigid  silicon  substrate  is  discussed  with  each  approach  having  advantages  and  disadvantages.
■590    ▼aSchool  code:  0078.
■650  4▼aStrain  gauges
■650  4▼aFixtures
■650  4▼aCrystal  structure
■650  4▼aPolymers
■650  4▼aPolyvinyl  chloride
■650  4▼aGold
■650  4▼aNanowires
■650  4▼aElectrodes
■650  4▼aGlass  substrates
■650  4▼aCardiomyocytes
■650  4▼aPlasma  etching
■650  4▼aPolymethyl  methacrylate
■650  4▼aAluminum
■650  4▼aDesign
■650  4▼aSilicon  wafers
■650  4▼aSilica
■650  4▼aBlood  platelets
■650  4▼aIon  beams
■650  4▼aNickel
■650  4▼aContact  angle
■650  4▼aScanning  electron  microscopy
■650  4▼aAnalytical  chemistry
■650  4▼aMaterials  science
■650  4▼aNanotechnology
■650  4▼aPolymer  chemistry
■690    ▼a0389
■690    ▼a0486
■690    ▼a0794
■690    ▼a0652
■690    ▼a0495
■71020▼aGeorgia  Institute  of  Technology.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-05B.
■790    ▼a0078
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2023
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17360685▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

Preview

Export

ChatGPT Discussion

AI Recommended Related Books