ES3060886T3

ES3060886T3 - Dual beam laser transfer

Info

Publication number: ES3060886T3
Application number: ES17828768T
Authority: ES
Inventors: Symeon Papazoglou; Ioanna Zergioti
Original assignee: Phosprint P C
Current assignee: Phosprint P C
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2026-03-30
Anticipated expiration: 2037-12-28
Also published as: RS67781B1; SMT202600038T1; JP2021516164A; US12421591B2; EP3731990B1; KR20200106507A; WO2019129349A1; US20200324564A1; EP3731990C0; EP3731990A1; HRP20260149T1; US20250369086A1

Abstract

Se describen métodos y dispositivos para transferir material biológico o no biológico recubierto en la superficie frontal de un sustrato donante a la superficie frontal de un sustrato receptor. En ejemplos de implementación, la superficie frontal del sustrato donante se encuentra frente a la superficie frontal del sustrato receptor. La superficie donante comprende una porción transparente y una capa absorbente en la cara frontal de la porción transparente. Un primer haz láser incide sobre una porción de la cara posterior de la porción transparente para aumentar la presión y/o la temperatura de la capa absorbente, expulsando así una porción del material biológico o no biológico del sustrato donante y transfiriéndola a la superficie receptora. La porción de material biológico o no biológico transferida al segundo sustrato se procesa posteriormente mediante la irradiación, con un segundo haz láser, de una porción de la cara frontal de la superficie receptora. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Transferencia láser de doble haz

[0003] La presente divulgación se refiere a métodos para usar en procesos de transferir láser. Más específicamente, se refiere a procesos de transferir láser en fase sólida o líquida utilizando una configuración de doble haz.

[0004] Antecedentes

[0005] Las técnicas láser de escritura directa se utilizan para depositar y procesar un material en zonas específicas de un sustrato. Con la expresión "escritura directa" puede describirse un grupo de técnicas destinadas a la creación directa de un patrón específico en un sustrato sin necesidad de máscaras prefabricadas. Las técnicas de escritura directa ofrecen la ventaja de una resolución micrométrica y submicrométrica que es importante en aplicaciones de microelectrónica y bioelectrónica, y pueden controlarse utilizando programas de diseño asistido por ordenador (CAD) para transferir digitalmente un patrón o un diseño al material impreso.

[0006] Entre las técnicas de escritura directa más comunes se usan la impresión por chorro de tinta, la deposición química en fase vapor por láser (LPCVD) y Micropen©, sin embargo, estas técnicas adolecen de limitaciones inherentes con respecto a las propiedades viscoelásticas del material que se transfiere, lo que limita su resolución y su capacidad de impresión. La técnica de escritura directa conocida como transferencia directa inducida por láser (LIFT, Laser Induced Forward Transfer) es una técnica que suele emplearse para transferir una amplia variedad de materiales, desde sustancias orgánicas hasta tintas de nanopartículas metálicas, semiconductores, óxidos y biomateriales. La técnica fue descrita por primera vez en 1986 por el grupo de Bohandyet al. (J. Bohandy, B. Kim, y F. J. Adrian, J. Appl. Phys., 60, 1538 (1986))para transferir píxeles de cobre sobre sustratos de sílice. La primera publicación sobre la transferencia láser de biomateriales mediante LIFT se remonta a 2002, donde Ringeisenet al.(β.R. Ringeisen, D. B. Chrisey, A. Pique, H. D. Young, R. Modi, M. Bucaro, J. Jones- Meehan, y B. J. Spargo, Biomat.23, 161-166 (2002))demostraron la impresión de proteínas activas, células viables de Escherichia coli y células de ovario de hámster chino de mamíferos mediante una técnica de escritura directa con láser que combina las técnicas LIFT y MAPLE. Es más, Karaiskouet al. (A. Karaiskou, I. Zergioti, C. Fotakis, M. Kapsetaki, and D Kafetzopoulos, Appl. Surf. Sci.208-209, 245- 249 (2003)),describieron la transferencia de micromatrices de ADN de fagos lambda sobre sustratos de vidrio mediante LIFT. También se ha usado la LIFT, en el diagnóstico médico en el punto de atención, tal como describen Katiset al.(/.N. Katis et al., Biomicrofl.8, 036502 (2014)),donde los anticuerpos se transferían con láser sobre sustratos de papel de celulosa.

[0007] Mattleet al. (Appl. Phys. A 110:309-316 (2013))divulgó la transferencia de Snθ2 mediante transferencia directa inducida por láser (LIFT) para aplicaciones de sensores de gas.

[0008] Rodofiliet al. (presentado en la 33 Conferencia y exposición europea de energía solar fotovoltaica, 24-29. septiembre de 2017, Ámsterdam, NL)describió un método basado en láser para la metalización de células solares de heterounión de silicio mediante recubrimiento de Cu.

[0009] Chatzipetrouet al. (Langmuir, vol.33 n.º 4, 848-853 (2017))divulgó la inmovilización de aptámeros modificados con tiol en superficies de nitruro de silicio terminadas en alquino o alqueno mediante reacciones de química clic inducidas por láser.

[0010] En el documento WO 03/101165 A1, se desvelaba un dispositivo y un método para depositar un material de interés sobre un sustrato receptor, que incluye un primer láser y un segundo láser, un sustrato receptor y un sustrato objetivo. Papazoglou y Zergioti(Microelectronic Engineering 182, 25-34 (2017))proporcionaron una revisión sobre la impresión láser para aplicaciones de sensores, centrándose en la técnica de transferencia directa inducida por láser.

[0011] Un método y variación de LIFT ha sido descrito en el documento US7001467 B2 concedido a Pique. No obstante, en el documento US7001467 B2 concedido a Pique, la invención se refiere únicamente a materiales que no necesitan ningún tratamiento posterior después de transferirlos. En el documento WO2017103007 (Zergiotiet al.), la invención se refiere a la transferencia y activación de reactivos moleculares clic sobre sustratos.

[0012] Sumario

[0013] El alcance de invención se define en las reivindicaciones adjuntas. Las realizaciones y descripciones que ya no entran dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas se consideran simplemente ejemplos adecuados para comprender la invención.

[0014] La presente invención se refiere a un método que combina la transferencia selectiva por láser de un material polimérico o monomérico sobre un sustrato y el posterior procesamiento por láser del material transferido con el uso de un aparato de transferencia por láser de doble haz. Más específicamente, los patrones transferidos por láser y procesados posteriormente comprenden materiales poliméricos o monómeros fotopolimerizados y pueden ser:

[0015] - Materiales biológicos, es decir, modificados o no modificados con grupos terminales seleccionados, incluido ADN, aptámeros, anticuerpos, péptidos, proteínas, células, etc., así como,

[0016] - Materiales no biológicos, incluidos los plásticos, materiales inorgánicos, sales, óxidos, óxido de grafeno, grafeno, dicalcogenuros de metales de transición.

[0017] En un primer aspecto, se divulga un método para transferir un material polimérico o monomérico recubierto en una superficie frontal de un sustrato donante a una superficie frontal de un sustrato receptor, estando la superficie frontal del sustrato donante orientada hacia la superficie frontal del sustrato receptor, comprendiendo el sustrato donante una porción transparente y una capa absorbente en una cara frontal de la porción transparente. El método comprende irradiar con un primer haz láser de un láser una porción de una cara posterior de la porción transparente para aumentar la presión y/o temperatura de la capa absorbente para expulsar una porción del material polimérico o monomérico desde el sustrato donante y transferir la porción del material a la superficie receptora; y procesar posteriormente la porción del material polimérico o monomérico transferido sobre el sustrato receptor irradiando con un segundo haz láser de un láser una porción de la cara frontal de la superficie receptora, en donde el procesamiento posterior comprende la fotopolimerización del material polimérico o monomérico transferido.

[0018] El método de transferencia por láser implica dos sustratos en concreto, un sustrato donante y un sustrato receptor que se acercan o entran en contacto entre sí. El sustrato donante está recubierto con el material investigado y, a medida que el primer haz láser irradia la parte posterior del sustrato donante, una parte o patrón seleccionado del material es propulsado hacia el sustrato receptor. Esta propulsión se manifiesta mediante la formación de un chorro de líquido alargado que se desplaza hacia el sustrato receptor en el caso de transferencia de fase líquida o como un volante sólido en el caso de transferencia de fase sólida. El sustrato donante comprende un material transparente a la longitud de onda láser seleccionada y una capa fina absorbente. El haz láser es absorbido por la capa absorbente, por lo que se produce un aumento de la temperatura y la presión que conduce a la expulsión de los materiales.

[0019] Dependiendo del material transferido (biológico o no biológico), puede ser necesario un procesamiento posterior por láser diferente. Ejemplos de dicho procesamiento posterior por láser pueden incluir la funcionalización para material biológico. De acuerdo con la invención, el procesamiento posterior por láser comprende la fotopolimerización de polímeros o monómeros.

[0020] La funcionalización implica la unión de los materiales biológicos seleccionados en una parte seleccionada o en toda la superficie de un sustrato. En este método se utiliza el proceso de transferencia láser de doble haz para lograr un alto rendimiento de unión. Por ejemplo, el mecanismo para la funcionalización en el método propuesto en el caso de biomoléculas modificadas con tiol sobre vidrio modificado con epoxi es que el haz láser que se emplea para la funcionalización induce el desarrollo del enlace covalente entre el C (del grupo C-O-C del epoxi del sustrato) y el S (del grupo SH del tiol de la biomolécula). En el caso del ADN modificado con amino sobre vidrio modificado con epoxi, de nuevo el haz láser induce el enlace covalente entre el carbono (del sustrato epoxi) y el N (del grupo amino de la biomolécula). En el caso de biomateriales no modificados sobre sustratos no modificados, la funcionalización tiene lugar debido al aumento de las velocidades de transferencia y de las presiones que se generan durante la transferencia, favoreciendo así la fijación directa del material sobre el sustrato.

[0021] La fotopolimerización puede incluir la fotopolimerización de, por ejemplo, polímeros o monómeros impresos con láser en una zona seleccionada del sustrato receptor. En función del polímero investigado, pueden utilizarse diferentes longitudes de onda para permitir una fotopolimerización láser rápida y selectiva.

[0022] La longitud de onda de ambos haces láser puede estar entre 100 y 1550 nm, por ejemplo, cualquiera de los siguientes: 193, 266, 355, 532 y 1064 nm en función de la absorción óptica de la capa absorbente hacia la longitud de onda respectiva. La resolución de los patrones transferidos sobre el sustrato receptor puede ser del orden de 1 µm hasta varios cientos de micrómetros. La fluencia láser empleada para el primer haz láser que se utiliza para la transferencia puede estar entre 50-500 mJ/cm<2>, mientras que para el segundo haz láser que se utiliza para el procesamiento posterior del sustrato la fluencia láser puede estar entre 30-150 mJ/cm<2>. La diferencia de fluencia láser entre la transferencia y el procesamiento posterior puede atribuirse a la diferente energía láser que se requiere para generar cada fenómeno. Más específicamente, la energía láser para el procesamiento posterior suele ser inferior a la de la transferencia, ya que el material polimérico o monomérico transferido se irradia directamente desde el segundo haz láser y la parte de la energía láser que se requiere para inducir la fotopolimerización debe ser baja para no inducir ningún daño al material polimérico o monomérico.

[0023] El sustrato receptor puede ser un sustrato no modificado o modificado. El término no modificado incluye sustratos de vidrio, plástico, cerámicos y de silicio en los que puede no haber enlazadores presentes, mientras que el término modificado incluye cualquier proceso de modificación por sustancia química, plasma, irradiación láser realizado sobre los sustratos anteriormente mencionados. Esta modificación puede ser, por tanto, cualquier proceso que genere especies químicas y enlaces químicos en la superficie del sustrato, es decir, grupos tiol, grupos amino, hidroxilo, epoxi, etc.

[0024] En algunos ejemplos, el método puede además comprender la retirada del sustrato donante una vez transferida la porción del material polimérico o monomérico. Esto permite irradiar el sustrato receptor con la misma fuente láser, aunque con un haz láser diferente, ya que solo se elimina el sustrato donante antes del procesamiento posterior. De este modo se puede acelerar todo el proceso.

[0025] En algunos ejemplos, el método puede comprender además enfocar el primer haz láser sobre la superficie donante para seleccionar la porción del material polimérico o monomérico que se expulsará desde el sustrato donante. Repitiendo la irradiación en diferentes puntos del sustrato donante es posible generar un patrón de material polimérico o monomérico en el sustrato receptor.

[0026] En otro aspecto, que no es de acuerdo con la invención, se divulga una configuración de transferencia de doble haz. La configuración de transferencia de doble haz puede comprender un sustrato donante, que tiene una porción transparente y una capa absorbente en una superficie frontal de la porción transparente recubierta con un material polimérico o monomérico. La configuración de transferencia de doble haz puede comprender además un sustrato receptor, que tiene una superficie frontal orientada hacia la superficie frontal del sustrato donante. La configuración de transferencia de doble haz puede comprender además una fuente de láser pulsado. La fuente de láser pulsado puede estar configurada para irradiar con un primer haz de láser una cara posterior del sustrato donante durante un modo de operación de transferencia e irradiar una cara frontal del sustrato receptor durante un modo de operación de procesamiento posterior.

[0027] En algunos ejemplos, la configuración de transferencia de doble haz puede comprender además una primera etapa para sostener el sustrato donante y una segunda etapa para sostener el sustrato receptor. Las etapas pueden ser independientes y relativamente móviles con respecto al haz láser.

[0028] En algunos ejemplos, la configuración de transferencia de doble haz puede comprender además un controlador informático para controlar las etapas y la fuente de láser pulsado. El controlador del ordenador puede comprender circuitos, tal como un procesador y almacenamiento de memoria y puede recibir las posiciones de las etapas y/o una configuración de patrón deseada y controlar el desplazamiento de las etapas y los pulsos del haz láser en consecuencia para sincronizar la fuente de láser pulsado con las etapas.

[0029] En algunos ejemplos, la configuración de transferencia de doble haz puede comprender además un aparato de captura de imágenes, p. ej. una cámara CCD, para monitorizar la irradiación, transferencia y procesamiento posterior.

[0030] En otro aspecto, se divulga un producto de programa informático. El producto de programa informático puede comprender instrucciones de programa para hacer que un sistema informático realice un método de transferencia de un material polimérico o monomérico recubierto en una superficie frontal de un sustrato donante a una superficie frontal de un sustrato receptor de acuerdo con el método de la invención divulgado en el presente documento.

[0031] El producto de programa informático puede estar incorporado en un medio de almacenamiento (por ejemplo, un CD-ROM, un DVD, una unidad USB, en la memoria de un ordenador o en una memoria de solo lectura) o soportado en una señal de soporte (por ejemplo, en una señal de soporte eléctrica u óptica).

[0032] El programa informático puede estar en forma de código fuente, código objeto, un código intermedio entre fuente y objeto tal como en forma parcialmente compilada, o en cualquier otra forma adecuada para usar en la implementación de los procesos. El soporte puede ser cualquier entidad o dispositivo capaz de dar soporte al programa informático. Por ejemplo, el soporte puede incluir un medio de almacenamiento, tal como una ROM, por ejemplo, un CD ROM o un semiconductor ROM, o un soporte de grabación magnética, por ejemplo, un disco duro. Además, el soporte puede ser un soporte transmisible tal como una señal eléctrica u óptica, que pueden transmitirse por cable eléctrico u óptico o por radio u otros medios.

[0033] Cuando el programa informático está incorporado en una señal que puede ser transmitida directamente por un cable u otro dispositivo o medios, el soporte puede estar constituido por dicho cable u otro dispositivo o medios.

[0034] Como alternativa, el soporte puede ser un circuito integrado en el que está incrustado el programa informático, el circuito integrado adaptado para realizar o para usar en la realización de, los métodos pertinentes.

[0035] Breve descripción de los dibujos

[0036] A continuación se describen ejemplos no limitativos de la presente divulgación, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

[0037] La figura 1 ilustra esquemáticamente una configuración de doble haz de transferencia, de acuerdo con un ejemplo; La figura 2 ilustra esquemáticamente un método de transferencia de un material polimérico o monomérico, de acuerdo con un ejemplo.

[0038] Descripción detallada de ejemplos

[0039] La figura 1 ilustra esquemáticamente una configuración de doble haz de transferencia, de acuerdo con un ejemplo. Durante un modo de operación de transferencia (a) un sustrato donante 105 se recubre en una superficie frontal FD con un material polimérico o monomérico 110. La superficie frontal FD del sustrato donante 105 se coloca orientada hacia la superficie frontal FR del sustrato receptor 115. El sustrato donante 105 comprende una porción transparente 105a y una capa absorbente 105b en una cara frontal de la porción transparente. Una fuente láser 120 produce un primer haz láser B1 que es reflejado por el espejo 125 y a continuación enfocado por el elemento de enfoque 130. El primer haz láser B1 de la fuente láser 120 irradia una porción de una cara posterior BD de la porción transparente para aumentar la presión y/o temperatura de la capa absorbente para expulsar una porción 110a del material polimérico o monomérico desde el sustrato donante 105 y transferir la porción 110a del material polimérico o monomérico al sustrato receptor 115.

[0040] Durante un modo de operación de procesamiento posterior (b) se retira el sustrato donante 105 y la porción 110a del material polimérico o monomérico transferido sobre el segundo sustrato 115 se procesa irradiando con un segundo haz láser B2 del láser.

[0041] La figura 2 ilustra esquemáticamente un método de transferencia de un material polimérico o monomérico, de acuerdo con un ejemplo. En el bloque 205, una cara frontal de un sustrato donante se recubre con material polimérico o monomérico. En el bloque 210, una cara frontal de un sustrato receptor se coloca enfrente de una cara frontal del sustrato donante. En el bloque 215, una cara posterior transparente del sustrato donante se irradia con un primer haz láser procedente de una fuente láser hasta que una porción del material polimérico o monomérico se transfiere a la superficie receptora. En el bloque 220, se retira el sustrato donante y a continuación, en el bloque 225, el material polimérico o monomérico transferido en la cara frontal de la superficie receptora se procesa posteriormente irradiándolo con un segundo haz láser de la fuente láser. Las características del segundo haz láser pueden ser diferentes de las características del primer haz láser.

[0042] Un ejemplo de la presente invención se refiere a la transferencia de un monómero sobre un sustrato de vidrio utilizando el primer haz láser de la configuración láser de doble haz y a la fotopolimerización del monómero transferido con el segundo haz láser.

[0043] El sustrato donante se ha preparado disolviendo ácido acrílico (CH2=CHCOOH) en agua, donde se han aplicado 20 µl de la solución sobre un sustrato circular de cuarzo (sustrato donante, 25,4 mm de diámetro, 1 mm de grosor) mediante la técnica de recubrimiento con cuchillas para producir una película líquida fina y uniforme.

[0044] El aparato empleado es la configuración de transferencia láser de doble haz en la que para la transferencia se usó una fuente láser Nd:YAG pulsada que funciona a 355 nm con una duración de pulso de 8 ns. Se seleccionó esta longitud de onda del láser porque se aplicó un fino recubrimiento de Ti sobre el sustrato circular de cuarzo como capa absorbente para absorber la energía del láser e inducir la propulsión del material hacia el sustrato receptor. El haz láser se enfocó con un objetivo de microscopio (15 aumentos) sobre el sustrato donante y el tamaño del punto láser pudo variar entre 1-300 µm. El sistema funcionaba en condiciones de proyección de máscaras y el proceso podía visualizarse en tiempo real mediante un sistema de imagen de alta potencia basado en el principio del microscopio invertido con ayuda de una cámara CCD. La densidad de energía del láser puede ajustarse mediante una placa de ondas giratoria y un polarizador entre 50-250 mJ/cm<2>.

[0045] El sustrato donante recubierto con monómero en solución se colocó muy cerca del sustrato de vidrio receptor, con la cara recubierta orientada hacia el sustrato de vidrio. El haz láser se proyectó sobre el sustrato donante y la fluencia láser se fijó en 80 mJ/cm<2>, y la forma del punto láser era rectangular con un diámetro de 5 µm. El proceso de transferencia dio lugar a la deposición de píxeles rectangulares de ácido acrílico en agua de aproximadamente 5 µm de diámetro y 20 nm de grosor en zonas seleccionadas del sustrato de vidrio y el proceso se realizó varias veces para producir una matriz de 10x10 píxeles utilizando un único pulso de láser para cada punto. En este ejemplo de la presente invención, los sustratos donante y receptor se colocaron en etapas de precisión micrométrica controladas por ordenador y se sincronizaron con la fuente láser.

[0046] Para la fotopolimerización del material transferido se retiró el sustrato donante y se utilizó un único pulso láser para irradiar cada píxel transferido. La fuente láser empleada para la fotopolimerización fue una fuente láser pulsada de Nd:YAG que funcionaba a 355 nm con una duración de pulso de 8 ns. El punto láser sobre el sustrato de vidrio se ajustó a 10 µm y cada pulso irradiaba toda la superficie de cada píxel previamente transferido. La fluencia láser se ajustó a 130 mJ/cm<2>y cada píxel recibió un pulso láser. El proceso se monitorizó utilizando el sistema de imágenes de alta potencia descrito anteriormente.

[0047] Otro ejemplo que no es de acuerdo con la presente invención incluye la transferencia y funcionalización de ADN no modificado en áreas específicas de un sustrato de vidrio modificado con epoxi. El sustrato producido se utiliza para desarrollar ensayos de ADN para la estratificación de pacientes.

[0048] El sustrato donante se ha preparado disolviendo ADN no modificado en tampón fosfato (pH 7,3) para producir una solución de 10 µM, donde se han aplicado 6 µl de la solución sobre un sustrato circular de cuarzo (sustrato donante, 25,4 mm de diámetro, 1 mm de grosor) mediante la técnica de recubrimiento con cuchillas para producir una película fina uniforme.

[0049] El aparato empleado para la transferencia y funcionalización del sustrato incluía una fuente láser pulsada de Nd:YAG que funciona a 355 nm con una duración de pulso de 8 ns. Se seleccionó esta longitud de onda del láser porque se aplicó un fino recubrimiento de Ti sobre el sustrato circular de cuarzo como capa absorbente para absorber la energía del láser e inducir la propulsión del biomaterial hacia el sustrato receptor. El haz láser se enfocó con un objetivo de microscopio (15 aumentos) sobre el sustrato donante y el tamaño del punto láser pudo variar entre 1-300 µm. El sistema funcionaba en condiciones de proyección de máscaras y el proceso podía visualizarse en tiempo real mediante un sistema de imagen de alta potencia basado en el principio del microscopio invertido con ayuda de una cámara CCD. La densidad de energía del láser puede ajustarse mediante una placa de ondas giratoria y un polarizador entre 50-500 mJ/cm<2>.

[0050] El sustrato de cuarzo recubierto de ADN no modificado (sustrato donante) se colocó muy cerca del sustrato de vidrio modificado con epoxi receptor, con la cara recubierta orientada hacia el sustrato de vidrio. El haz láser se proyectó sobre el sustrato donante y la fluencia láser se fijó en 250 mJ/cm<2>, y la forma del punto láser era circular con un diámetro de 5 µm. El proceso de transferencia dio lugar a la deposición de puntos circulares de ADN de aproximadamente 10 µm de diámetro y 20 nm de grosor en zonas seleccionadas del sustrato de vidrio y el proceso se realizó varias veces para producir una matriz de 100x100 puntos de ADN utilizando un único pulso de láser para cada punto. En este ejemplo de la presente invención, los sustratos donante y receptor se colocaron en etapas de precisión micrométrica controladas por ordenador y se sincronizaron con la fuente láser.

[0051] Para la funcionalización del ADN no modificado transferido por láser sobre el sustrato de vidrio modificado con epoxi, se retiró el sustrato donante (cuarzo circular) y se empleó un único pulso láser para cada punto de ADN. La fuente láser empleada para la funcionalización fue una fuente láser pulsada de Nd:YAG que funcionaba a 355 nm con una duración de pulso de 8 ns. El punto láser en el sustrato receptor se ajustó a 15 µm y cada pulso irradió toda la superficie de cada punto de ADN. La fluencia del láser se ajustó a 50 mJ/cm<2>y cada punto de ADN recibió un pulso de láser. El proceso se repitió varias veces para funcionalizar zonas seleccionadas del sustrato de vidrio, donde previamente se había transferido el material biológico. El proceso se monitorizó utilizando el sistema de imágenes de alta potencia descrito anteriormente.

[0052] Otro ejemplo que no es de acuerdo con la presente invención incluye la transferencia de anticuerpos anti-conejo de burro conjugados con Cy5 (DAR-Cy5) sobre zonas específicas de un sustrato de nitruro de silicio (Si3N4). El sustrato producido se usa para desarrollar ensayos de inmunoabsorción enzimática (ELISA).

[0053] El sustrato donante se preparó disolviendo una solución madre de anticuerpo (5 mg/ml) en solución salina tamponada con fosfato (pH 7,0) y realizando una dilución 1:50 para producir una solución de 0,1 mg/ml, se vertieron con cuentagotas 10 µl de la solución sobre un sustrato circular de cuarzo (sustrato donante, 25,4 mm de diámetro, 1 mm de grosor) y se dejó secar toda la noche para producir una película fina uniforme (transferencia en fase sólida). El aparato empleado para la transferencia incluía una fuente de láser Nd:YAG pulsado que funcionaba a 355 nm con una duración de pulso de 8 ns. Se seleccionó esta longitud de onda del láser porque se aplicó un fino recubrimiento de Ti sobre el sustrato circular de cuarzo como capa absorbente para absorber la energía del láser e inducir la propulsión del biomaterial hacia el sustrato receptor. El haz láser se enfocó con una lente plano-convexa (distancia focal de 50 mm) sobre el sustrato donante y el tamaño del punto láser pudo variar entre 1-300 µm. El sistema funcionaba en condiciones de proyección de máscaras y el proceso podía visualizarse en tiempo real mediante un sistema de imagen de alta potencia basado en el principio del microscopio invertido con ayuda de una cámara CCD. La densidad de energía del láser puede ajustarse mediante una placa de ondas giratoria y un polarizador entre 100-400 mJ/cm<2>.

[0054] El sustrato de cuarzo recubierto de anticuerpos (sustrato donante) se colocó muy cerca (10-3000 µm) del sustrato receptor de nitruro de silicio, con la cara recubierta orientada hacia el sustrato de nitruro de silicio. El haz láser se proyectó sobre el sustrato donante y la fluencia láser se fijó en 200 mJ/cm<2>, y la forma del punto láser era rectangular con un diámetro de 30 µm. El proceso de transferencia dio como resultado la deposición de puntos rectangulares de anticuerpo de 30 µm de diámetro en zonas seleccionadas del sustrato de nitruro de silicio y el proceso se realizó múltiples veces para producir una matriz de 100x100 puntos de anticuerpo utilizando un único pulso láser para cada punto. En este ejemplo de la presente invención, los sustratos donante y receptor se colocaron en etapas de precisión micrométrica controladas por ordenador y se sincronizaron con la fuente láser.

[0055] Para la funcionalización de los anticuerpos transferidos por láser sobre el sustrato de nitruro de silicio, se retiró el sustrato donante (cuarzo circular) y se empleó un único pulso láser para cada punto de anticuerpo. La fuente láser empleada para la funcionalización fue una fuente láser pulsada de Nd:YAG que funcionaba a 355 nm con una duración de pulso de 8 ns. El punto láser en el sustrato receptor se ajustó a 30 µm y cada pulso irradió toda la superficie de cada punto de anticuerpo. La fluencia del láser se ajustó a 30 mJ/cm<2>y cada punto de anticuerpo recibió un pulso de láser. El proceso se repitió varias veces para funcionalizar zonas seleccionadas del sustrato de nitruro de silicio, donde previamente se había transferido el material biológico. El proceso se monitorizó utilizando el sistema de imágenes de alta potencia descrito anteriormente.

[0056] Otro ejemplo que no es de acuerdo con la presente invención se refiere a la transferencia por láser de principios farmacéuticos activos, en este caso paracetamol (otros ingredientes pueden ser teofilina, felodipino e hidroclorotiazida, etc.) y la posterior encapsulación (funcionalización) por láser con un polímero biodegradable (policaprolactona, PCL, etc.) sobre un sustrato adecuado para aplicaciones de administración de fármacos, por ejemplo, sobre un material biodegradable.

[0057] El sustrato donante se ha preparado disolviendo una pequeña cantidad de paracetamol (10 mg, paracetamol) en agua y vertiendo con cuentagotas 10 µl de la solución sobre un sustrato circular de cuarzo (sustrato donante, 25,4 mm de diámetro, 1 mm de espesor) para producir una película fina uniforme.

[0058] El aparato empleado para transferir el paracetamol al sustrato receptor incluía una fuente láser pulsada de Nd:YAG que funcionaba a 532 nm con una duración de pulso de 8 ns. Se seleccionó esta longitud de onda del láser porque se aplicó un fino recubrimiento de Au sobre el sustrato circular de cuarzo como capa absorbente para absorber la energía del láser e inducir la propulsión del material hacia el sustrato receptor. El haz láser se enfocó con un objetivo de microscopio (15 aumentos) sobre el sustrato donante y el tamaño del punto láser pudo variar entre 1-300 µm. El sistema funcionaba en condiciones de proyección de máscaras y el proceso podía visualizarse en tiempo real mediante un sistema de imagen de alta potencia basado en el principio del microscopio invertido con ayuda de una cámara CCD. La densidad de energía del láser puede ajustarse utilizando una placa de ondas giratoria y un polarizador entre 50-200 mJ/cm<2>. Tras la transferencia de paracetamol en zonas seleccionadas del sustrato receptor, se retira el sustrato donante y se utiliza un segundo haz láser para transferir PCL utilizando la longitud de onda de 355 nm (duración de pulso de 8 ns) en las zonas donde se transfirió previamente el paracetamol para procesar posteriormente el material transferido en el sustrato receptor con el fin de formar la matriz de encapsulación.

[0059] El punto láser sobre el sustrato receptor puede variar entre 1-300 µm y cada pulso irradia toda la superficie de cada punto de paracetamol. La fluencia del láser puede variar entre 30-150 mJ/cm<2>y cada punto de paracetamol recibe un pulso de láser. El proceso se repitió varias veces para encapsular zonas seleccionadas del sustrato receptor, donde se había transferido previamente el paracetamol. El proceso se monitorizó utilizando el sistema de imágenes de alta potencia descrito anteriormente.

[0060] El método propuesto puede usarse en las siguientes aplicaciones:

[0061] • Matrices y patrones/estructuras de materiales poliméricos y en polvo (líneas, almohadillas) que pueden usarse como materiales funcionales en andamiajes (bloques de construcción 3D de alojamiento y proliferación de biomateriales).

[0062] • Sustancias químicas utilizadas en fármacos (Paracetamol C8H9NO2, etc.).

[0063] • Micromatrices de biomateriales, ensayos de proteínas y anticuerpos, etc. con un diámetro de patrón funcionalizado de hasta 1 µm, por lo que puede usarse para funcionalizar selectivamente un gran número de micromatrices de biomateriales diferentes (es decir, hasta 1000 matrices de ADN diferentes) en el mismo sustrato para, por ejemplo, el análisis del ADN, pruebas ELISA, estratificación de pacientes, etc. Es más, en el análisis de ADN, dado que a menudo se requieren procesos de lavado y bloqueo, sería útil aplicar los mismos líquidos sobre el mismo sustrato evitando el uso excesivo de reactivos de lavado y bloqueo que en las ciencias biomédicas son demasiado caros. Esto también reduce el tiempo de procesamiento, de ahí que puedan analizarse más muestras en menos tiempo. Aunque los ejemplos descritos con referencia a los dibujos comprenden aparatos/sistemas informáticos y procesos realizados en aparatos/sistemas informáticos, la invención también se amplía a programas informáticos, en particular programas informáticos sobre o en un soporte, adaptados para poner en práctica la invención.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Método para transferir un material polimérico o monomérico recubierto sobre una superficie frontal de un sustrato donante a una superficie frontal de un sustrato receptor, estando la superficie frontal del sustrato donante orientada hacia la superficie frontal del sustrato receptor, comprendiendo el sustrato donante una porción transparente y una capa absorbente en una cara frontal de la porción transparente, comprendiendo el método:

irradiar con un primer haz láser de un láser una porción de la cara posterior de la porción transparente para aumentar la presión y/o temperatura de la capa absorbente para expulsar una porción del material polimérico o monomérico desde el sustrato donante y transferir la porción del material a la superficie receptora; y procesar posteriormente la porción del material polimérico o monomérico transferido sobre el sustrato receptor irradiando con un segundo haz láser de un láser una porción de la cara frontal de la superficie receptora, en donde el procesamiento posterior comprende la fotopolimerización del material polimérico o monomérico transferido.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además:

retirar el sustrato donante una vez transferida la porción del material polimérico o monomérico.

3. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además establecer una fluencia del primer haz láser entre 50 y 1500 mJ/cm<2>, y establecer una fluencia del segundo haz láser entre 30 y 500 mJ/cm<2>, y/o que comprende además seleccionar una longitud de onda del primer y segundo haz láser entre 100 nm y 1550 nm.

4. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además enfocar el primer haz láser sobre la superficie donante para seleccionar la porción del material polimérico o monomérico que se expulsará desde el sustrato donante.

5. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la transferencia comprende repetir la irradiación del primer sustrato para generar un patrón de material polimérico o monomérico en el sustrato receptor, y/o en donde la transferencia comprende transferir la fase líquida enfocando el primer haz láser para provocar la formación de un chorro líquido alargado que se desplaza hacia el sustrato receptor y/o en donde la transferencia comprende transferir la fase sólida enfocando el primer haz láser para provocar la formación de un volante sólido que se desplaza hacia el sustrato receptor.

6. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además ajustar la densidad de energía del láser mediante una placa de ondas giratoria y un polarizador.

7. Un producto de programa informático que comprende instrucciones de programa para conseguir que un sistema informático realice un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, preferentemente en donde el producto de programa informático está incorporado en el medio de almacenamiento.