Technologie depozice atomárních vrstev ALD se stále častěji používá při povlakování lékařských implantátů, pro účinnou a dlouhodobou ochranu kovových součástí a citlivé mikroelektroniky před korozí způsobenou tekutinami lidského těla.
Picosun popisuje vývoj organicko-anorganické dvouvrstvé bariérové ochrany pro neurologické implantáty a biomedicínskou elektroniku. Skupina také potvrzuje vynikající hermetické a bariérové vlastnosti ALD vrstev proti difúzi korozivních iontů.
V nejnovějším vývoji byla za účelem ochrany platinové kovové elektrody nejprve nanesena přímo na kov tenká vrstva oxidu hafnia (HfO2) jako spodní adhezní bariérová vrstva, poté byl na vrstvu deponován biokompatibilní organický polymer PDMS (polydimethylsiloxan). ALD vrstva HfO2 poskytuje vynikající přilnavost a hermetické utěsnění povrchu elektrody, zatímco PDMS jako mikroskopová vrstva poskytuje pevnost na povrchu ultratenké vrstvy ALD. Dvouvrstvé povlaky byly testovány ponořením do PBS roztoku po dobu 450 dnů při pokojové teplotě [3].
Již dříve bylo prokázáno, že nanolamináty ALD zcela blokují difúzi iontů Na +, K +, Cl- a PO43-, které jsou jedním z nejvíce korozivních druhů iontů ve vodním prostředí [1]. Testy stárnutí byly prováděny po dobu 2 měsíců při 87 °C v PBS (viz obrázek 1). U řady materiálů Picosun ALD bylo dříve prokázáno, že jsou velmi málo cytotoxické a jsou bezpečné pro lidské tkáně [2], což poskytuje velkou flexibilitu při navrhování bariérových vrstev pro různé substráty, a poskytuje tak různé úrovně ochrany.
Výsledky obou testů znovu potvrzují obrovský potenciál ALD vyvíjet nová řešení pro lékařský a biomedicínský průmysl. Neustálý trend zvýšené miniaturizace a integrace na úrovni systému mikroelektroniky také řídí stejný vývoj v oblasti implantovaných zdravotnických prostředků.
Zmenšováním zařízení se zároveň zvyšuje jejich složitost, takže tradiční metody enkapsulace selhávají.
Stojí za zmínku, že technologie ALD umožňuje depozice ultratenkých vrstev na složité trojrozměrné podklady za relativně nízkých teplot.
„Vynikající bariérové vlastnosti vrstev ALD podporují trend miniaturizace a lepší funkcionalizace implantované mikroelektroniky a umožňují vývoj řady inovačních produktů. Implementace enkapsulace pomocí technologií ALD může výrobcům také pomoci nahradit drahé kovové součásti levnějšími materiály, a významně tak prodloužit životnost zařízení. Technologie Picosun ALD již používá několik předních světových výrobců zdravotnických výrobků a my chceme i nadále vést integraci ALD do zdravotnického průmyslu. Jsme rádi, že můžeme výrobcům poskytnout osvědčená řešení připravená k použití, abychom mohli realizovat zcela novou generaci bezpečnějších, odolnějších a uživatelsky přívětivějších implantovatelných zařízení pro vzdálenou a digitální zdravotní péči,“ říká Dr. Jani Kivioja, technický ředitel skupiny Picosun.
Bariérové vrstvy lze deponovat zároveň ve vývojových reaktorech R&D a automatizovaných průmyslových systémech.
[1] ALD 2019 – 19th International Conference on Atomic Layer Deposition, 21-24 July 2019, Bellevue, Washington, USA / ULIMPIA project, funded by PENTA under grant number PENTA-2017-Call2-16101-ULIMPIA.
[2] https://www.picosun.com/press/picosun-expands-selection-of-biocompatible-ald-materials-for-medical-applications/
[3] Nanbakhsh et. al., “Long-term encapsulation of platinum metallization using a HfO2 ALD-PDMS bilayer for non-hermetic active implants”, Proceedings of IEEE 70th Electronic Components and Technology Conference (ECTC), 3-30 June 2020, Orlando, Florida, USA / POSITION-II project, funded by the ECSEL JU under grant number Ecsel-783132-Position-II-2017-IA.
#atomiclayerdeposition #osadzaniewarstwatomowych