Scientific area: Microtecnologias
Fabrico de um filtro ótico integrado numa matriz de fotodíodos de silício para aplicação em sondas neuronais
Submited 2018-01-23
Student: José Pedro de Oliveira Pereira       Number: a68588       Email: a68588@alunos.uminho.pt
Start date: 25/09/2017   

Supervisor:
Name: Sara Filomena Ribeiro Pimenta
Email: sara.pimenta@dei.uminho.pt   

Description:

A utilização de MEMS para a produção de probes neuronais, capazes de interagirem com o sistema nervoso central ao nível celular, é uma realidade. As probes optogenéticas representam dispositivos otimizados para a irradiação de luz numa determinada população de células, geneticamente modificadas, de forma a observar um efeito biológico específico. Além disso, a combinação da optogenética com a emissão de fluorescência amplia as vantagens das probes neuronais, onde os neurónios são ativados por luz, fotoestimulação, e o seu estado fisiológico é também determinado usando luz e fluoróforos co-eletroporados nos neurónios. A introdução de uma matriz de fotodíodos numa probe neuronal permite a medição da fluorescência emitida, o que indica o estado dos neurónios. Contudo, surge um principal problema: o sinal medido pelos fotodíodos deve ser apenas a fluorescência emitida e não a luz proveniente dos µ-LEDs para a fotoestimulação e excitação dos fluoróforos. Nesta dissertação pretende-se que o aluno simule e implemente um filtro ótico (multicamada de filmes finos) altamente seletivo, baseado em estruturas de Fabry-Perot no topo de uma matriz de fotodíodos. O filtro ótico no topo da matriz de fotodíodos (com largura a meia altura de ≈ 10 nm) pode ser seletivo ao pico de emissão de GECOs (que fluorescem quando ligados ao Ca2+), de forma a medir a dinâmica fisiológica do Ca2+ em células neuronais, após a sua fotoestimulação usando a opsina ChR2 (Channelrhodopsin-2). A matriz de fotodíodos altamente seletiva poderá ser integrada numa probe neuronal. Um dos principais desafios deste projeto assenta nas reduzidas dimensões da probe neuronal final (ronda as centenas de micrómetros). O desenho e simulação do filtro ótico será feito no software TFCalc e o seu fabrico será realizado com as técnicas de deposição de filmes finos disponíveis no Laboratório de Microtecnologias. O desenho da matriz de fotodíodos poderá ser feito no software L-edit e o seu fabrico recorrendo a um processo CMOS standard do programa Europractice. Esta dissertação estará inserida também no projeto de investigação BrainLighting.


Objectives:

. Estudo da bibliografia

· Desenho e simulação do filtro ótico

· Desenho da matriz de fotodíodos

· Fabrico e caracterização dos filtros óticos e matriz de fotodíodos

· Integração do filtro ótico no topo da matriz de fotodíodos

· Integração final do conjunto na probe neuronal

· Escrita da dissertação


Keywords:
Fotodíodos, Filtros óticos, Probes neuronais

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