Three-dimensional direct writing of mechanical and biomedical microdevices by two-photon polymerization

The thesis reports on different applications of the femtosecond laser microfabrication technique called two-photon polymerization, that enables the production of micrometer-sized polymeric structures. A new PFPE-based material, highly hydrophobic, has been used to obtain atomic force microscopy tips for nanoindentation on biological samples. The fabrication of cellular scaffold for the maintenance of pluripotency on stem cells through only mechanical cues has been engineered to allow the production on a large scale of these structures, with the aim of studying thoroughly this mechanism. The fabrication and rotation of microrotors covered with magnetite through electroless plating and simultaneously manipulated with great accuracy with a rotating magnetic field have been demonstrated. Moreover, a femtosecond laser fabrication based method to produce reconfigurable integrated optical circuits is presented.

La tesi riporta diverse applicazioni della tecnica di microfabbricazione mediante laser a femtosecondi detta polimerizzazione a due fotoni, che permette di produrre strutture polimeriche di dimensioni micrometriche. Un nuovo materiale a base di PFPE, altamente idrofobico, è stato utilizzato per ottenere punte da microscopia a forza atomica per nanoindentazione su campioni biologici. La fabbricazione di scaffold per il mantenimento della pluripotenza di cellule staminali esclusivamente tramite stimoli meccanici è stata ingegnerizzata per permettere la produzione su larga scala di queste strutture, allo scopo di studiare a fondo questo meccanismo. Sono state dimostrate la fabbricazione e la rotazione di microrotori, ricoperti di magnetite tramite electroless plating e manipolati simultaneamente e con precisione con un campo magnetico rotante. Inoltre, viene presentato un metodo basato esclusivamente su fabbricazione con laser a femtosecondi per produrre circuiti ottici integrati riconfigurabili.