Development of a PDMS-based LED patch for photobiomodulation therapy

Abstract

Photobiomodulation Therapy (PBMT) is a safe, non-invasive method that promotes wound healing, tissue regeneration, and the restoration of normal cellular function using low energy parameters at red or near-infrared wavelengths. Despite its benefits, current PBMT devices are bulky, costly, and not easily accessible. This paper focuses on overcoming these limitations by successfully depositing copper on a flexible polymer material, polydimethylsiloxane (PDMS), using standard Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) processes such as Sputtering, Photolithography, and Metal Wetting. Through this process, a lightweight and cost-effective PDMS- based LED patch have been developed. The copper patterned on the PDMS has a 18.63% stretchability and LED patch maintains its stability even at a bending radius of 7.36mm. Furthermore, I examined the impact of these red LEDs on skin equivalents cultured with human-derived cells to validate the beneficial effects of red light in an in-vitro environment, which effectively stimulated the proliferation of keratinocytes.|PBMT(Photobiomodulation Therapy)는 상처 치유 및 조직 재생을 가속화하고 정상적인 세포기능을 회복하도록 돕습니다. 이것은 적색 또는 근적외선 파장에서 낮은 에너지 매개변수를 사용하는 안전하고 비 침습적인 방법입니다. 그러나 기존에 쓰이는 PBMT장치들은 무겁거나 비싸며 낮은 접근성을 가지고 있습니다. 본 논문에서는 유연하며 신축성 있는 고분자 물질인 PDMS(Polydimethylsiloxane)와 전형적인 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 공정(Sputtering, Photolithography, Metal Wet etching)을 사용하여 PDMS위에 성공적으로 구리를 증착하였습니다. 패턴화 된 구리패턴 위에 적색 LED를 접착하여 가벼우면서도 저렴한 PDMS기반의 광생물변조 LED패치를 제작하였습니다. PDMS위에 패턴화 되어진 구리는 18.63%의 신축성을 가지며 LED를 접착하여 제작되어진 LED패치는 굽힘반경 7.36mm 에서도 안정성을 보입니다. 빨간빛의 긍정적인 효과를 입증하기 위해 인간유래세포를 배양한 skin equivalents에 적색 LED를 조사하여 In-vitro 환경내에서 각질세포의 증식을 효과적으로 촉진하는 것을 확인 하였습니다.