Summary
In deze video presenteren we de microfluïdische probe
Abstract
Microfluïdische apparaten kunnen testen worden uitgevoerd met behulp van kleine hoeveelheden van het monster en zijn onlangs gebruikt om de micro-omgeving van de cellen te controleren. Microfluidics is vaak geassocieerd met gesloten microkanalen die hun gebruik te beperken tot monsters die kunnen worden ingevoerd, en gekweekt in het geval van cellen, in een beperkte volume. Aan de andere kant zijn micropipetting systeem gebruikt om lokaal perfuseren cellen en oppervlakken, met name met behulp van push-pull situaties waar een pipet fungeert als bron en het andere als zinken, maar de opsluiting van de stroming is moeilijk in drie dimensies. Bovendien, pipetten zijn kwetsbaar en moeilijk te positioneren en dus worden gebruikt in statische configuratie alleen.
De microfluïdische sonde (MFP) omzeilt de beperkingen opgelegd door de constructie van gesloten microfluïdische kanalen en in plaats van omsluiten het monster in de microfluïdische systeem, de microfluïdische stroom kan direct geleverd worden op het monster, en gescand over het monster, met behulp van de MFP. . De injectie en aspiratie openingen zijn gelegen binnen een enkele tientallen micrometers van elkaar, zodat een MicroJet geïnjecteerd in het gat wordt beperkt door de hydrodynamische krachten van de omringende vloeistof en volledig opgezogen terug in de andere opening. De MicroJet kan worden gespoeld over het substraatoppervlak en zorgt voor een nauwkeurige tool voor gelokaliseerde afzetting / levering van de reagentia die kan over grote gebieden worden gebruikt door het scannen van de sonde op het oppervlak. In deze video presenteren we de microfluïdische sonde 1 (MFP). We leggen in detail hoe u de MFP assembleren, monteren bovenop een omgekeerde microscoop, en lijn deze ten opzichte van het substraat oppervlak, en tenslotte laten zien hoe het te gebruiken om een substraatoppervlak ondergedompeld in een buffer proces.
Protocol
1. Microfabricage van de sonde kop (proces niet in de video)
- Een Si 2 wafer, vier centimeter in diameter, 525 micrometer dik, met een 1 micrometer dikke thermische SiO2 laag is spincoated met een fotolak (PR) voor 45 s bij 4000 toeren per minuut.
- De wafer wordt voorgebakken op 110C voor 50 s, en blootgesteld via een masker met alle elementen (havens en microkanalen) voor 5 s, ontwikkeld en gespoeld met DI.
- De onbedekte SiO2 is weg geëtst in een gebufferde 01:07 fluorwaterstofzuur (BHF) oplossing in ≈ 15 min. (dewetting van de ondergrond waar de SiO2 is geëtst geeft voltooiing van de etsen). Een O2 plasma of aceton wordt gebruikt om de as of strip de rest van PR.
- Een tweede laag is PR spin-coating bij 1500 rpm gedurende 45 s, waardoor een dikke deklaag van ≈ 10 urn [31]. De SiO2 patroon onder dit PR laag is nog zichtbaar en wordt gebruikt om de wafer af te stemmen met een tweede masker met de havens alleen.
- Na belichting en ontwikkeling van de PR, is de wafer gespoeld, gedroogd en postbaked bij 95C gedurende 20 minuten.
- De Si wafer is bevestigd op een wafer te ondersteunen met gesmolten witte was aan de boorkop te beschermen.
- Een inductief gekoppeld plasma (ICP) DRIE wordt gebruikt om de PR-overdracht en ingebed SiO2 patronen in wafer topografie in een proces in drie stappen:
- DRIE tot ≈ 500μmdeep poorten te maken in Si (patroon gedefinieerd door de dikke PR).
- Zonder dat het lossen van de wafer uit de DRIE machine, is de PR verast met behulp van een plasma.
- De blootgestelde SiO2 patroon fungeert als masker voor een tweede droge etsproces, het creëren van 50 urn diepe geulen, en het openen van de vulling en ontluchting-poorten door de wafer. Na het lossen, is de steun wafer vrijstaande onder een stroom van warm water. De micromachined wafer wordt vervolgens gereinigd met aceton, ethanol en DI.
- Individuele MFP chips zijn in blokjes.
- Een PDMS-interface blok is vervaardigd door gieten in een micromould bestaat uit twee gestructureerde poly (methylmethacrylaat) (PMMA) elementen, een gepolijste stalen plaat die de bodem, en twee haarvaten (elk ingebracht in een van de twee vias-access gaten in de stalen plaat) die dienen als plaats houders voor de vloeibare verbinding gaten. Het PDMS is uitgehard in een oven op 60 ° C gedurende minstens 1 uur
- De PDMS blok is gebonden aan een in blokjes gesneden MFP silicium chip door het activeren van beide onderdelen in de lucht plasma bij een mbar voor 24 s bij 230W, en toetreding tot de twee samen met behulp van een zelfgemaakte mechanische uitlijning hulp.
- De montage wordt overgelaten aan binding in een 60C oven voor een minimum van 1 uur
2. Montage van de MFP
- Gasdichte glas spuiten zijn gevuld met de juiste reagentia met behulp van plastic spuiten en naalden om ervoor te zorgen dat er geen luchtbellen aanwezig zijn. Normaal gesproken maken we gebruik van een 1 -10 microliter spuit voor injectie, en een spuit met 5-10 keer groter volume voor aspiratie.
- De spuiten zijn aangesloten op buizen met behulp van capillaire Nanotight fittingen met een laag dood volume.
- Haarvaten zijn gevuld en gecontroleerd op bubbels onder de microscoop.
- De MFP chip is vooraf ingevuld met buffer om te voorkomen dat het vangen van bel bij het aansluiten van de haarvaten.
- De haarvaten zijn aangesloten op de PDMS-verbinding stuk in de meetkop
3. Set-up van de MFP
- De sonde hoofd wordt vastgeklemd in de sonde houder en gemonteerd op de sonde station bovenop een omgekeerde microscoop
- De spuiten zijn geplaatst in hoge-precisie spuit pompen.
- De ondergrond, zoals een glasplaatje, wordt ingebracht in een zelfgemaakte houder die is aangebracht op de microscoop podium.
- De parallelliteit van de mesa van de MFP en het substraat wordt aangepast met behulp van een paar goniometers door het observeren van de Newton ringen (inmenging franjes) die worden weergegeven als de MFP in contact wordt gebracht met het substraat. Het punt van contact en de frequentie van de ringen dienen als indicatie van de kantelen. Als de MFP is uitgelijnd met het oppervlak, een enkele storing ring strekt zich uit over het gehele oppervlak. Deze maatregel dient ook om het ijken van de scheiding tussen MFP en substraat.
- De kloof tussen de MFP en de ondergrond is van cruciaal belang voor oppervlakte-patronen processen. Omdat de ondergrond wordt verwerkt door het scannen van het onder de MFP, de horizontale uitlijning moet worden aangepast met micrometer precisie en is bereikt met behulp van een drie punten te ondersteunen gevormd door drie micrometer schroeven.
4. Werking van de MFP
- Doseren is geregeld via LabView software. Werking van het apparaat wordt gevisualiseerd door het oog en het gebruik van een CCD-camera. De injectie: aspiratie verhouding varieert 1u03-01u10, afhankelijk van de diffusiviteit van het reagens met de omliggende buffer en de gewenste geometrische stromingspatroon.
- Om te controleren voor een goede werking van de aspiratie spuit en de aanwezigheid van belletjes, eerst injecteren vloeistof met het streven spuit voordat u de juiste ambitie.
- Start injectie van vloeibare en monitor stroom en opsluiting van kralen of van fluorescerende tracer kleurstof.
- Gebruik de sonde voor de specifieke toepassing, dwz scannen via het oppervlak voor de verwerking van de depositie, etsen of kleuring van het oppervlak of cellen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
De microfluïdische sonde (MFP) is veelzijdig, omdat het (i) mobiel, (ii) aanpasbaar voor gebruik met verschillende types van reagentia en substraat en het kan (iii) worden bediend over grote gebieden.
Ongewenste bellen kan leiden tot verstoring van de stroming om luchtbellen te vermijden, alle componenten moeten worden gevuld met vloeistof voorafgaand aan de montage. De kloof tussen de sonde en het oppervlak is slechts enkele micrometers, maar de mesa is enkele honderden micrometers breed, en afstanden in het bereik van centimeters worden gescand. Daarom is zowel horizontaliteit van het gescande oppervlak en de parallellie tussen de MFP mesa en de ondergrond moeten worden aangepast met grote zorg. Ten slotte is de verhouding tussen aspiratie en injectie moet groot genoeg zijn om alle van het reagens geïnjecteerd in de kloof tussen de MFP en de ondergrond vast te leggen.
De MFP kan worden gebruikt voor patronen oppervlakken met eiwitten onder milde voorwaarden, weefsels of individuele cellen ondergedompeld in fysiologische buffers proces, of te etsen patronen in een oppervlak.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
Dit werk werd gefinancierd door het Fonds de Recherche sur la Nature et les Technologies de Quebec, de Canada Fundation voor Innovatie en de Canadese Institutes of Health Research (CIHR).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| microfluidic connectors | Upchurch Scientific | Micro- and Nano-tight fittings and sleeves | |
| 2-component manual dispenser | Conprotec Inc. | DM400 | To dispense and mix PDMS mixture |
| LabVIEW | National Instruments | Version 8.0 | |
| Mechanical Convection Oven | VWR international | 1330FM | |
| Glass syringes | Hamilton Co | ||
| Capillary tubing | Polymicro Technologies | ||
| Plasma Chamber | Tegal Corporation | Plasmaline 415 | |
| Inverted Microscope | Nikon Instruments | TE2000-E | |
| Syringe pumps | Cetoni | neMESYS | |
| Sylgard 184 | Ellsworth Adhesives | 184 Sil Elast Kit | |
| Camera | Photometrics | QuantEM 512SC | |
| Microscope stage | |||
| Microfluidic probe holder goniometers | Melles Griot | 07GON504 | |
| Linear stage | Applied Scientific Instrumentation | LS-50 | For z-control of the MFP |
| Manual linear stage | Newport Corp. | 443-4 Series | For x- and y- axis control of the MFP |
| Microscope stage | Applied Scientific Instrumentation | PZ-2000 | With x-, y- and z- control |
References
- Juncker, D., Schmid, H., Delamarche, E. Nature Materials. 4 (8), 622-622 (2005).
