O Probe microfluídicos: Operação e Uso de Processamento de Superfície localizada

Summary

Neste vídeo apresentamos a sonda microfluídicos

Abstract

Dispositivos microfluídicos permite ensaios a serem realizados utilizando pequenas quantidades de amostra e foram recentemente usadas para controlar o microambiente das células. A microfluídica é comumente associado com microcanais fechado, que limitam a sua utilização para exemplos que podem ser introduzidos, e culta, no caso de células, dentro de um volume confinado. Por outro lado, micropipetting sistema tem sido usado para localmente perfundir células e superfícies, nomeadamente usando push-pull configurações onde uma pipeta atua como fonte e outro como pia, mas o confinamento do fluxo é difícil em três dimensões. Além disso, pipetas são frágeis e difíceis de posição e, portanto, são usados ​​na configuração estática somente.

A sonda microfluídicos (MFP) contorna as restrições impostas pela construção de canais microfluídicos fechada e em vez de encerrando a amostra para o sistema de microfluídica, o fluxo de microfluídica pode ser entregue diretamente sobre a amostra, e digitalizados em toda a amostra, usando a MFP. . A injeção e aberturas de aspiração estão localizados dentro de algumas dezenas de micrômetros de um outro modo que um microjet injetado no espaço está confinado pelas forças hidrodinâmica do líquido circundante e inteiramente aspirados de volta para a outra abertura. O microjet pode ser lavada em toda a superfície do substrato e fornece uma ferramenta precisa para a deposição localizada / entrega de reagentes que pode ser usado em grandes áreas, verificando a sonda sobre a superfície. Neste vídeo apresentamos a sonda microfluídicos ¹ (MFP). Nós explicamos em detalhes como montar o MFP, montá-lo em cima de um microscópio invertido, e alinhá-lo em relação à superfície do substrato, e, finalmente, mostrar como usá-lo para processar uma superfície do substrato imerso em um buffer.

Protocol

1. Microfabricação da cabeça da sonda (processo não é mostrado no vídeo)

1. A Si ² wafer, quatro polegadas de diâmetro, 525 mm de espessura, com uma camada de SiO2 1 mm de espessura térmica é spincoated com um fotorresiste (PR) por 45 s em 4000 rpm.
2. O wafer é prebaked a 110C por 50 s, e exposto através de uma máscara com todos os elementos (portas e microcanais) por 5 s, desenvolvido e lavado em DI.
3. A descoberta está gravado SiO2 afastado em um buffer 01:07 ácido fluorídrico (BHF) solução em ≈ 15 min (retração do substrato onde SiO2 foi gravado indica a conclusão do etch). Um plasma O2 ou acetona é usado para cinzas ou tira o PR restantes.
4. Uma camada PR segunda é spin-revestido a 1500 rpm por 45 s, rendendo um overlayer grossa de ≈ 10 mM [31]. O padrão de SiO2 debaixo desta camada PR ainda é visível e é usado para alinhar o wafer com uma segunda máscara com as portas apenas.
5. Após a exposição e desenvolvimento do PR, o wafer é enxaguado, seco e postbaked a 95C por 20 min.
6. O wafer Si é anexado em um wafer de apoio com cera branca derretida para proteger o chuck.
7. Um plasma indutivamente acoplado (ICP) DRIE é usado para transferir o PR e incorporados SiO2 padrões em topografia wafer em um processo de três etapas:
   1. DRIE para tornar os portos ≈ 500μmdeep em Si (padrão definido pelo PR de espessura).
   2. Sem descarregar o wafer da máquina DRIE, o PR será incinerada usando um plasma.
   3. O exposto SiO2 padrão atua como máscara para um processo a seco segundo etch, a criação de 50 canais mM de profundidade, e abrindo o enchimento e portas de ventilação através do wafer. Após a descarga, o wafer de apoio é destacada sob uma corrente de água morna. O wafer é então limpo microusinados com etanol, acetona e DI.
8. Fichas individuais MFP são cortados.
9. Um bloco de interface de PDMS é fabricada por fundição em uma micromould composto de dois poli estruturada (metilmetacrilato) (PMMA) elementos, uma chapa de aço polido formando o fundo, e dois vasos capilares (inserido em cada uma das duas vias de acesso buracos-nos chapa de aço) que serve como titulares lugar para os furos de conexão fluídicos. O PDMS é curada em estufa a 60 ° C durante pelo menos 1 h.
10. O bloco PDMS está ligada a um chip de silício em cubos MFP ativando ambas as partes no ar plasma em 1 mbar por 24 s em 230W, e juntando os dois juntos usando um home-made ajuda alinhamento mecânico.
11. A montagem é da esquerda para a ligação em um forno de 60C para um mínimo de 1 hora

2. Assembleia da MFP

1. Seringas de vidro à prova de gás são preenchidos com os reagentes apropriados utilizando-se seringas e agulhas para garantir que nenhuma bolha de ar estão presentes. Normalmente, usamos um microlitro -10 1 seringa para injeção, e uma seringa com 5-10 vezes maior volume de aspiração.
2. As seringas são conectadas a tubos capilares usando acessórios Nanotight com baixo volume morto.
3. Capilares são preenchidos e verificados para as bolhas sob o microscópio.
4. O chip é pré-carregada MFP com solução tampão para evitar aprisionamento de bolhas quando se liga a capilares.
5. Os capilares são conectados a peça de conexão PDMS na cabeça da sonda

3. Set-up do MFP

1. A cabeça da sonda é fixada no porta-sonda e montado na estação de sonda em cima de um microscópio invertido
2. As seringas são colocados em bombas de alta precisão seringa.
3. O substrato, tais como uma lâmina de vidro, é inserido em um suporte feito em casa que é afixada ao palco microscópio.
4. O paralelismo da mesa da MFP eo substrato é ajustado através de um par de goniômetros observando os anéis de Newton (franjas de interferência) que aparecem quando o MFP é colocada em contato com o substrato. O ponto de contato ea freqüência dos anéis servem como indicação da inclinação. Quando a MFP está alinhada com a superfície, um anel de interferência única estende sobre toda a superfície. Esta medida também serve para calibrar a separação entre MFP e substrato.
5. A diferença entre o MFP eo substrato é fundamental para os processos de padronização de superfície. Porque o substrato é processado por varredura-o abaixo do MFP, o alinhamento horizontal tem que ser ajustada com precisão micrométrica e é conseguido usando um suporte de três pontos formado por três parafusos micrômetro.

4. Operação do MFP

1. Distribuição é controlada via software LabView. Funcionamento do dispositivo é visualizado por olho e usando uma câmera CCD. A injeção: relação aspiração varia 01:03 - 01:10, dependendo da difusividade do reagente com o buffer circundantes e do padrão de fluxo desejado geométricas.
2. Para verificar o funcionamento adequado da seringa de aspiração ea presença de bolhas, primeiro injetar o líquido com a seringa de aspiração antes de iniciar a aspiração adequada.
3. Início de injeção de líquido e fluxo de monitorar e confinamento de contas ou de corante fluorescente traçador.
4. Use a sonda para a aplicação particular, ou seja, scan em toda a superfície de processamento para a deposição, erosão ou de coloração da superfície ou células.

Discussion

A sonda microfluídicos (MFP) é versátil, pois é (i) móvel, (ii) adaptável para uso com diferentes tipos de reagentes e substrato e ele pode (iii) ser operado em grandes áreas.

Bolhas indesejados pode levar à interrupção do fluxo Para evitar bolhas, todos os componentes precisam ser preenchidos com líquidos antes da montagem. A diferença entre a sonda ea superfície é apenas alguns micrômetros, mas a mesa é várias centenas de micrômetros de largura, e as distâncias na faixa de centímetros são verificados. Portanto, tanto a horizontalidade da superfície digitalizada e o paralelismo entre a mesa MFP eo substrato devem ser ajustados com grande cuidado. Finalmente, a relação entre a aspiração e injeção tem que ser grande o suficiente para capturar todos os reagentes injetada no espaço entre o MFP eo substrato.

O MFP pode ser usado para superfícies padronização com proteínas em condições brandas, para processar tecidos ou células individuais imerso em buffers fisiológica, ou a padrões etch em uma superfície.

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