Microestampado: un proceso conveniente para la fabricación de microcanales en microfluídica basada en papel de nanocelulosa

Summary

Este protocolo describe un proceso sencillo que utiliza convenientes micromoldes de plástico para operaciones simples de microestampado para fabricar microcanales en papel de celulosa nanofibrilado, logrando un ancho mínimo de 200 μm.

Abstract

El nanopapel, derivado de la celulosa nanofibrilada, ha generado un interés considerable como material prometedor para aplicaciones microfluídicas. Su atractivo radica en una gama de excelentes cualidades, que incluyen una superficie excepcionalmente lisa, una transparencia óptica excepcional, una matriz de nanofibras uniforme con porosidad a nanoescala y propiedades químicas personalizables. A pesar del rápido crecimiento de la microfluídica basada en nanopapel, las técnicas actuales utilizadas para crear microcanales en nanopapel, como la impresión 3D, el recubrimiento por pulverización o el corte y ensamblaje manual, que son cruciales para las aplicaciones prácticas, todavía poseen ciertas limitaciones, en particular la susceptibilidad a la contaminación. Además, estos métodos se limitan a la producción de canales de tamaño milimétrico. Este estudio presenta un proceso sencillo que utiliza convenientes micromoldes de plástico para operaciones simples de microestampado para fabricar microcanales en nanopapel, logrando un ancho mínimo de 200 μm. El microcanal desarrollado supera los enfoques existentes, logrando una mejora de cuatro veces, y se puede fabricar en 45 minutos. Además, se han optimizado los parámetros de fabricación y se proporciona una cómoda tabla de referencia rápida para los desarrolladores de aplicaciones. Se demostró la prueba de concepto de un mezclador laminar, un generador de gotas y dispositivos analíticos funcionales basados en nanopapel (NanoPAD) diseñados para la detección de rodamina B mediante espectroscopía Raman mejorada en superficie. En particular, los NanoPAD mostraron un rendimiento excepcional con límites de detección mejorados. Estos excelentes resultados se pueden atribuir a las propiedades ópticas superiores del nanopapel y al método de microestampado preciso recientemente desarrollado, que permite la integración y el ajuste fino de los NanoPAD.

Introduction

Recientemente, el papel de celulosa nanofibrilada (NFC) (nanopapel) ha surgido como un material de sustrato muy prometedor para diversas aplicaciones, como la electrónica flexible, los dispositivos energéticos y la biomedicina 1,2,3,4. Derivado de plantas naturales, el nanopapel es rentable, biocompatible y biodegradable, lo que lo convierte en una alternativa atractiva al papel de celulosa tradicional ^5,6. Sus propiedades excepcionales incluyen una superficie ultralisa con una rugos....

Protocol

1. Proceso de micrograbado para patrones de microcanales en nanopapel

1. Preparación del molde
   NOTA: Consulte Yuan et ^al.12 para obtener detalles sobre la preparación del molde.
   1. Prepare una película de PTFE como se indica en la Tabla de Materiales.
   2. Corte con láser la película de PTFE preparada para hacer un molde de microcanal convexo (Figura 1A-I).
      NOTA: Las dimensiones del molde de PTFE determinan las dimensiones del microcanal (Figura 2E, F) en una relación de función lineal de primer ....

Results

Se ha ideado un método único para crear patrones de microcanales en nanopapel utilizando los prácticos micromoldes de plástico a través de la conveniente técnica de microestampado. En particular, este método logra patrones de microcanales a una escala tan pequeña como 200 μm, lo que representa una mejora de cuatro veces en comparación con los métodos existentes^32,33,34. Después de ajustar los parámetros de patrones, las pautas p.......

Discussion

El objetivo principal de este estudio es desarrollar un método simple para fabricar microcanales en nanopapel. Se ideó una técnica de estampado eficiente utilizando PTFE como molde para abordar este desafío¹². Al optimizar la temperatura y la presión de estampado, se llevaron a cabo una serie de experimentos para establecer un proceso de fabricación confiable para los NanoPAD. Además, se demostró el uso de una tabla de referencia rápida para ajustar las aplicaciones de los NanoPADs en diferentes c.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
AgNO3	Hushi (Shanghái, China)	7761-88-8>	99%
Etanol	Hushi (Shanghái, China)	64-17-5	>99%
Hexadecano	Macklin (Shanghái, China)	544-76-3	>99%
LabSpec software	Horiba (Japón)	LabSpec5
Melamina	Macklin (Shanghái, China)	108-78-1	>99%
NaBH	Aladdin (Shanghái, China)	16940-66-2	>99%
Software de laboratorio Origin	OriginLab (EE. UU.)
Tereftalato de polietileno (PET)	Myers Industries (Akron, EE. UU.)
Películas de politetrafluoroetileno	Shenzhen Huashenglong material plástico Co., Ltd. (Shenzhen, China)		película de teflón
	EMD Millipore Corporation (EE. UU.)	VVLP04700	tamaño de poro: 0.1 μ m
Espectrómetro Raman	Horiba (Japón)	Xplo RA
Rhodamine B	Macklin (Shanghái, China)	81-88-9>	95%
Microscopía electrónica de barrido (SEM)	FEI (EE. UU.)	Scios 2 HiVac
Oblea de silicio	Horiba (Japón)		diámetro: 5 mm
Lechada NFC oxidada TEMPO	Universidad de Ciencia y Tecnología	de Tianjin	1,0 % en peso de sólido, nivel de carboxilato 2,0 mmol/g de sólido, diámetro medio de la nanofibra: 10 nm