ودقق ميكروفلويديك : تشغيل واستخدام لتصنيع السطحي المترجمة

ملخص

في هذا الفيديو نقدم التحقيق ميكروفلويديك ¹ (MFP). نشرح بالتفصيل كيفية تجميع MFP ، تركيبها فوق مجهر مقلوب ، ومحاذاته بالنسبة لسطح الركيزة ، وأخيرا تظهر كيفية استخدامها لمعالجة سطح الركيزة منغمسين في حل العازلة.

الملخص

أجهزة ميكروفلويديك تسمح باستخدام إجراء فحوصات كميات ضئيلة من العينة ، واستخدمت في الآونة الأخيرة للسيطرة على المكروية من الخلايا. ويرتبط عادة على microfluidics مع microchannels المغلقة التي تحد من استخدامها للعينات التي يمكن إدخالها ، والمثقف في حالة من الخلايا ، داخل وحدة تخزين المحصورة. من ناحية أخرى ، micropipetting نظام استخدمت ليروي محليا الخلايا والسطوح ، ولا سيما باستخدام دفع سحب الاجهزة حيث الأفعال ماصة مصدر واحد كما والآخر في الحوض ، ولكن حبس تدفق صعب في ثلاثة أبعاد. علاوة على ذلك ، ماصات هشة وصعبة للموقف ، وبالتالي فهي تستخدم في تكوين ثابت فقط.

التحقيق ميكروفلويديك (MFP) تلتف حول القيود التي تفرضها على بناء قنوات ميكروفلويديك مغلقة وبدلا من أن تضم العينة في نظام ميكروفلويديك ، يمكن أن يكون تدفق ميكروفلويديك تسليمها مباشرة على عينة وفحصها عبر العينة ، وذلك باستخدام طابعة متعددة الوظائف. . توجد فتحات الحقن والشفط في غضون بضع عشرات من ميكرومتر من بعضها البعض بحيث يتم إنحصرت microjet حقنها في فجوة من قبل قوات الهيدروديناميكية السائل المحيطة بها ، ويستنشق تماما العودة الى افتتاح أخرى. ويمكن مسح microjet عبر سطح الركيزة ويوفر أداة دقيقة لترسب المترجمة / تسليم الكواشف التي يمكن استخدامها في مناطق واسعة عن طريق المسح الضوئي لجنة التحقيق عبر السطح. في هذا الفيديو نقدم التحقيق ميكروفلويديك ¹ (MFP). نشرح بالتفصيل كيفية تجميع MFP ، تركيبها فوق مجهر مقلوب ، ومحاذاته بالنسبة لسطح الركيزة ، وأخيرا تظهر كيفية استخدامها لمعالجة سطح الركيزة منغمسين في منطقة عازلة.

البروتوكول

1. التصنيع الدقيق من رأس المسبار (العملية لا يظهر في شريط الفيديو)

1. هو spincoated A ² سي ويفر ، أربع بوصات في القطر ، 525 ميكرون سميكة ، مع طبقة SiO2 الحرارية 1 ميكرون سميكة مع مقاومة للضوء (PR) لمدة 45 ثانية في 4000 دورة في الدقيقة.
2. هو prebaked الرقاقة في 110C لمدة 50 ثانية ، ويتعرض من خلال قناع يضم جميع العناصر (الموانئ وmicrochannels) لمدة 5 ليالي وتطويرها وتشطف في دي.
3. هو محفورا في SiO2 كشفت بعيدا في 01:07 مخزنة حمض الهيدروفلوريك (فتقول) حل في 15 دقيقة ≈ (dewetting الركيزة حيث تم محفورا SiO2 يشير الانتهاء من حفر). يتم استخدام البلازما O2 أو الأسيتون إلى رماد أو قطاع العلاقات العامة المتبقية.
4. طبقة الثانية هي العلاقات العامة تدور مغلف بالمطاط في 1500 دورة في الدقيقة لمدة 45 ثانية ، مما أسفر عن overlayer سميكة من [31] ≈ 10 ميكرومتر. نمط SiO2 تحت هذه الطبقة العلاقات العامة لا تزال واضحة ، وهي تستخدم لمحاذاة الرقاقة مع قناع second يضم منافذ فقط.
5. بعد التعرض للتنمية والعلاقات العامة ، ويتم شطف الرقاقة ، والمجففة ، وpostbaked في 95C لمدة 20 دقيقة.
6. يتم إرفاق رقاقة سيليكون على رقاقة الدعم مع الشمع الأبيض ذاب لحماية تشاك.
7. ويقترن بالحث البلازما (ICP) يستخدم لنقل DRIE العلاقات العامة وجزءا لا يتجزأ من أنماط SiO2 في تضاريس رقاقة في عملية من ثلاث خطوات :
   1. DRIE لجعل الموانئ ≈ 500μmdeep في سي (نمط المعرفة من قبل PR سميكة).
   2. دون تفريغ الرقاقة من الجهاز DRIE ، هو ashed العلاقات العامة باستخدام البلازما.
   3. ويتعرض SiO2 نمط بمثابة قناع لعملية الثاني حفر الجاف ، وخلق قنوات عميقة 50 ميكرون ، وفتح منافذ التنفيس والتعبئة من خلال الرقاقة. بعد التفريغ ، ويتم فصل رقاقة الدعم في إطار تيار من المياه الدافئة. ثم يتم تنظيف الرقاقة مجهريا مع الإيثانول ، والأسيتون وDI.
8. ومكعبات رقائق الفردية MFP.
9. غير ملفقة كتلة اجهة PDMS من قبل الصب في micromould تتألف من اثنين من بولي منظم (methylmethacrylate) (PMMA) العناصر ، لوحة الصلب المصقول تشكيل القاع ، والشعيرات الدموية اثنين (كل إدراجها في واحدة من فيا وصول اثنين من الثقوب ، في لوحة الصلب) بوصفه حامل مكان للاتصال fluidic الثقوب. يتم الشفاء من PDMS في فرن في 60C ما لا يقل عن 1 ساعة.
10. والمستعبدين كتلة PDMS لرقاقة السيليكون مكعبات MFP من خلال تفعيل كل أجزاء البلازما في الهواء في 1 ميليبار لمدة 24 ثانية في 230W ، والانضمام إلى اثنين معا باستخدام محلية الصنع المساعدات محاذاة الميكانيكية.
11. ترك التجمع لانك في فرن 60C لمدة لا تقل عن 1 ساعة

2. التجمع من MFP

1. تمتلئ المحاقن الزجاجية الغاز محكم مع الكواشف المناسبة باستخدام المحاقن والإبر البلاستيكية لضمان عدم وجود فقاعات هواء موجودة. عادة ، ونحن استخدام حقنة ميكروليتر 1 -10 للحقن ، والمحاقن مع حجم أكبر 5-10 مرات عن الطموح.
2. يتم توصيل الأنابيب الشعرية الحقن لاستخدام التجهيزات Nanotight مع حجم القتلى منخفضة.
3. تمتلئ الشعيرات الدموية والتحقق من فقاعات تحت المجهر.
4. غير المعبأة مسبقا شرائح متعددة الوظائف مع الحل عازلة لمنع محاصرة فقاعة عند توصيل الشعيرات الدموية.
5. يتم توصيل الشعيرات الدموية في قطعة اتصال PDMS في الرأس التحقيق

3. انشاء لMFP

1. وفرضت رئيس التحقيق في التحقيق وحامل شنت على محطة المسبار فوق مجهر مقلوب
2. توضع في مضخات حقن حقنة عالية الدقة.
3. يتم إدخال الركيزة ، مثل شريحة زجاجية ، إلى حامل محلية الصنع التي يتم اضافته الى مرحلة المجهر.
4. يتم ضبط التوازي في ميسا من MFP والركيزة وباستخدام زوج من goniometers بملاحظة حلقات لنيوتن (هامش التدخل) التي تظهر عندما يتم جلب MFP في اتصال مع الركيزة. نقطة اتصال وتواتر الحلقات بمثابة دلالة على الميل. عند محاذاة MFP مع السطح ، وحلقة واحدة تدخل تمتد على كامل السطح. هذا الاجراء يهدف ايضا الى الفصل بين معايرة MFP والركيزة.
5. الفجوة بين MFP والركيزة لأمر حاسم بالنسبة لعمليات الزخرفة السطح. لأن معالجة ذلك عن طريق مسح الركيزة تحت MFP ، والمحاذاة الأفقية لابد من تعديلها بدقة ميكرومتر ويتحقق باستخدام ثلاث نقاط الدعم التي شكلتها مسامير ميكرومتر الثلاثة.

4. تشغيل MFP

1. يتم التحكم من خلال الاستغناء عن برامج LABVIEW. تشغيل الجهاز هو تصور من قبل العين وباستخدام كاميرا CCD. الحقن : تختلف نسبة الطموح 1:03 حتي 1:10 ، اعتمادا على الانتشارية للكاشف مع العازلة المحيطة بها ، والمطلوب نمط تدفق هندسية.
2. للتحقق من حسن سير العمل في حقنة والطموح وجود فقاعات ، وضخ سيولة first مع حقنة قبل بدء التطلع الطموح المناسب.
3. بدء ضخ سيولة وتدفق رصد والحبس من الخرز أو الصبغة الكاشفة الفلورسنت.
4. استخدام التحقيق لتطبيق معين ، أي المسح الضوئي عبر السطح لتجهيزها للترسيب ، أو النقش أو تلون سطح الخلايا.

المناقشة

التحقيق ميكروفلويديك (MFP) هو تنوعا لأنه هو (ط) النقالة ، (ب) القابلة للتكيف للاستخدام مع أنواع مختلفة من الكواشف والركيزة وأنها يمكن أن (ثالثا) أن تعمل على مساحات واسعة.

الفقاعات غير المرغوب فيها يمكن أن يؤدي إلى اضطراب في تدفق لتجنب فقاعات ، وجميع مكونات يلزم سدها مع السوائل قبل التجمع. الفجوة بين التحقيق وسطح ليست سوى عدد قليل ميكرومتر ، ولكن عدة مئات من ميسا هو ميكرومتر واسعة ، ويتم تفحص مسافات تتراوح بين سنت...

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة

الاسم	الشركة	رقم فهرسي	التعليقات
موصلات الموائع الدقيقة	Upchurch Scientific	وصلات وأكمام محكمة ميكروية ونانوية
موزع يدوي ثنائي المكونات	Conprotec Inc.	DM400	لتوزيع وخلط مزيج PDMS
LabVIEW	National Instruments	الإصدار 8.0
فرن حمل حراري ميكانيكي	VWR international	1330FM
حقن زجاجية	Hamilton Co
أنابيب شعرية	Polymicro Technologies
غرفة بلازما	Tegal Corporation	Plasmaline 415
مجهر مقلوب	Nikon Instruments	TE2000-E
مضخات حقن	Cetoni	neMESYS
Sylgard 184	Ellsworth Adhesives	184 Sil Elast Kit
كاميرا	Photometrics	QuantEM 512SC
منصة مجهر
مقاييس زوايا لحامل مسبار الموائع الدقيقة	Melles Griot	07GON504
منصة خطية	Applied Scientific Instrumentation	LS-50	للتحكم في المحور z لمسبار الموائع الدقيقة (MFP)
منصة خطية يدوية	Newport Corp.	443-4 Series	للتحكم في المحورين x و y لمسبار الموائع الدقيقة (MFP)
منصة مجهر	Applied Scientific Instrumentation	PZ-2000	مع تحكم في المحاور x و y و z