تصنيع وتشغيل Acoustofluidic أجهزة دعم السائبة موجات الصوتية الدائمة للSheathless التركيز من الجسيمات

الهدف العام من نهج التصنيع هذا هو إنشاء جهاز صوتي متعدد الاستخدامات وقوي لمعالجة الجسيمات الغروية بحجم الميكرون بطريقة خالية من التلامس باستخدام موجات صوتية سائبة. هدفنا هو إظهار نهج بسيط من خلال إظهار كيفية تصنيع الأدوات الصوتية الموائع التي تدعم الموجات الصوتية السائبة الدائمة باستخدام المعدات والإجراءات القياسية على أمل جعل هذه التكنولوجيا المفيدة أكثر سهولة. تتمثل الميزة الرئيسية للسوائل الصوتية في أنها توفر طريقة بسيطة للتركيز السريع أو فصل الكيانات المجهرية التي لها آثار واسعة في القياس الخلوي على الرقاقة وفرز الخلايا.

توفر هذه التقنية القدرة على ترتيب الجسيمات في مجموعة متنوعة من معدلات التدفق بطريقة لطيفة وتمييزية ، كل ذلك في منصة مصغرة مريحة. في منشأة غرفة نظيفة ، ضع رقاقة سيليكون مصقولة نظيفة بحجم ستة بوصات على مغطي تدور مصقول لأعلى. قم بإيداع مقاومة ضوء إيجابية مباشرة في مركز الرقاقة عن طريق سكبها بعناية حتى يغطي المقاوم للضوء معظم الرقاقة.

ثم قم بتدوير العينة لإنتاج طبقة متساوية من مقاومة الضوء. عند الانتهاء ، حرر المكنسة الكهربائية الموجودة على ظرف واستخدم ملاقط الويفر لاسترداد الرقاقة. بعد ذلك ، ضع الرقاقة على طبق ساخن واخبزها طريا لمقدار الوقت المحدد من قبل مورد مقاومة الضوء.

أثناء خبز مقاومة الضوء ، قم بتحميل قناع صور ، مثل القناع الموضح هنا ، في حامل محاذاة القناع. بعد ذلك ، قم بتحميل الرقاقة وتعريضها بضوء الأشعة فوق البنفسجية لجرعة طاقة محددة من قبل مورد مقاومة الضوء. بعد ذلك ، قم بإزالة الرقاقة المزخرفة من الحامل وضعها في محلول للمطور المقابل.

بمجرد الانتهاء ، قم بإزالة الرقاقة من المطور ، واغسلها بتيار مستمر من الماء منزوع الأيونات ، وجففها بالنيتروجين. قم بتحميل الرقاقة المنقوشة ضوئيا في حجرة أداة النقش الأيوني التفاعلية العميقة وحفر القنوات السائلة في الرقاقة إلى العمق المطلوب باتباع إجراءات النقش القياسية. عند اكتمال عملية النقش ، قم بتفريغ العينة من الغرفة وضعها في دورق كبير يحتوي على محلول مزيل مقاوم للضوء.

تأكد من غمر الرقاقة في المحلول واتركها تنقع لمدة ساعة عند 65 درجة مئوية. قم بإزالة الرقاقة من الدورق واشطفها بتيارات متناوبة من الأسيتون وكحول الأيزوبروبيل. ثم جفف الرقاقة بالنيتروجين.

في شفاط جيد التهوية معتمد للاستخدام الحمضي ، قم بإعداد محلول سمكة البيرانا في دورق كبير نظيف عن طريق إضافة 30٪ بيروكسيد الهيدروجين إلى حامض الكبريتيك بنسبة واحد إلى ثلاثة. اغمر الرقاقة المحفورة بالأيونات في محلول سمكة البيرانا بحيث تكون الميزات المحفورة متجهة لأعلى واتركها لمدة خمس دقائق. ثم قم بإزالة الرقاقة واشطفها جيدا بالماء منزوع الأيونات.

أعد غمر الرقاقة في محلول سمكة البيرانا لمدة دقيقتين إضافيتين ثم اشطفها مرة أخرى بكميات وفيرة من الماء منزوع الأيونات. في شفاط منفصل جيد التهوية مخصص لاستخدام المذيبات ، اغسل الرقاقة بتيار مستمر من الأسيتون متبوعا بتيار مستمر من الميثانول ثم جفف الرقاقة بغاز النيتروجين. باستخدام أداة الكاتب ، قم بحفر خطوط مستقيمة في الرقاقة حول محيط رقاقة الموائع الدقيقة بحيث تكون أصغر من أبعاد الجزء الزجاجي المستطيل مع ثقوب مسبقة الحفر.

التقط الرقاقة بعناية على طول الخطوط المحفورة. اشطف قطعة السيليكون بتيار مستمر من الأسيتون متبوعا بتيار مستمر من الميثانول. ثم ضع الرقاقة على طبق ساخن على حرارة 95 درجة مئوية لمدة دقيقتين حتى تجف.

بعد ذلك ، أضف الزجاج النظيف بعناية أعلى جزء السيليكون بحيث تكون الميزات المحفورة متجهة لأعلى. تأكد من محاذاة الثقوب بشكل صحيح. بعد ذلك ، اقلب الأجزاء بعناية مع التأكد من محاذاة الثقوب.

قم بتأمين الجزأين بشريط موصل على الوجهين حيث يقوم نصف الشريط بتأمين الحواف الرأسية لجزء السيليكون والنصف الآخر من الشريط يؤمن الزجاج المتدلي. ثم اقلب الأجزاء مرة أخرى بحيث يكون الجزء الزجاجي في الأعلى. ضع الأجزاء فوق لوح فولاذي على لوح ساخن عند 450 درجة مئوية.

بعد ذلك ، أضف بعناية لوحا فولاذيا ثانيا لا يقل عن خمسة كيلوغرامات مباشرة إلى الجزء العلوي من شرائح الزجاج والسيليكون المجمعة. يجب ألا يكون هذا البلاطة ملامسا لجزء السيليكون أو الشريط الموصل. باستخدام مصدر طاقة عالي الجهد ، قم بتوصيل الرصاص الحي بالبلاطة الفولاذية أعلى شرائح الزجاج والسيليكون المجمعة والأرض بالبلاطة الفولاذية السفلية.

قم بتحويل الجهد على لوحة التسخين الأساسية إلى 1،000 فولت. تحقق من الجهد المطبق باستخدام مقياس متعدد عن طريق الضغط على مسبار واحد على اللوحة السفلية والمسبار الآخر على اللوحة العلوية. ارجع بعد ساعتين لإيقاف تشغيل اللوح الساخن ومصدر طاقة التيار المستمر وإزالة الجهاز من الألواح المعدنية.

اكشط سطح الزجاج بشفرة حلاقة لإزالة أي أوساخ ناتجة عن الترابط الأنودي ثم نظف سطح الزجاج بالأسيتون. بعد ذلك ، قم بإعداد ورقة من بولي ثنائي ميثيل سيلوكسان يبلغ سمكها حوالي خمسة ملليمترات عن طريق تقطيعها إلى عدة ألواح مربعة صغيرة حوالي 10 ملليمترات × 10 ملليمترات. استخدم ثقب خزعة 3 مم لقطع ثقب واحد في وسط كل لوحة.

بعد ذلك ، قم بلصق الألواح مباشرة فوق الفتحات الموجودة على الركيزة الزجاجية باستخدام الإيبوكسي. لحام سلكين إلى منطقتين موصلتين على محول الطاقة. قم بلصق محول الطاقة التيتانات الرصاصي بالزركونات بعناية على جزء السيليكون على الجانب الخلفي من الجهاز المتمركز أسفل القناة الدقيقة.

أخيرا ، أدخل أنبوب السيليكون من خلال الفتحات الموجودة في ألواح بولي ديميثيل سيلوكسان وأضف غراء إضافيا حول الألواح والأنابيب لتثبيتها في مكانها. قم بتركيب الجهاز بإحكام على مرحلة المجهر مع وجود القناة الدقيقة أسفل الهدف مباشرة. احرص حتى لا يتلامس محول الطاقة مع المرحلة.

بعد ذلك ، قم بتوصيل أنابيب السيليكون من منافذ الجهاز بالمحاقن المثبتة على مضخات الحقنة. ضع أنبوب السيليكون المؤدي إلى مدخل الجهاز في قارورة تحتوي على تعليق من حبات البوليسترين أو الخلايا ذات الأهمية. بعد ذلك ، ضع القارورة التي تحتوي على العينة على طبق تقليب لخلطها باستمرار لضمان الحفاظ على تركيز ثابت طوال فترة التجربة.

قم بتوصيل محول الطاقة بالإخراج من مضخم الطاقة في سلسلة باستخدام مولد الوظائف. قم ببرمجة الإعدادات على منشئ الوظائف ومراقبة الإخراج على راسم الذبذبات. بعد ذلك ، قم بتشغيل مولد الوظائف ومضخم الطاقة لبدء تشغيل محول الطاقة.

بعد ذلك ، قم بتشغيل المجهر وتأكد من أن قناة الموائع الدقيقة في بؤرة التركيز بوضوح. أيضا ، قم بتشغيل مضخة الحقنة لإدخال العينة في الجهاز. راقب الكيانات المتدفقة عبر الجهاز باستخدام مجهر مضان طوال التجربة.

هنا ، تم استخدام مضخة حقنة لغرس غرفة الموائع الدقيقة بتعليق من حبات البوليسترين الفلورية الخضراء بمعدل 100 ميكرولتر في الدقيقة. بمجرد تنشيط محول تيتانات الزركونات الرصاص وضبطه على تردد 2.366 ميغا هرتز ، تتشكل موجة ثابتة نصف الطول الموجي عبر عرض هذه القناة الدقيقة ، والتي يبلغ عرضها 313 ميكرومتر. هذا يركز على تيار الخرز على طول عقدة الضغط.

عندما تم حقن جزيئات السيليكون الفلورية الحمراء ، التي لها عامل تباين صوتي سلبي ، في الجهاز ، تركزت على طول مضادات الضغط. تعتمد قدرة هذا النظام على تركيز الجسيمات على كل من معدل التدفق والفولتية المطبقة. مع زيادة التدفق ، ينتشر توزيع الجسيمات عبر القناة الدقيقة.

كما أن زيادة الفولتية المطبقة تزيد من مدى تركيز الجسيمات. بمجرد تشغيله ، يمكن استخدام هذا الجهاز لمعالجة الجسيمات والخلايا لمجموعة متنوعة من المقايسات الحيوية القائمة على الموائع الدقيقة والتجارب التي تتطلب تحكما مكانيا أو زمانيا دقيقا. من المهم أن تتذكر أن تأخذ وقتك وأن تكون حذرا في كل خطوة لأن التسرع في أي خطوة يمكن أن يؤدي إلى عيوب في الجهاز النهائي.

بمجرد الانتهاء من الجهاز ، يمكن استخدامه عدة مرات طالما يتم توفير العناية المناسبة لتنظيف الجهاز بين الاستخدامات باستخدام المنظفات المناسبة ومخازن الغسيل. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تصنيع جهاز مائل صوتي يتكون من السيليكون والزجاج الذي يدعم الموجات الصوتية السائبة. يرجى تذكر أنك تعمل مع مواد كيميائية قوية ، مثل خليط سمكة البيرانا ، والتي يمكن أن تكون خطيرة للغاية إذا تم التعامل معها بشكل سيئ.

يرجى توخي الحذر المناسب عند التعامل مع هذه السوائل لضمان الممارسة الكيميائية الآمنة لجميع أعمال التصنيع الخاصة بك.