جيل من التحكم في حجم بولي (جليكول) "قطرات دياكريلاتي" عبر شبه-3-الأبعاد "تدفق تركز موائع جزيئية الأجهزة"

يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال تكوين قطرات الموائع الدقيقة ، بما في ذلك تصنيع شريحة PDMS التي تركز على التدفق شبه ثلاثي الأبعاد ، وإنتاج قطرات PGD النقية. الميزة الرئيسية لهذا التكتيك هي أن جهاز تركيز التدفق شبه ثلاثي الأبعاد يوفر أرضا أكبر لاختبار قالب تركيز التدفق. يتأكد التشخيص الوراثي قبل الزرع النقي من أن نسبة جزيئات التشخيص الوراثي قبل الزرع أقل من 10٪ يمكن أن تمتد الآثار المترتبة على هذه التقنية إلى العديد من الآثار الكيميائية الحيوية بسبب مساحة السطح الأكبر إلى نسبة الحجم.

الفوهة ، ستستفيد التطبيقات واسعة النطاق من هذه التقنية مع استهلاك بضعة ميكرولترات من العينة. الآن يمكن أن توفر هذه الطريقة نظرة ثاقبة لتكوين قطرات التشخيص الوراثي قبل الزرع. يمكن تطبيقه أيضا على أنظمة أخرى مثل تحليل تركيز التدفق المجهز بالغاز.

بشكل عام ، سيكافح الأفراد الجدد في هذه الطريقة بسبب انسداد الفتحة وعدم استقرار قالب تدفق الطرف. من هذه الطريقة أمر بالغ الأهمية ، حيث يصعب تعلم تصنيع رقاقة التركيز على التدفق شبه ثلاثي الأبعاد لأن محاذاة طبقات PDMS العلوية والسفلية لتصنيع رقاقة شبه مائلة باليد لم تتم مراجعتها. صمم قناعي الصور باستخدام التقنيات القياسية.

استخدم طبقتين منفصلتين للقناع الأول واثنان في نفس ملف الرسم للتأكد من أن جميع الاتصالات تصطف بين القنوات المختلفة. يحتوي القناع الأول على قناة مدخل الطور المشتتة والفتحة ، بينما يحتوي القناع الثاني على قناة مدخل الطور المستمر والمرشح والمخرج. استخدم علامتي المحاذاة واطبع الطبقات المختلفة بشكل مستقل على لوحة كروم على الزجاج.

بعد ذلك ، في مختبر الطباعة الحجرية الضوئية المخصص ، ضع رقاقة سيليكون نظيفة بقطر 3 بوصات على آلة طلاء الدوران وقم بتشغيل المكنسة الكهربائية لتثبيت الرقاقة على ظرف الدوران. قم بتدوير ملليلترين إلى ثلاثة ملليلترات من SU-8 2025 المقاوم للضوء السلبي على الرقاقة لمدة 10 ثوان عند 1,000 دورة في الدقيقة. ثم قم بتغيير السرعة إلى 3 ، 000 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية.

سيوفر ذلك سماكة طبقة تبلغ 20 ميكرون للطبقة الأولى. اخبزي الطبقة الأولى عن طريق وضعها على طبق ساخن 95 درجة مئوية لمدة ست دقائق. وبعد ذلك ، قم بإزالة الرقاقة واتركها تبرد مرة أخرى إلى درجة حرارة الغرفة.

قم بتعريض الرقاقة المخبوزة الناعمة لإخفاء رقم واحد تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية الموازي لمدة 18 ثانية. بعد التعرض للأشعة فوق البنفسجية ، اخبز الرقاقة على طبق ساخن 95 درجة مئوية لمدة ست دقائق. بعد ذلك ، اترك الرقاقة تبرد مرة أخرى إلى درجة حرارة الغرفة.

كرر عملية الطلاء الدوار مرة ثانية باستخدام ملليلترين إلى ثلاثة ملليلترات من SU-8 2100 المقاوم للضوء السلبي. قم بتدوير الرقاقة لمدة 10 ثوان عند 1,000 دورة في الدقيقة ، ثم عند 2,000 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية. يوفر هذا سماكة الطبقة الثانية 130 ميكرون.

بعد خبز الرقاقة على صفيحة ساخنة بدرجة حرارة 95 درجة مئوية لمدة 35 دقيقة ، اصطف القناع رقم اثنين على الطبقة الثانية مقاومة للضوء ، وقم بتعريضه للأشعة فوق البنفسجية لمدة 30 ثانية. ثم اخبزيها على طبق ساخن 95 درجة مئوية لمدة سبع دقائق. بمجرد أن تبرد مرة أخرى إلى درجة حرارة الغرفة ، قم بتطوير الرقاقة عن طريق الغمر في حمام مقلوب يحتوي على 50 مل من أسيتات البروبيلين جلايكول ميثيل الأثير حتى تتضح الملامح على الرقاقة.

ثم اغسل الرقاقة بالكحول الإيثيلي. أخيرا ، ضع الرقاقة على المنصة الحرارية واخبزها بقوة على حرارة 95 درجة مئوية لمدة ساعتين. امزج مونومر PDMS وعامل المعالجة الخاص به لمدة أربع دقائق بنسبة 10: 1 للطبقة العليا ونسبة 8: 1 للطبقة السفلية.

باستخدام محرض مرهم أوتوماتيكي ، ضع رقاقة السيليكون في طبق بتري 90 ملم ، ثم اسكب خليط PDMS بنسبة 8: 1 فوق القالب بسمك من ملليمترين إلى ثلاثة ملليمترات. بعد ذلك ، قم بإزالة PDMS في غرفة مفرغة حتى تختفي جميع الفقاعات. ضع طبق بتري في الفرن وقم بمعالجة PDMS على حرارة 80 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة.

بمجرد أن يبرد مرة أخرى إلى درجة حرارة الغرفة ، استخدم مشرطا لقطع الجهاز على بعد ثلاثة ملليمترات على الأقل من الميزات ، وقم بتقشير طبقة PDMS ببطء من رقاقة السيليكون. بعد ذلك ، قم بثقب مدخل الطور المشتت ومدخل الطور المستمر والمخرج في طبقة PDMS العلوية باستخدام لكمة قطرها 0.75 ملم. قم بتنظيف سطح PDMS بشريط لاصق لإزالة أي جزيئات غبار.

بعد ذلك ، ضع طبقات PDMS العلوية والسفلية في وقت واحد في منظف البلازما ، وقم بتعريضها للبلازما لمدة دقيقتين عند 300 واط. مباشرة بعد التعرض للبلازما ، ضع الطبقة العليا على الطبقة السفلية وحرك الأسطح نسبيا حتى تتم محاذاة الميزات للعرض من خلال مجهر استريو. عالج الجهاز في فرن على حرارة 120 درجة مئوية ليوم واحد لتعزيز قوته وإكمال الترابط.

للبدء ، قم بإعداد محلول الطور المستمر عن طريق إذابة 18٪ من مادة خافضة للتوتر السطحي غير أيونية قائمة على السيليكون في سداسي ديكان. بعد ذلك ، قم بإعداد محلول المرحلة المشتتة عن طريق البدء ب diacrylate peg محب للماء ، ومليمول واحد لكل لتر من صبغة الفلورسنت ، وإضافة خمسة ملليغرام لكل ملليلتر من بادئ الصورة. املأ خزانات المليلتر الواحد لوحدة التحكم في الضغط الهوائية بالمرحلة المستمرة.

بعد ذلك ، املأ طرف تحميل هلام سعة 200 ميكرولتر بالمرحلة المشتتة. ضع جهاز الموائع الدقيقة شبه ثلاثية الأبعاد على مسرح المجهر البصري المقلوب المزود بكاميرا عالية السرعة. بعد ذلك ، قم بتوصيل أنبوب بروبيلين إيثيلين مفلور بالفتحة المثقوبة للمرحلة المستمرة عن طريق توصيله أولا بأنبوب قصير من الفولاذ المقاوم للصدأ ، وإدخال الأنبوب في نهاية طرف تحميل الهلام ، ووضع الطرف في الفتحة المثقوبة للمرحلة المشتتة.

ثم أدخل أنبوب FEP بطول 20 سم في مخرج الجهاز ، وضع النهاية في طبق بتري. ركز المجهر المقلوب على منطقة تحتوي على تقاطع المرحلتين ومنطقة الفتحة والقناة النهائية. بعد ذلك ، قم بتعيين ضغوط المرحلتين باستخدام وحدة تحكم في الضغط الهوائية المتصلة.

اضبط المرحلة المشتتة على 15 مللي بار ، والمرحلة المستمرة عند 30 ملليبار. انتظر ثلاث دقائق حتى يستقر الضغط ، ويتم الوصول إلى تدفق السوائل المستقر ، ولا تحمل أي فقاعات أو بقايا PDMS. بعد ذلك ، اضبط ضغط المرحلة المشتتة كضغط مستوى القاعدة للنظام على 45 ملليبار.

قم بزيادة ضغط المرحلة المستمرة حتى يتم تغيير وضع تفكك المستحلب من النفث إلى وضع دفق الطرف. ثم انتظر خمس دقائق حتى يستقر. بمجرد الإعداد ، ضع طرف الأنبوب الذي يربط فتحة المخرج بطبق بتري ، واجمع القطرات.

قم بتعريضها للأشعة فوق البنفسجية حيث ستتصلب بسرعة في المجالات. بسبب اختلاف عمق قناة الطور المشتتة ، وقناة الطور المستمر ، يتم ضغط تدفق الطور المشتت على جميع الاتجاهات بواسطة تدفق الطور المستمر. نتيجة لذلك ، يتشكل طرف سائل مخروطي متماثل لإنتاج قطرات باستمرار.

يتم تغيير حجم القطرات من خلال نسبة الضغط لتدفق المراحل المشتتة والمستمرة. هنا ، يتم تعديل ضغط المرحلة المستمرة للتأثير على القوة المطلقة بحيث تتغير عمليات تفكك القطرات من وضع النفث إلى وضع تدفق الطرف. يتم ترسيخ القطرات عن طريق البلمرة الضوئية لتشكيل جزيئات عند الخروج من الشريحة.

تشكلت القطرات الموضحة هنا بنسب ضغط مختلفة. نصف قطر القطرة الناتج له علاقة عكسية مع الطور المستمر إلى نسبة ضغط الطور المشتت. تمهد هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال التطبيقات البيولوجية وتوفر أداة قوية لاكتشاف الأدوية وتوليف الجزيئات الحيوية والاختبارات التشخيصية.

بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تصنيع رقائق الموائع الدقيقة شبه ثلاثية الأبعاد ، وكيفية إنتاج عدد قليل من قطرات الوراثة قبل الزرع الدقيقة. لا تنس أن العمل مع PGMEA المقاوم للضوء يمكن أن يكون خطيرا للغاية ويجب دائما اتخاذ الاحتياطات مثل ارتداء القفازات التي تستخدم لمرة واحدة والقناع أثناء تنفيذ هذا الإجراء.