تصنيع الأجهزة المتطابقة من مؤشر الانكسار للطب الحيوي ميكروفلويديكس

يمكن أن تساعد هذه الطريقة في مواجهة تحد مهم في الجمع بين الفحص المجهري والموائع الدقيقة عن طريق تمكين مطابقة معامل الانكسار بين بنية القناة الدقيقة والوسائط المائية داخل القناة. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها متوافقة مع طرق التصنيع المستخدمة بشكل شائع لإنشاء أجهزة الموائع الدقيقة. ميزة رئيسية أخرى لنهجنا هي الطريقة المستخدمة لإغلاق القنوات الدقيقة المصنوعة من مواد ذات التصاق منخفض ، وهي مشكلة شائعة بين بوليمرات معامل الانكسار الجيد.

العرض المرئي لهذه الطريقة أمرا بالغ الأهمية ، حيث قد يكون من الصعب تصحيح خطوات إغلاق القناة. على سبيل المثال ، من المهم أن تكون الخزانات دون عائق أثناء التثبيت. ابدأ هذا الإجراء بتصنيع بولي ثنائي ميثيل سيلوكسان ، أو PDMS ، سلبي ، كما هو موضح في بروتوكول النص.

ثم املأ PDMS سالبا ب 400 ميكرولتر من MY-133-V-2000. يجب أن يكون السلب ممتلئا قليلا. ضع MY-133-V-2000 PDMS المملوء سالبا في غرفة التفريغ لمدة ساعتين لإزالة أي فقاعات.

بعد إزالة MY-133-V-2000 من غرفة التفريغ ، اضغط على شريحة زجاجية على الجزء العلوي من السلبية المملوءة قليلا لإنشاء سطح مستو من MY-133-V-2000 ولمنع الأكسجين من تثبيط البلمرة. بعد ذلك ، أدخل MY-133-V-2000 في فرن الأشعة فوق البنفسجية 400 واط. اضبط الأشعة فوق البنفسجية على 50٪ من الحد الأقصى للشدة لمدة 300 ثانية لمعالجة القناة الدقيقة.

هذه قوة تبلغ حوالي 4.5 جول لكل سنتيمتر مربع ، أي ما يقرب من ضعف الحد الأدنى لقوة المعالجة الموصى بها من قبل الشركة المصنعة. بعد قص الأكريليك كما هو موضح في بروتوكول النص ، ضع قطرتين صغيرتين على حافة الأكريليك ثم استخدم أداة يمكن التخلص منها لنشر الغراء بالتساوي. ضع الركيزة الزجاجية على الأكريليك واترك الغراء يجف باستخدام وزن الزجاج لتثبيته في مكانه.

قم بتغطية الزجاج المكشوف ب 100 ميكرولتر من PDMS باستخدام ماصة الإزاحة الموجبة. بعد ذلك ، أدخل الطبقة الأساسية في آلة طلاء الدوران الفراغية لطلاء الزجاج بالتساوي بفيلم PDMS بسمك 10 ميكرومتر تقريبا باستخدام سرعة 1500 دورة في الدقيقة لمدة دقيقتين. قم بإزالة الطبقة الأساسية من المغطي الدوار وامسح بعناية أي PDMS زائد يغلي الأكريليك بالأسيتون ومنشفة ورقية.

احرص على عدم إزعاج نظام إدارة الهياكل الأساسية غير المعالج. الآن ، اخبز الطبقة الأساسية مع PDMS في فرن على حرارة 65 درجة مئوية لمدة ساعتين لعلاج PDMS. ماصة مليلتر واحد من PDMS على شريحة زجاجية ثم استخدم شريحة زجاجية أخرى لتوزيع PDMS بالتساوي حتى يبدأ في الخروج من الجوانب.

عالج هذا على طبق ساخن عند 150 درجة مئوية لمدة 10 دقائق. قم بقص PDMS المعالج إلى مستطيل بنفس أبعاد جهاز MY-133-V-2000. بعد ذلك ، باستخدام الطبقة الوسطى من الأكريليك كقالب ، قم بعمل ثقوب للخزان وقم بقطع نافذة عرض مربعة في PDMS لصنع حشية PDMS.

الآن ، قم بإزالة MY-133-V-2000 المعالج من فرن الأشعة فوق البنفسجية وقم بإزالة القناة من السلبية وضعها على ركيزة مسطحة بحيث يكون جانب القناة متجها لأعلى. قم بإزالة الطبقة الأساسية التي تحتوي على PDMS المعالج من الفرن بدرجة 65 درجة وضعها على الركيزة. بعد ذلك ، ضع الركيزة مع كل من قناة MY-133-V-2000 والطبقة الأساسية في منظف بلازما الأكسجين.

اضبط ضغط الفراغ على 200 مللي تور ومستوى تردد الراديو على عال. تابع معالجة القناة والركيزة الزجاجية لمدة 30 ثانية. يجب أن تتوهج بلازما الأكسجين باللون الأزرق عند تشغيل منظف البلازما.

بعد 30 ثانية ، قم بإزالة كل من القناة الدقيقة والطبقة الأساسية من منظف البلازما. باستخدام الملقط ، ضع على الفور جانب قناة MY-133-V-2000 لأسفل في الفتحة المستطيلة لأكريليك الطبقة الأساسية ، بحيث تتصل ب PDMS. الآن ، ضع حشية PDMS أعلى جهاز MY-133-V-2000 ، وقم بمحاذاة الثقوب الموجودة في الحشية مع الخزانات الموجودة في الجهاز.

يعد استخدام حشية PDMS هذه أمرا بالغ الأهمية لأن PDMS أكثر مرونة من MY-133-V-2000 وبالتالي يمكن ضغطه أكثر. هذا يسمح بنقل القوة من الأكريليك إلى القناة الدقيقة دون كسر الزجاج. في هذه المرحلة ، ضع الجهاز غير المكتمل على منصة مرتفعة فوق المقعد لتوفير سطح تثبيت لتجميع الجهاز.

ثم استخرج ثلاثة ملليلتر من الأسمنت الأكريليكي باستخدام حقنة. قم بتوزيع كمية كافية من الأسمنت الأكريليكي فوق الطبقة الأساسية لتوفير طلاء رقيق. اجعل المعطف متساويا قدر الإمكان ولا تدع المادة تتسرب إلى القناة.

الآن ، ضع قطعة الأكريليك ذات الطبقة الوسطى فوق طبقة القاعدة من الأكريليك. تأكد من أن الثقوب تتماشى مع خزانات قناة MY-133-V-2000. قم بتثبيت الطبقة الوسطى لأسفل على الطبقة الأساسية بإحكام قدر الإمكان واحتفظ بها لمدة دقيقتين بينما يتصلب الأسمنت لربط قطع الأكريليك معا.

تأكد من عدم إعاقة الخزانات أثناء هذه الخطوة لمنع احتجاز الهواء تحت جهاز MY-133-V-2000. سيبقى الهواء المحاصر بين MY-133-V-2000 والركيزة محاصرا إذا تم إعاقة الخزانات. سيؤدي ذلك إلى حدوث تسرب في الجهاز النهائي.

لذلك ، من الأهمية بمكان عدم إعاقة الثقوب خلال هذه الخطوة. بعد أن يصلب الأسمنت ، قم بإزالة الضغط من الجهاز. ضع الأسمنت الأكريليكي على الطبقة الوسطى في مواقع التلامس المتوقع مع الطبقة العليا من الأكريليك.

الآن ، ضع الطبقة العليا من الأكريليك على قطعة الطبقة الوسطى من الأكريليك ، مع التأكد من محاذاة الثقوب مع الخزانات. اتركه يرتاح على المقعد لمدة دقيقتين بينما يجف الأسمنت الأكريليكي. اختبر جهاز MY-133-V-2000 عن طريق إضافة 10 ميكرولتر من صبغة الطعام أو الماء منزوع الأيونات في أحد فتحات الخزان لاختبار الالتصاق والتدفق.

أدخل أنبوبا في الخزان المقابل وقم بتوصيل الطرف الآخر بمصيدة فراغ. قم بتشغيل المكنسة الكهربائية لسحب الصبغة أو الماء عبر القناة لضمان إنشاء جهاز ناجح. تحقق تحت المجهر للتحقق من عدم وجود تسرب في القناة أو الخزان.

باستخدام الفراغ ، قم بإزالة الصبغة من كلا الخزانين. ثم اشطف الخزانات بالإيثانول. ضع الإيثانول في خزان واحد.

اسحب الإيثانول باستخدام الفراغ. اترك الإيثانول في درجة حرارة الغرفة لمدة 10 دقائق. رش القناة جيدا بالإيثانول وضعها في طبق بوليسترين معقم.

لفها بإحكام باستخدام Parafilm واحفظها لحين الحاجة. تمثل الخريطة الحرارية الموضحة هنا كتلة خلايا MCF-7 الملتصقة ب FOD في قناة دقيقة. يمكن رؤية عدد قليل من القطع الأثرية بالقرب من جدران القناة الدقيقة.

في هذا القياس ، يمكن رؤية خلية MCF-7 واحدة على حافة القناة الدقيقة بجوار الجدار. يسمح عدم وجود القطع الأثرية بالقرب من الجدار بالحصول على قياسات كمية دقيقة ، حتى عندما تكون الخلايا على مقربة من جدار القناة. يظهر هذا الشكل النهائي زوجا من خلايا MCF-7 يجلسان بالقرب من جدار القناة الدقيقة.

يمكن قياس كتلة هذه الخلايا عند كل بكسل بدقة باستخدام الفحص المجهري الكمي. أثناء اتباع هذا البروتوكول ، من المهم عدم إعاقة الخزانات عند تثبيت الجهاز أثناء جفاف الأسمنت الأكريليكي. يؤدي إعاقة الثقوب إلى حبس الهواء بين MY-133-V-2000 والركيزة.

سيؤدي ذلك إلى حدوث تسرب في القناة أثناء التدفق. يوفر استخدام MY-133-V-2000 كمواد تصنيع لأجهزة الموائع الدقيقة ميزة مميزة على المواد التقليدية من خلال تقليل القطع الأثرية بالقرب من جدران القنوات الدقيقة بشكل كبير. هذا يسمح بإجراء قياسات كمية على مقربة من هياكل القنوات الدقيقة.

الأجهزة المصنوعة باستخدام هذا البروتوكول متوافقة مع أي تقنية فحص مجهري شائعة الاستخدام. يعتمد هذا البروتوكول على تصوير أمراض الخلية ، لذا فهو متوافق مع تقنيات الموائع الدقيقة المتقدمة الأخرى مثل فرز الخلايا أو مولدات التدرج لدراسة سلوك الخلية. بشكل عام ، تزود هذه التقنية الباحثين بأداة جديدة لفحوصات الموائع الدقيقة الطبية الحيوية القائمة على الفحص المجهري.

الدقة الإضافية التي يمنحها للقياسات الكمية في القنوات الدقيقة لها تطبيقات مهمة في العديد من المجالات ، بما في ذلك اكتشاف الأدوية وتحليل الخلية الواحدة.