脑片的刺激，利用微流控网络和标准灌注腔

我们今天要向您展示的项目的主要目标是能够在空间上和临时控制大脑斜杠刺激。另一个要点是，对已经很复杂的电生理学设置进行简单的修改，我们可以在实际使用这种大脑生命刺激的各个实验室中传播这种微流体设备。大家好，我是伊利诺伊大学芝加哥分校生物工程系爱丁顿实验室的 Java Chek Mohammad。

今天，我将向您展示如何应用一个简单的微制造微流体设备进行脑切片刺激。我们今天要演示的脑切片设备非常有用，原因有几个，主要原因是它的模块化程度很高，无需任何新的进一步修改即可适应现有的电生理设置。它避免了使用管道和泵送，这会使任何微流体设备复杂化。

由于我们使用的是被动泵送方法，因此不需要任何管道或泵。第三件事是，它只是一块薄薄的 PDMS 膜，位于盖玻片和标准充血室之间，用于标准电生理学设置。我今天要演示的程序从 C 8 母版开始，它是使用标准 SV 8 光刻工艺制造的。

我们今天在这里的母版是一个两级母版，其中一层负责通道、微通道的设计，另一层用于这些通道之上的 VR 开口设计，以便流经通道的解决方案可以从通孔开口中出来。因此，我们在硅胶晶圆上制作了这个母版，然后使用硅胶或 PDMS 浇注在这个器件的顶部，并将这个晶圆顶部的结构模塑到 PDMS 上。因此，我们将 PDMS 倒在此设备的顶部。

然后，我们将采用固化后形成并粘合到盖玻片上的 PDMS 膜。然后我们有我们的微流体设备。然后，我们将通过在灌注室底部引用一层薄薄的 PDMS 来修改标准聚流室。

一旦我们有了这个改进的灌注室，我们将把我们之前制造的微流体装置粘合到灌注室上。微流体器件的制造有两个关键点。一个是，在我们放置 PDMS 之前，应该关闭加热板，这样当我们将 PDMS 倒入晶圆上时，PDMS 就不会立即排队。

另一个关键点是我们在硅片四个角上使用的垫片的高度应该小于硅片上最高的结构。这是为了确保当我们为 PDMS 进行固化过程时可以获得 VR 开口。在这里，我们在这个软壁模块化洁净室中，这是我们使用标准 C 8 光刻工艺制造的母版。

它是一个两级主站，第一级设计了带有四个入口和一个出口的通道。在所有四个通道的中间区域，有站在通道顶部的 via 或 pos。这些是在制造过程中创建的对齐标记。

现在，我将向您展示如何去除它并进行 PDMS 固化。由于边珠效应，晶圆外周的厚度大于纸张中心的实际器件。因此，我们要做的是使用预留刀片去除这些对准标记，然后为了容纳砝码，我们将使用这些 140 微米高的垫片，并将它们放在晶圆的四个角上。

因此，您需要确保剃须刀片不会到达实际设备附近。现在，我将使用空气除尘器去除这些 SVA 颗粒，晶圆现在已经准备好进行 PDMS 模具准备了。但在此之前，我们需要放置这个 140 微米高的垫片。

因此，我将把四个胶带放在晶圆的四个角上。然后，我将确保胶带正确地粘附在晶圆上。所以磁带之所以有 140 微米高，是因为带有通道的两级主控和 VS 高 150 微米。

在 PDMS 固化过程中，当我们将重物放在 PDMS 的顶部时，我们希望确保 PDMS 板材平整。因此，我们在高度相等的角上使用四个垫片。现在，我将展示如何对 PDMS 进行编码并对其进行修复以制造设备。

但在我这样做之前，让我向您展示我们如何准备 PDMS 解决方案。因此，由于混合过程，我们取 10 份基料和 1 份固化剂并充分混合。您看到，我们在 PDMS 溶液中产生大量气泡以去除这些气泡，我们将 PDMS 放入干燥剂中，放入干燥剂中后，将 PDMS 放入干燥剂中 10 分钟后，没有气泡。

现在 PDMS 已准备好用于固化。现在，我将向您展示如何将 PDMS 放在晶圆上并固化以获得 PDMS 膜。所以我要把 PDMS 放在晶圆上，然后利用这种透明度来覆盖 PDMS。

这将帮助我们删除设备 sup，将设备与透明度分开，然后我将权重放在透明度的顶部。我们使用权重的原因是为了获得 PDMS 的均匀厚度。另一个关键问题是获取过孔开口。

因此，无论哪里有 vs，我们都不需要 PDMS，而权重将帮助我们做到这一点。正如您在这里看到的，加热板已关闭，原因是我们不希望 PDMS 立即固化，因此我们让它关闭。然后，您需要确保在移植 PDMS 之前晶圆是平坦的。

现在我们可以移植之前准备的 PDMS。确保将 PDMS 分配得足够靠近晶圆，以免产生气泡。这里最关键的一点是您在 PDMS 之上实现透明度的方式。

您需要确保不会因放置板材而产生气泡。现在，我要放置一个玻璃实验室，让 PDMS 多余的 PDMS 消失。我正在放置另外三个玻璃实验室，并确保玻璃实验室不会为这个特定的母版移动。

对于这些特定功能，我们发现放置这四个玻璃实验室会使 VS.并让 PDMS 多余的 PDMS 出现在透明度和晶圆之间。我们等待一到两分钟，然后我们可以为不同的母版和不同的设计启动热板，您可能需要增加玻璃实验室的数量或减少玻璃实验室的数量，以获得通孔开口。现在，热板已准备好打开，我将温度设置为 75 度。

一旦达到 75 度的温度，那么我们可以将计时器设置为一小时，然后让 PDMS 固化。现在我们已经让 PDMS 固化了一个小时，我们可以关闭热板，让它冷却到 50 摄氏度。这样做的原因是为了让 SEA 不会破裂。

如果我们立即将其从 75 度移至室温，现在我们可以将其关闭并等待它降至 50 摄氏度。现在热板温度已经下降到 50 摄氏度，我们可以从透明度中删除权重。现在我们可以从热播放器中取出晶片，它就可以被切割了。

现在 PDMS 片材已准备好从 a C 8 主站中取出，我们需要去除铝箔。然后我们需要删除透明度表。我们这里有标准的灌注室。

我们对其进行了修改，以便可以对齐它。微流体装置的孔、入口和出口。因此，这些是 PDMS 膜上的四个入口和一个出口。

这些应与灌注室上的 4 个入口和 1 个出口相匹配。现在，我将滑动灌注室，然后将其与 PDMS 膜上的孔对齐。现在它们已经对齐，可以进行切割了。

现在您可以取出腔室并使用探头。确保 PDMS 膜的所有边缘都可以自由去除。一旦我们这样做了，我们就可以使用冰箱去除 PDMS 膜，并确保当您从设备顶部移除 PDMS 时，您真正缓慢地移动 PDMS，以免撕裂 PDMS 膜。

现在，我将放置 PDMS 膜，上面有由 SC 8 主站形成的空腔，并确保它是平整的。我们这样做的原因是，当我们打孔、入口和出口时，PDMS 的侧面不会粗糙。这将与盖玻片粘合。

所以我们需要确保空腔在顶部。现在我们可以制作入口和出口，以便我们可以清楚地看到孔。我们放置了一个黑色的背景。

现在，我将使入口和出口端口需要确保端口上没有 PDMS。我们也是，删除所有 PDMS。现在，我们将 PDMS 膜转移到另一个透明片上。

因此，我们可以用等离子体处理片材和盖玻片并将其放下，以便空腔再次位于顶部。因此，一旦这个表面用等离子体处理，盖玻片用等离子体处理，我们就可以将这两个表面放在一起，形成微流体网络，以去除 PDMS 片材之间的气泡。透明度可以使用透明胶带。

因此，这将确保 PDMS 片材平整，并且粘合效果更好。然后，再次使用顶部表面的透明胶带去除 PDMS 膜上的任何灰尘。现在我们可以放置将与 PDMS 膜粘合的盖玻片。

现在，这两个 PDM 和玻璃已准备好进行等离子体处理。我们将使用这种微波改性等离子体系统对 PDMS 和盖玻片进行等离子体处理，您可以看到这个玻璃室允许我们在微波内产生等离子体。让我将样品放入其中，在腔室内产生真空。

现在我可以在氧气中流动。现在等离子系统已准备就绪，我将为这个特定系统使用 10% 的功率和 10 秒来帮助可视化等离子体。在进行等离子体处理时，我们启动，将功率调高到 100%，然后关灯。

现在您可以在等离子体处理后立即看到等离子体。您需要粘合两个表面，奶牛衬片和 PDMS，否则 PDMS 表面会因等离子体处理而失去其亲水性。放置奶牛衬片后，确保整个表面粘合在一起，没有任何气泡。

如果有任何气泡，您可以将其删除。现在你把它放在一边五分钟，让它粘合。所以这里我们有了改良的灌注室，我们用 PDMS 修改了灌注室的底部。

而这是更早完成的。因此，我们在已关闭的热板上放置了透明面板。然后我们倒入 P-D-M-S-P-D-M-S，它以与前面所示类似的方式制备。

然后我们将灌注室放在 PDMS 的顶部，然后放置一个砝码，如图所示，让它固化 30 分钟或 75 摄氏度。现在，我将展示在等待 PDMS 和盖玻片粘合发生时，我们可以继续准备腔室。因此，我们可以将腔室和微流体装置粘合在一起。

因此，我们需要从不需要的地方去除多余的 PDMS。删除透明度，然后删除 PDMS，然后我们需要从入口和出口端口删除 PDMS。现在，腔室已准备好与我们之前准备的微流体装置粘合。

现在我们已经等待了 5 分钟，微流体设备已准备好与透明度分离，但您需要确保以缓慢的速度去除透明度。所以 PDMS 和盖玻片，它们不会分离出来。现在灌注室已经准备好了，我们需要对刚才引用 PDMS 的腔室的底面和带有 PDMS 的微流体装置的顶面进行等离子体处理。

所以现在我们要把这两块都放入等离子室中，并以 10% 的功率进行等离子体处理 10 秒。现在，两个表面都已经用等离子体处理过，可以进行粘合了。在粘合之前，您需要确保腔室上的入口和出口与微流体装置对齐。

由于我们正在调整的特征足够大，我们不需要任何特殊设备，而且我们可以用肉眼来完成。对齐并放置在腔室顶部后，确保所有表面都接触，然后您可以让它静置五分钟。因此，等待 5 分钟后，粘合对于实验来说已经足够好了。

现在微流体装置已经与腔室粘合，我们将使通道表面的通道具有亲水性。因此，当我们实际流经 A CFS 溶液或任何其他神经递质时，这些溶液可以更容易地流过。所以我要做的是将整个设备放入等离子体和等离子体中，以 10% 的浓度处理 1 分钟，使整个内部通道表面变得亲水。

然后我要把它装满水，然后把它带到电生理学装置中，这样我们就可以进行实际的实验了。好了，现在我们准备好进行电生理学设置，并实际使用这个设备与脑切片。嗨，我叫 uo。

我正在与伊利诺伊大学生物工程系的 Arrington 博士和 Fall 博士合作。现在我要用这个平台带来的 micro free 设备。在一侧，我们可以看到大量的管道。

在另一侧，我们可以看到抽吸管。因此，该设备将用 CSF 溶液灌注，该溶液含有 95% 的氧气和 5% 的 CO2。现在 micro V 设备已经准备好了，我要获得 brain 许可证，然后我要把它们放在 micro 设备上。

现在我要把脑切片放在圆形开口的顶部，然后我要使用锚来固定脑切片。现在脑切片已经被固定了，我将使用 eh 神经递质来刺激它。现在我们有四个入口，所以我将使用从这四个入口到这个出口的被动泵送，将神经递质放入每个入口。

现在 Dr.Fall 要谈谈这个设备。对我们来说，什么如此重要？大家好，我是 Chris Fall，我们做大脑生理学。

而我们需要使用脑切片的原因是为了获得微电极和成像技术。到目前为止，我们改变这些脑切片的神经递质环境的唯一方法是改变整个切片的流动，或者使用非常小的微量移液器直接喷洒神经递质。因此，我们非常高兴能与 Eddington's Group 合作。

这项新技术将使我们能够处理大脑的大面积区域，并在局部改变神经递质环境。然后，我们现在可以使用我们的电极和成像技术，并可能最终将多电极记录设备构建到同一个单元中。好的，这里你看到的是，微流体设备中的一片老鼠扭伤。

你甚至可以通过眼睛注意到，大脑由许多不同的区域组成。这些区域执行不同的作。在活的动物中，大脑的这些不同区域会有不同的神经调节和神经递质音调。

我们希望能够在进行电生理和成像记录时在我们的切片室中复制这一点。因此，能够用不同浓度和不同时间进程的不同神经递质解决这些不同的区域，这真的非常棒。虽然我们无法真正可视化神经递质，但我们可以在这里向您展示一个荧光染料被泵入不同区域的脑切片的例子。

在这里，你可以看到一个视频，我们让荧光染料流过设备的通道，并可视化它从已经形成的毛孔中流出。即使在这个早期原型中，您也可以看到流的空间分辨率有多精确。当我们观看电影时，你会看到染料流入通道，然后从孔中流出，然后我们将染料冲走，让你对流动的时间分辨率有所了解。

感谢您今天参加我们的活动。我认为我们已经能够展示微流体和微型机器如何与传统的生理技术相结合，以帮助我们了解大脑是如何工作的。谢谢。