Los chips de microfluidos controlado con matrices elastoméricas microválvula

Summary

Nos demuestran los protocolos de fabricación y automatización de elastómero de polidimetilsiloxano (PDMS) basado en matrices microválvula que no necesitan energía extra para cerrar y cuentan con photolithographically define volúmenes precisos. Un paralelo subnanoliter volumen de mezclador y un sistema integrado de perfusión de microfluidos se presentan.

Abstract

Miniaturizados sistemas de microfluidos ofrecer soluciones sencillas y eficaces de bajo costo en el punto de atención de diagnóstico y de alto rendimiento ensayos biomédicos. Control de flujo robusto y preciso volúmenes de fluidos son dos requisitos fundamentales para estas aplicaciones. Hemos desarrollado los chips de microfluidos con elastómero de polidimetilsiloxano (PDMS) arrays microválvula que: 1) necesidad de ninguna fuente de energía adicional para cerrar el trazado fluido, por lo tanto, el dispositivo de carga es muy portátil, y 2) permitir microfabricating profundas (hasta 1 mm) canales con paredes laterales verticales y dando lugar a unas características muy precisas.

El PDMS microválvulas basada en dispositivos constan de tres capas: una capa de fluido que contiene las rutas de fluidos y microcámaras de diferentes tamaños, una capa de control que contiene los microcanales necesaria para accionar la vía de fluidos con microválvulas, y una membrana de PDMS media delgada que está enlazado con el control capa. Capa de fluidos y capas de control son realizadas por moldeo réplica de PDMS de SU-8 maestros fotosensible, y la delgada membrana de PDMS se hace al girar PDMS en altura especificada. La capa de control se une a la delgada membrana de PDMS después de la activación de oxígeno de ambos, y luego se ensamblan con la capa de fluido. El microválvulas están cerrados en reposo y se puede abrir mediante la aplicación de presión negativa (por ejemplo, el vacío de la casa). Microválvula cierre y la apertura son automatizados a través de las válvulas de solenoide controlado por programas informáticos.

Este sentido, demuestran dos microválvula basada en los chips de microfluidos para dos aplicaciones diferentes. El primer chip permite almacenar y mezcla precisa sub-nanolitros volúmenes de las soluciones acuosas en diferentes proporciones de mezcla. El segundo chip permite controlados por el ordenador de perfusión de los cultivos celulares de microfluidos.

Los dispositivos son fáciles de fabricar y sencillo de controlar. Debido a la biocompatibilidad de PDMS, estos microchips podría tener amplias aplicaciones en miniatura ensayos de diagnóstico, así como estudios básicos de biología celular.

Protocol

El diseño de dispositivos de microfluidos con CorelDraw o AutoCAD

Principio de PDMS microválvulas dispositivos basados ​​en: Los dispositivos constan de tres capas: una capa de fluido que contiene microcámaras de diferentes tamaños, una "capa de control" que contiene los microcanales necesaria para accionar la vía de fluidos con microválvulas, y una membrana de PDMS media delgada que está obligado a la capa de control. En reposo, debido a la aceptación y la hidrofobicidad de PDMS, los sellos de membrana (reversible) en contra de su sede, por lo tanto, las cámaras permanecen aislados unos de otros sin el aporte de energía. L....

Discussion

Las principales ventajas de nuestro diseño microválvula:

1. Ninguna fuente de energía adicional es necesaria para cerrar el trazado fluido, por lo tanto, el dispositivo de carga es muy portátil, y
2. El dispositivo puede ser construido por réplicas de PDMS photolithographically con estampado de SU-8 moldes, lo que permite microfabricating profundas (hasta 1 mm) de canales con paredes laterales verticales (es decir, la altura de las características se puede especificar independientemente de su anchura) y que resulta en muy c.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Obleas de silicio limpias	Suministros	Silicon Sense Inc.	3P0110TEST
Obleas P/Boro "maestras" de 3 pulgadas de diámetro que contienen patrones SU-8	Suministros			Fabricados internamente utilizando procedimientos estándar de fotolitografía
Desecadores (2)	Equipo	VWR international	24987-048	Uno para silanización, otro para desburbujeo de PDMS.
Equipo de equilibrio		OHAUS Corp.	SC6010
Equipo de horno		Sheldon Manufacturing, Inc.	1330GM
MiniVortexer	Equipment	VWR international	58816-121
Spinner	Equipment	Headway Research Inc.	PWM32
Equipo de grabado por plasma		Plasmatic Systems, Inc.	Plasma Preen II-973
Equipo de placa caliente		Microscopio estereoscópico Torre Pines Scientific	HP30A
		Instrumentos Nikon Equipos
CCD		Instrumentos de diagnóstico
		Company	LHDA0511111H
placa de adquisición	Hardware National	Instruments	PCI 6025E, CB-50LP
LabView	Software	National Instruments	versión 8.0
Tridecafluoro-1,1,2,2,-tetrahidrooctil)-1-triclorosilano	Reactivo	United Chemical Technologies	T2492	La silanización debe realizarse en una campana de humos químicos.
Prepolímero y reticulante PDMS	Reactivo	Dow Corning	Sylgard 184
Reactivo	hexano	EMD Millipore	HX0295-6
Tintes de color	Reactivo	Spectrum Chemical Mfg. Corp.	FD& C 110, 135, 150	Azul #1, Amarillo #5, Rojo #3.
Pipetas de transferencia desechables de 3 ml	Suministros	Fisher Scientific	13-711-20
Kimwipes	Suministros	Kimberly-Clark Corporation	34155
Pesaje de barcos	Suministros	VWR international	12577-027
Depresor de lengua	Suministros	Fisher Scientific	11-700-555
Platos	P100Suministros	Fisher Scientific	08-772E
Tubo de silicona (1,14 mm de diámetro interior (diámetro interior))	Suministros	Cole-Parmer	07625-30
Tubería Tygon (Diámetro exterior 1/16 pulg.; diámetro interno 1/32 pulg.)	Suministros	Cole-Parmer	06418-02
Duco Cement	Suministros	Devcon Inc.	6245
Cuchilla de afeitar	Herramientas	VWR international	55411-050
Agujas	Herramientas	Fisher Scientific	0053482 (Calibre 25)
#5 Herramientas de pinzas		Fine Science Tools	11251-20
Tubo de centrífuga de 50 ml	Suministros	Fisher Scientific	05-526B
Película	de envoltura de selloSuministros	AEP Industries Inc.
Tubos de microcentrífuga de 1,5 ml	Suministros	Fisher Scientific	05-406-16
Tubos de centrífuga de 15 ml	Suministros	BD Biosciences	352097
Guantes sin potencia de nitrilo púrpura	Suministros	VWR international	40101-348
Punzón de biopsia Harris de 1,2 mm	Herramientas	Ted Pella, Inc.	Año 15074