Fabricación y funcionamiento de los dispositivos de apoyo a granel Acoustofluidic ondas acústicas pie para Sheathless Centrándose de partículas

El objetivo general de este enfoque de fabricación es crear un dispositivo acustofluídico versátil y robusto para manipular partículas coloidales de tamaño micrométrico sin contacto utilizando ondas estacionarias acústicas a granel. Nuestro objetivo es demostrar un enfoque simple mostrando cómo fabricar herramientas acustofluídicas que admiten ondas estacionarias acústicas a granel utilizando equipos y procedimientos estándar con la esperanza de hacer que esta tecnología útil sea más accesible. Una de las principales ventajas de la acustofluida es que ofrece una forma sencilla de enfocar o separar rápidamente entidades microscópicas, lo que tiene amplias implicaciones en la citometría en chip y la clasificación de células.

Esta tecnología ofrece la capacidad de organizar partículas en una variedad de caudales de una manera suave y discriminada, todo en una conveniente plataforma miniaturizada. En una instalación de sala limpia, coloque una oblea de silicona pulida limpia de seis pulgadas de un solo lado en un barnizador giratorio con el lado pulido hacia arriba. Deposite una fotorresistencia positiva directamente en el centro de la oblea vertiéndola con cuidado hasta que la fotorresistencia cubra la mayor parte de la oblea.

A continuación, gire la muestra para producir una capa uniforme de fotorresistencia. Cuando termine, suelte el vacío en el mandril y use pinzas de oblea para recuperar la oblea. A continuación, coloque la oblea en una placa caliente y hornee suavemente durante la cantidad de tiempo especificada por el proveedor de fotorresistencia.

Mientras se hornea la fotomascarilla, cargue una mascarilla fotográfica, como la que se muestra aquí, en el soporte de un alineador de mascarillas. Luego, cargue la oblea y expóngala con luz ultravioleta a una dosis de energía especificada por el proveedor de fotorresistencia. A continuación, retira la oblea fotoestampada del soporte y colócala en una solución de su revelador correspondiente.

Una vez que termines, retira la oblea del revelador, lávala con un chorro constante de agua desionizada y sécala con nitrógeno. Cargue la oblea fotomodelada en la cámara de un instrumento de grabado iónico reactivo profundo y grabe los canales fluídicos en la oblea a la profundidad deseada siguiendo los procedimientos de grabado estándar. Una vez finalizado el proceso de grabado, descargue la muestra de la cámara y colóquela en un vaso de precipitados grande que contenga una solución fotorresistente.

Asegúrese de que la oblea esté sumergida en la solución y déjela en remojo durante una hora a 65 grados centígrados. Retire la oblea del vaso de precipitados y enjuáguela con chorros alternos de acetona y alcohol isopropílico. Luego, seca la oblea con nitrógeno.

En una campana bien ventilada que esté aprobada para uso ácido, prepare una solución de Piraña en un vaso de precipitados grande y limpio agregando un 30% de peróxido de hidrógeno al ácido sulfúrico en una proporción de uno a tres. Sumerge la oblea grabada con iones en la solución de Piraña con las características grabadas hacia arriba y déjala actuar durante cinco minutos. Luego retire la oblea y enjuáguela bien con agua desionizada.

Vuelva a sumergir la oblea en la solución de piraña durante dos minutos más y luego enjuáguela nuevamente con abundantes cantidades de agua desionizada. En una campana separada bien ventilada que esté dedicada al uso de solventes, lave la oblea con un flujo constante de acetona seguido de un flujo constante de metanol y luego seque la oblea con gas nitrógeno. Con una herramienta de trazado, grabe líneas rectas en la oblea alrededor del perímetro del chip microfluídico para que sea más pequeño que las dimensiones del segmento de vidrio rectangular con orificios preperforados.

Encaja con cuidado la oblea a lo largo de las líneas grabadas. Enjuague el segmento de silicona con un flujo constante de acetona seguido de un flujo constante de metanol. Luego, coloque la oblea en una placa caliente a 95 grados centígrados durante dos minutos para que se seque.

A continuación, agregue con cuidado el vidrio limpio sobre el segmento de silicona con las características grabadas hacia arriba. Asegúrese de que los orificios estén alineados correctamente. Luego, voltee con cuidado los segmentos mientras se asegura de que los orificios se mantengan alineados.

Asegure los dos segmentos con cinta conductora de doble cara donde la mitad de la cinta asegura los bordes verticales del segmento de silicona y la otra mitad de la cinta asegura el vidrio que sobresale. A continuación, vuelve a voltear los segmentos de modo que el segmento de vidrio quede en la parte superior. Coloque los segmentos encima de una losa de acero en una placa caliente a 450 grados centígrados.

Luego, agregue con cuidado una segunda losa de acero de al menos cinco kilogramos directamente a la parte superior de los segmentos de vidrio y silicona ensamblados. Esta losa no debe estar en contacto con el segmento de silicona ni con la cinta conductora. Usando una fuente de alimentación de alto voltaje, conecte el cable vivo a la losa de acero en la parte superior de los segmentos de vidrio y silicona ensamblados y el suelo a la losa de acero inferior.

Cambie el voltaje de la placa calefactora subyacente a 1.000 voltios. Verifique el voltaje aplicado con un multímetro presionando una sonda contra la placa inferior y la otra sonda contra la placa superior. Regrese después de dos horas para apagar la placa calefactora y la fuente de alimentación de CC y retire el dispositivo de las losas metálicas.

Raspe la superficie del vidrio con una navaja para eliminar la suciedad producida por la unión anódica y luego limpie la superficie del vidrio con acetona. A continuación, prepare una lámina de polidimetilsiloxano de aproximadamente cinco milímetros de grosor cortándola en varias losas cuadradas pequeñas de aproximadamente 10 milímetros por 10 milímetros. Use un punzón de biopsia de 3 mm para cortar un agujero en el centro de cada losa.

Luego, pega las losas directamente encima de los agujeros en el sustrato de vidrio con epoxi. Suelde dos cables a las dos áreas conductoras del transductor. Pegue con cuidado el transductor de titanato de circonato de plomo al segmento de silicio en la parte posterior del dispositivo centrado debajo del microcanal.

Finalmente, inserte el tubo de silicona a través de los orificios de las losas de polidimetilsiloxano y agregue pegamento adicional alrededor de las losas y el tubo para asegurarlas en su lugar. Monte el dispositivo de forma segura en una platina de microscopio con el microcanal directamente debajo del objetivo. Tenga cuidado de que el transductor no entre en contacto con la platina.

A continuación, conecte los tubos de silicona de las salidas del dispositivo a las jeringas aseguradas en las bombas de jeringa. Coloque el tubo de silicona que conduce a la entrada del dispositivo en un vial que contenga una suspensión de perlas de poliestireno o células de interés. A continuación, coloque el vial que contiene la muestra en una placa de agitación para mezclarla continuamente con el fin de garantizar que se mantenga una concentración constante durante todo el transcurso del experimento.

Conecte el transductor a la salida de un amplificador de potencia en serie con un generador de funciones. Programe los ajustes en el generador de funciones y supervise la salida en un osciloscopio. A continuación, encienda el generador de funciones y el amplificador de potencia para comenzar a accionar el transductor.

A continuación, encienda el microscopio y asegúrese de que el canal microfluídico esté claramente enfocado. Además, encienda la bomba de jeringa para introducir la muestra en el dispositivo. Monitoree las entidades que fluyen a través del dispositivo con un microscopio de fluorescencia durante todo el experimento.

Aquí, se utilizó una bomba de jeringa para infundir la cámara microfluídica con una suspensión de perlas de poliestireno fluorescente verde a una velocidad de 100 microlitros por minuto. Una vez que el transductor de titanato de circonato de plomo se activa y se sintoniza a una frecuencia de 2.366 megahercios, se forma una onda estacionaria de media longitud de onda a lo ancho de este microcanal, que tiene 313 micrómetros de ancho. Esto enfoca el flujo de cordones a lo largo del nodo de presión.

Cuando las partículas de silicona fluorescente roja, que tienen un factor de contraste acústico negativo, se inyectaron en el dispositivo, se concentraron a lo largo de los antinodos de presión. La capacidad de este sistema para enfocar partículas depende tanto del caudal como de los voltajes aplicados. A medida que aumenta el flujo, la distribución de partículas a través del microcanal se extiende.

Además, el aumento de los voltajes aplicados aumenta el grado de enfoque de las partículas. Una vez en funcionamiento, este dispositivo se puede utilizar para manipular partículas y células para una variedad de bioensayos y experimentos basados en microfluidos que requieren un control espacial o temporal preciso. Es importante recordar que hay que tomarse su tiempo y tener cuidado con cada paso, ya que las prisas en cualquier paso pueden introducir imperfecciones en el dispositivo final.

Una vez que el dispositivo está terminado, se puede usar muchas veces, siempre y cuando se tenga el cuidado adecuado para limpiar el dispositivo entre usos con detergentes y tampones de lavado adecuados. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo fabricar un dispositivo acustofluídico compuesto de silicio y vidrio que soporte ondas estacionarias acústicas a granel. Recuerde que está trabajando con productos químicos fuertes, como la mezcla de pirañas, que pueden ser extremadamente peligrosos si se manejan mal.

Tenga el cuidado adecuado al manipular estos líquidos para garantizar una práctica química segura para todo su trabajo de fabricación.