Generación de tamaño controlado poli (etilenglicol) Diacrylate gotas vía Semi 3-Dimensional del flujo centrándose dispositivos microfluídicos

Este método puede ayudar a responder las preguntas clave en el campo de la formación de gotas microfluídicas, incluida la fabricación del chip PDMS de enfoque de flujo semitridimensional y la producción de gotas de PGD puras. La principal ventaja de esta táctica es que el dispositivo de enfoque de flujo semi-3D proporciona campos de prueba más grandes para el molde de enfoque de flujo. El PGD puro se asegura de que la proporción de partículas de PGD sea inferior al 10%Las implicaciones de esta técnica se pueden extender a muchas implicaciones bioquímicas debido a la mayor relación entre el área de superficie y el volumen.

Boquilla, las aplicaciones a gran escala se beneficiarán de esta técnica con el consumo de unos pocos microlitros de muestra. Ahora, este método puede proporcionar información sobre la formación de gotas de PGD. También se puede aplicar a otros sistemas, como el análisis de enfoque de flujo equipado con gas.

Por lo general, las personas nuevas en este método tendrán dificultades debido a la obstrucción en el orificio y la inestabilidad del moho que fluye en la punta. Este método es fundamental, ya que la fabricación de chips de enfoque de flujo semi-3D es difícil de aprender porque no se revisa la alineación de las capas superior e inferior de PDMS para fabricar chips semifluídicos a mano. Diseñe las dos máscaras fotográficas utilizando técnicas estándar.

Utilice dos capas separadas para la máscara uno y dos en el mismo archivo de dibujo para asegurarse de que todas las conexiones se alineen entre los diferentes canales. La máscara uno contiene el canal de entrada de fase dispersa y un orificio, mientras que la máscara dos contiene el canal de entrada de fase continua, el filtro y la salida. Utilice las dos marcas de alineación e imprima las diferentes capas de forma independiente en una placa cromada sobre vidrio.

A continuación, en un laboratorio de fotolitografía designado, coloque una oblea de silicona limpia de 3 pulgadas de diámetro en un recubridor de centrifugación y encienda la aspiradora para fijar la oblea al mandril de centrifugado. Aplica una capa de centrifugado de dos a tres mililitros de fotorresistencia negativa SU-8 2025 sobre la oblea durante 10 segundos a 1.000 rpm. Luego cambie la velocidad a 3, 000 rpm durante 30 segundos.

Esto proporcionará un espesor de capa de 20 micras para la primera capa. Hornee suavemente la primera capa colocándola en una placa caliente a 95 grados centígrados durante seis minutos. Y luego, retire la oblea y deje que se enfríe hasta que esté a temperatura ambiente.

Exponga la oblea horneada suavemente a la máscara número uno bajo una luz ultravioleta colimada durante 18 segundos. Después de la exposición a los rayos UV, hornee la oblea en una placa caliente a 95 grados centígrados durante seis minutos. Luego, deje que la oblea se enfríe a temperatura ambiente.

Repita el proceso de recubrimiento por centrifugado por segunda vez usando de dos a tres mililitros de fotorresistencia negativa SU-8 2100. Gire la oblea durante 10 segundos a 1.000 rpm y luego a 2.000 rpm durante 30 segundos. Esto proporciona un espesor de segunda capa de 130 micras.

Después de hornear suavemente la oblea en una placa caliente a 95 grados centígrados durante 35 minutos, alinee la mascarilla número dos en la segunda capa fotoprotectora y expóngala a la luz ultravioleta durante 30 segundos. Luego, hornee en una placa caliente a 95 grados centígrados durante siete minutos. Una vez que se enfríe a temperatura ambiente, revele la oblea sumergiéndola en un baño agitado de 50 mililitros de acetato de éter metílico de propilenglicol hasta que las características se aclaren en la oblea.

Luego, lave la oblea con alcohol etílico. Finalmente, coloque la oblea en la plataforma termostática y hornee a 95 grados centígrados durante dos horas. Mezcle un monómero PDMS y su agente de curado durante cuatro minutos en una proporción de 10:1 para la capa superior y de 8:1 para la capa inferior.

Con un agitador automático de ungüento, coloque la oblea de silicona en una placa de Petri de 90 milímetros y luego vierta la mezcla de PDMS en una proporción de 8:1 sobre el molde hasta un grosor de dos a tres milímetros. A continuación, desgasifica el PDMS en una cámara de vacío hasta que desaparezcan todas las burbujas. Coloque la placa de Petri en un horno y cure el PDMS a 80 grados centígrados durante una hora.

Una vez que se haya enfriado a temperatura ambiente, use un bisturí para cortar el dispositivo al menos a tres milímetros de distancia de las características y retire lentamente la capa de PDMS de la oblea de silicona. A continuación, perfore la entrada de fase dispersa, la entrada de fase continua y la salida en la capa superior de PDMS con un punzón de 0,75 milímetros de diámetro. Limpie la superficie del PDMS con cinta adhesiva para eliminar las partículas de polvo.

Luego, coloque las capas superior e inferior de PDMS simultáneamente en un limpiador de plasma y exponga al plasma durante dos minutos a 300 vatios. Inmediatamente después de la exposición al plasma, coloque la capa superior sobre la capa inferior y deslice las superficies relativamente hasta que las características estén alineadas visualizándolas a través de un microscopio estereoscópico. Cura el dispositivo en un horno a 120 grados centígrados durante un día para mejorar su resistencia y completar la unión.

Para comenzar, prepare la solución de fase continua disolviendo el 18% de un tensioactivo no iónico a base de silicona en hexadecano. A continuación, prepare la solución de la fase dispersa comenzando con un diacrilato de clavija hidrofílica, un milimol por litro de un tinte fluorescente y agregando cinco miligramos por mililitro de un fotoiniciador. Llene los depósitos de un mililitro de un controlador de presión neumático con la fase continua.

A continuación, llene una punta de carga de gel de 200 microlitros con la fase dispersa. Coloque el dispositivo microfluídico semi-3D en la platina de un microscopio óptico invertido equipado con una cámara de alta velocidad. A continuación, conecte un tubo de etileno propileno fluorado al orificio perforado de la fase continua conectándolo primero a un tubo corto de acero inoxidable, insertando el tubo en el extremo de una punta de carga de gel y colocando la punta en el orificio perforado de la fase dispersa.

A continuación, inserte un tubo FEP de 20 cm de largo en la salida del dispositivo y coloque el extremo en una placa de Petri. Enfoque el microscopio invertido en una región que contenga la intersección de dos fases, la región del orificio y el canal aguas abajo. A continuación, ajuste las presiones de las dos fases mediante un controlador de presión neumático conectado.

Establezca la fase dispersa en 15 milibar y la fase continua en 30 milibares. Espere tres minutos para que la presión se estabilice y se alcance un flujo de fluido estable, sin burbujas ni residuos de PDMS. A continuación, ajuste la presión de la fase dispersa como presión de nivel base del sistema a 45 milibares.

Aumente la presión de la fase continua hasta que el modo de ruptura de la emulsión cambie del modo de chorro al modo de flujo de la punta. Luego, espere cinco minutos para que se estabilice. Una vez configurado, coloque el extremo del tubo que conecta el orificio de salida a la placa de Petri y recoja las gotas.

Exponerlos a la luz ultravioleta, donde se solidificarán rápidamente en esferas. Debido a la diferencia de profundidad del canal de fase dispersa y el canal de fase continua, el flujo de fase dispersa es comprimido en todas las direcciones por el flujo de fase continua. Como resultado, la punta de líquido cónica simétrica se forma para producir gotas continuamente.

El tamaño de las gotas cambia por la relación de presión del flujo de fases dispersas y continuas. Aquí, la presión de la fase continua se modifica para afectar la fuerza de corte, de modo que los procesos de ruptura de gotas cambian del modo de inyección al modo de flujo de punta. Las gotas se solidifican por fotopolimerización formando partículas al salir del chip.

Las gotas que se muestran aquí se formaron con diferentes relaciones de presión. El radio de la gota resultante tiene una relación inversa con la relación entre la presión de fase continua y fase dispersa. Esta técnica allana el camino para los investigadores en el campo de las aplicaciones biológicas y proporciona una poderosa herramienta para el descubrimiento de fármacos, la síntesis de biomoléculas y las pruebas diagnósticas.

Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo fabricar chips microfluídicos semitridimensionales y cómo producir algunas micro gotas de PGD. No olvide que trabajar con fotorresistencia PGMEA puede ser extremadamente peligroso y siempre se deben tomar precauciones como el uso de guantes desechables y una mascarilla mientras se realiza este procedimiento.