Collage de solvant pour la fabrication de PMMA et COP dispositifs microfluidiques

Résumé

collage par solvant est une méthode simple et polyvalent pour la fabrication de dispositifs microfluidiques thermoplastiques avec des liaisons de haute qualité. Nous décrivons un protocole pour obtenir des liens solides, optiquement transparents en PMMA et dispositifs microfluidiques de la COP qui préservent les détails de microcaractéristiques, par une combinaison judicieuse de la pression, la température, un solvant approprié, et la géométrie de l'appareil.

Résumé

dispositifs microfluidiques thermoplastiques offrent de nombreux avantages par rapport à ceux fabriqués à partir d'élastomères de silicone, mais les procédures de liaison doivent être développées pour chaque thermoplastique d'intérêt. collage par solvant est une méthode simple et polyvalent qui peut être utilisé pour fabriquer des dispositifs à partir d'une variété de matières plastiques. Un solvant approprié est ajouté entre deux couches de dispositif à coller et à la chaleur et la pression sont appliquées au dispositif pour faciliter le collage. En utilisant une combinaison appropriée de solvant, le plastique, la chaleur et la pression, le dispositif peut être scellé avec une liaison de haute qualité, caractérisé comme ayant une couverture de liaison élevée, la force de liaison, la clarté optique, la durabilité au fil du temps, et une faible déformation ou des dommages à microdétail géométrie. Nous décrivons la procédure pour les dispositifs de liaison fabriqués à partir de deux matières thermoplastiques populaires, le poly (méthacrylate de méthyle) (PMMA), et des polymères de cyclo-oléfine (COP), ainsi que d'une variété de méthodes pour caractériser la qualité des obligations résultant, et des stratégies à troubleshoot obligations de faible qualité. Ces méthodes peuvent être utilisées pour développer de nouveaux protocoles de collage par solvant pour d'autres systèmes en plastique-solvant.

Introduction

Microfluidique a émergé au cours des vingt dernières années comme une technologie bien adaptée pour l' étude de la chimie et de la physique à l' échelle microscopique ^1, et avec la promesse de plus en plus de contribuer de manière significative à la recherche en biologie ^2-4. La majorité des dispositifs microfluidiques ont historiquement été fabriqués à partir de poly (diméthylsiloxane) (PDMS), un élastomère de silicone qui est facile à utiliser, peu coûteux, et offre fonctionnalité de réplication de haute qualité ^5. Cependant, PDMS a des lacunes bien documentées et est incompatible avec grand volume de f....

Protocole

Notez que toutes les étapes décrites ci-dessous ont été mis au point et exécuté dans un environnement non-cleanroom. Les étapes de liaison de solvants peuvent certainement être effectuées dans une salle blanche, si elle est disponible, mais ce ne sont pas nécessaires.

1. Préparation de Thermoplastique microfluidiques Calques Device

1. Concevoir et fabriquer des couches de dispositif microfluidique à partir de la matière thermoplastique de choix, au moyen d' un procédé de fabrication approprié (par exemple, ¹⁵ microfraisage, estampage ^{16 - 18,} le moulage par injection).
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Résultats

Un schéma du solvant , le mode opératoire général de liaison est représentée sur la figure 1. La meilleure façon d'évaluer la qualité des obligations est d'inspecter visuellement la couverture des obligations, étant donné que la couverture de mauvaise liaison est facilement visible en tant que régions de plastique non lié, et est une indication de liaison faible. Ces régions sont généralement des bords libres près (par exemple, la périphérie du dispositi.......

Discussion

La faisabilité des stratégies de liaison potentiels dépend de l'équipement disponible. Alors que plaques de cuisson sont relativement fréquentes et des poids libres peuvent être achetés à moindre coût, des stratégies à haute pression nécessiteront l'utilisation d'une presse chauffée. Par exemple, notre recette optimale de liaison de PMMA nécessite une pression élevée pour lier avec de l' éthanol (voir le tableau 1), et la pression requise ne peut être atteinte pour les tailles d'appa.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
COP	Zeonor	604Z1020R080	20 kg Granulés COP - 1020R. Plusieurs fournisseurs peuvent être utilisés, mais peuvent affecter les caractéristiques de liaison.
PMMA	McMaster Carr	8560K173	Épaisseur de feuille de 1,5 mm pour nos applications typiques. Plusieurs fournisseurs peuvent être utilisés, mais cela peut affecter les caractéristiques de liaison.
Cyclohexane	Sigma-Aldrich	227048	Cyclohexane, anhydre, 99,5 %. Plusieurs fournisseurs peuvent être utilisés. Toxique, nécessite une hotte.
Éthanol	Sigma-Aldrich	24102	Éthanol, absolu, &ge ; 99,8 % (GC). Plusieurs fournisseurs peuvent être utilisés.
Acétone	Sigma-Aldrich	179124	Acétone, réactif ACS, &ge ; 99.5%. Plusieurs fournisseurs peuvent être utilisés.
2-Propanol	Sigma-Aldrich	278475	2-Propanol, anhydre, 99,5 %. Plusieurs fournisseurs peuvent être utilisés.
Plaque(s)	Torrey Pines Scientific	HP60	Plaque de cuisson numérique entièrement programmable. Plusieurs fournisseurs peuvent être utilisés.
Poids libres	Cap Barbell	RPG # 2	Plaque en fonte standard. Plusieurs fournisseurs et différents poids peuvent être utilisés.
Presse chauffée	Carver	Auto Presse	hydraulique chauffée série CH Auto. Plusieurs fournisseurs peuvent être utilisés. Une presse qui s’insère dans une hotte permettrait le plus de flexibilité (ce modèle n’en a pas).
Fraiseuse CNC	Tormach	PCNC 770	Fraiseuse CNC 3 axes. Plusieurs fournisseurs peuvent être utilisés.
Fraises	en bout Diverses	Différentes tailles	requises dépendent des conceptions. Plusieurs fournisseurs peuvent être utilisés.