Microgaufrage : un procédé pratique pour la fabrication de microcanaux sur la microfluidique à base de papier nanocellulosique

Summary

Ce protocole décrit un processus simple qui utilise des micro-moules en plastique pratiques pour des opérations simples de microgaufrage afin de fabriquer des microcanaux sur du papier de cellulose nanofibrillé, atteignant une largeur minimale de 200 μm.

Abstract

Le nanopapier, dérivé de la cellulose nanofibrillée, a suscité un intérêt considérable en tant que matériau prometteur pour les applications microfluidiques. Son attrait réside dans une gamme d’excellentes qualités, notamment une surface exceptionnellement lisse, une transparence optique exceptionnelle, une matrice de nanofibres uniforme avec une porosité à l’échelle nanométrique et des propriétés chimiques personnalisables. Malgré la croissance rapide de la microfluidique à base de nanopapier, les techniques actuelles utilisées pour créer des microcanaux sur le nanopapier, telles que l’impression 3D, le revêtement par pulvérisation ou la découpe et l’assemblage manuels, qui sont cruciales pour les applications pratiques, présentent encore certaines limites, notamment la sensibilité à la contamination. De plus, ces méthodes sont limitées à la production de canaux de taille millimétrique. Cette étude présente un processus simple qui utilise des micro-moules en plastique pratiques pour des opérations simples de microgaufrage afin de fabriquer des microcanaux sur du nanopapier, atteignant une largeur minimale de 200 μm. Le microcanal développé surpasse les approches existantes, en quadruplant l’amélioration et peut être fabriqué en 45 minutes. De plus, les paramètres de fabrication ont été optimisés et un tableau de référence rapide pratique est fourni aux développeurs d’applications. La preuve de concept d’un mélangeur laminaire, d’un générateur de gouttelettes et de dispositifs analytiques fonctionnels à base de nanopapier (NanoPAD) conçus pour la détection de la rhodamine B à l’aide de la spectroscopie Raman améliorée en surface a été démontrée. Notamment, les NanoPAD ont montré des performances exceptionnelles avec des limites de détection améliorées. Ces résultats exceptionnels peuvent être attribués aux propriétés optiques supérieures du nanopapier et à la méthode de microgaufrage précise récemment développée, permettant l’intégration et le réglage fin des NanoPAD.

Introduction

Récemment, le papier de cellulose nanofibrillée (NFC) (nanopapier) est apparu comme un matériau de substrat très prometteur pour diverses applications telles que l’électronique flexible, les dispositifs énergétiques et les produits biomédicaux 1,2,3,4. Dérivé de plantes naturelles, le nanopapier est économique, biocompatible et biodégradable, ce qui en fait une alternative attrayante au papier cellulosique traditionnel ^5,6. Ses propriétés exceptionnelles comprennent une surface ultra....

Protocol

1. Processus de microgaufrage pour la formation de motifs de microcanaux sur du nanopapier

1. Préparation du moule
   REMARQUE : Reportez-vous à Yuan et ^al.12 pour plus de détails sur la préparation du moule.
   1. Préparez un film PTFE comme indiqué dans le tableau des matériaux.
   2. Découpez au laser le film PTFE préparé pour en faire un moule convexe à microcanaux (Figure 1A-I).
      REMARQUE : Les dimensions du moule en PTFE déterminent les dimensions des microcanaux (Figure 2E,F) dans une relation de ....

Results

Une méthode unique pour créer des motifs de microcanaux sur du nanopapier a été mise au point en utilisant les micro-moules en plastique pratiques grâce à la technique pratique de microgaufrage. Notamment, cette méthode permet d’obtenir des motifs de microcanaux à une échelle aussi petite que 200 μm, ce qui représente une amélioration quadruple par rapport aux méthodes existantes^32,33,34. Après avoir affiné les paramètres de mod.......

Discussion

L’objectif principal de cette étude est de développer une méthode simple pour fabriquer des microcanaux sur du nanopapier. Une technique de gaufrage efficace a été mise au point en utilisant le PTFE comme moule pour relever ce défi¹². En optimisant la température et la pression de gaufrage, une série d’expériences ont été menées pour établir un processus de fabrication fiable pour les NanoPAD. De plus, l’utilisation d’un tableau de référence rapide pour ajuster les applications des NanoPAD dans di.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
AgNO3  ;	Hushi (Shanghai, Chine)	7761-88-8	>99 %
Ethanol	Hushi (Shanghai, Chine)	64-17-5	>99
%Hexadecane	Macklin (Shanghai, Chine)	544-76-3	>99 %
Logiciel LabSpec	Horiba (Japon)	LabSpec5
Melamine	Macklin (Shanghai, Chine)	108-78-1	>99 %
NaBH4	Aladdin (Shanghai, Chine)	16940-66-2	>99 %
Logiciel de laboratoire OriginLab	(États-Unis)
Polyéthylène téréphtalate (PET)  ;	Myers Industries (Akron, États-Unis)
Films de polytétrafluoroéthylène	Shenzhen Huashenglong plastic material Co., Ltd. (Shenzhen, Chine)		de film de téflon
	EMD Millipore Corporation (États-Unis)	VVLP04700	taille des pores : 0,1 &mu ; m
Spectromètre Raman	Horiba (Japon)	Xplo RA
Rhodamine B	Macklin (Shanghai, Chine)	81-88-9	>95
%Microscopie électronique à balayage (MEB)	FEI(USA)	Scios 2 HiVac
Silicon wafer	Horiba (Japon)		Diamètre : 5 mm
Suspension NFC oxydée TEMPO	Université des sciences et	technologies de Tianjin	1,0 % en poids de solide, teneur en carboxylate 2,0 mmol/g de solide, diamètre moyen des nanofibres : 10 nm