Name: La sonde microfluidique: Fonctionnement et utilisation pour le traitement de surface localisé (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2009-06-04T00:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 7 s
Description: Découvrez l'assemblage et l'utilisation de la sonde microfluidique (MFP) pour le traitement de surface localisé. Cette méthode permet le marquage précis de cellules et de tissus en ingénierie biomédicale.

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Ce travail a été financé par le Fonds de Recherche sur la Nature et les Technologies de Québec, la Fondation canadienne pour l&#39;innovation et les Instituts canadiens de recherche en santé du Canada (IRSC).

1. La microfabrication de la tête de la sonde (procédé non montré dans la vidéo) <ol><li> Une plaquette de silicium 2, quatre pouces de diamètre, 525 um d&#39;épaisseur, avec une couche de SiO2 thermique 1 um d&#39;épaisseur est spincoated avec une résine photosensible (PR) pendant 45 s à 4000 rpm. </li><li> La plaquette est précuites à 110C pendant 50 s, et exposée à travers un masque comportant tous les éléments (les ports et les microcanaux) pendant 5 s, développé et rincés dans DI. </li><li> La découverte de SiO2 est gravée loin dans un tampon 01h07 acide fluorhydrique (BHF) solution dans ≈ 15 min (démouillage du substrat où SiO2 a été gravé indique la fin de la gravure). Un plasma O2 ou de l&#39;acétone est utilisé pour dépouiller les cendres ou encore PR. </li><li> Une seconde couche PR est spin-couché à 1500 rpm pendant 45 s, ce qui donne une surcouche d&#39;épaisseur ≈ 10 um [31]. Le modèle sous cette couche de SiO2 PR est toujours visible et est utilisé pour aligner la plaquette avec un second masque avec les seuls ports. </li><li> Après l&#39;exposition et le développement de la PR, la plaquette est rincé, séché, et postbaked à 95C pendant 20 min. </li><li> La plaquette de Si est fixé sur une plaquette support avec de la cire blanche fondue pour protéger le mandrin. </li><li> Un plasma à couplage inductif (ICP) MEIR est utilisé pour transférer le PR et intégrés SiO2 modèles dans la topographie plaquette dans un processus en trois étapes: <ol><li> MEIR faire ports ≈ 500μmdeep dans Si (modèle défini par l&#39;épaisseur PR). </li><li> Sans le déchargement de la plaquette de la machine MEIR, le PR est incinéré en utilisant un plasma. </li><li> Les exposés SiO2 modèle agit comme un masque pour un second processus gravure à sec, créant 50 chaînes um de profondeur, et l&#39;ouverture des ports de remplissage et d&#39;évacuation par le biais de la plaquette. Après le déchargement, la plaque support est détaché sous un jet d&#39;eau tiède. La plaquette est ensuite nettoyé micro-usinés avec de l&#39;acétone, l&#39;éthanol et DI. </li></ol></li><li> Individuels puces MFP sont coupées en dés. </li><li> Un bloc d&#39;interface PDMS est fabriqué par moulage en une le Micro composé de deux structurées en poly (méthacrylate de méthyle) (PMMA) éléments, une plaque en acier poli, formant le fond, et deux capillaires (chaque insérée dans l&#39;un des deux trous de vias d&#39;accès-dans le plaque d&#39;acier) servant en tant que détenteurs de place pour les trous de connexion fluidique. Le PDMS est guéri dans un four à 60C pendant au moins 1 h. </li><li> Le bloc de PDMS est lié à une puce de silicium dés MFP en activant les deux parties dans l&#39;air du plasma à 1 mbar pendant 24 s à 230W, et joignant les deux ensemble en utilisant un home-made aide à l&#39;alignement mécanique. </li><li> L&#39;ensemble est laissé à coller dans un four 60C pour un minimum de 1 heure </li></ol> 2. Assemblée de l&#39;imprimante multifonction <ol><li> Seringues en verre étanche au gaz sont remplis avec les réactifs appropriés en utilisant des seringues et des aiguilles en plastique pour s&#39;assurer qu&#39;aucune bulle d&#39;air sont présents. Typiquement, nous utilisons une seringue de 1 -10 microlitre pour l&#39;injection, et une seringue avec un volume de 5-10 fois plus grande pour l&#39;aspiration. </li><li> Les seringues sont connectés au tube capillaire au moyen de raccords Nanotight avec un volume mort faible. </li><li> Les capillaires sont remplis et vérifiés pour les bulles sous le microscope. </li><li> La puce MFP est préremplie avec une solution tampon pour empêcher le piégeage de bulles lors de la connexion dans les capillaires. </li><li> Les capillaires sont branchés dans la pièce de raccordement PDMS dans la tête de la sonde </li></ol> 3. Mise en place de la MFP <ol><li> La tête de sonde est serré dans le porte-sonde et monté sur la station de la sonde au-dessus d&#39;un microscope inversé </li><li> Les seringues sont placées dans des pompes à seringues de haute précision. </li><li> Le substrat, comme une lame de verre, est inséré dans un support fait maison qui est apposé sur la platine du microscope. </li><li> Le parallélisme de la mesa du MFP et le substrat est ajusté à l&#39;aide d&#39;une paire de goniomètres en observant les anneaux de Newton (franges d&#39;interférence) qui apparaissent lorsque le MFP est mis en contact avec le substrat. Le point de contact et la fréquence des anneaux servent comme indication de l&#39;inclinaison. Lorsque le MFP est aligné avec la surface, un anneau d&#39;interférence unique s&#39;étend sur toute la surface. Cette mesure sert aussi à calibrer la séparation entre les MFP et le substrat. </li><li> L&#39;écart entre le MFP et le substrat est critique pour les processus de structuration de surface. Parce que le substrat est transformé en le numérisant en dessous de la MFP, l&#39;alignement horizontal doit être ajustée avec précision micrométrique et est réalisé en utilisant un support à trois points formés par trois vis micrométriques. </li></ol> 4. Fonctionnement de la MFP <ol><li> La distribution est contrôlé via le logiciel LabVIEW. Fonctionnement du dispositif est visualisée par l&#39;œil et en utilisant une caméra CCD. L&#39;injection: ratio aspiration varie 1:03-1:10, en fonction de la diffusivité du réactif avec le tampon environnante et le modèle d&#39;écoulement géométrique désirée. </li><li> Pour vérifier le bon fonctionnement de la seringue d&#39;aspiration et de la présence de bulles, d&#39;abord injecter des liquides avec la seringue d&#39;aspiration avant de commencer l&#39;aspiration appropriée.</li><li> Démarrer l&#39;injection de liquides et contrôleur de débit et de confinement des perles ou des colorant fluorescent traceur. </li><li> Utilisez la sonde pour l&#39;application particulière, c&#39;est à dire à travers la surface de balayage pour le traitement des dépôts, la gravure ou la coloration de surface ou de cellules. </li></ol>

<ol><li>Juncker, D., Schmid, H., Delamarche, E. Nature Materials. 4 (8), 622-622 (2005).</li>
</ol>

La sonde microfluidique (PMF) est polyvalent, car il est (i) mobiles, (ii) adaptable pour une utilisation avec différents types de réactifs et de substrat et il peut (iii) être exploité sur de grandes surfaces. Bulles indésirables peuvent entraîner des perturbations de la circulation pour éviter les bulles, toutes les composantes doivent être remplis de liquides avant l&#39;assemblage. L&#39;écart entre la sonde et la surface est seulement de quelques micromètres, et pourtant la mesa est plu...

<table><tbody><tr><td>Connecteurs microfluidiques</td><td>Upchurch Scientific</td><td>Raccords et manchons micro- et nano-étanches</td><td></td></tr><tr><td>Dispenseur manuel à deux composants</td><td>Conprotec Inc.</td><td>DM400</td><td>Pour distribuer et mélanger le mélange de PDMS</td></tr><tr><td>LabVIEW</td><td>National Instruments</td><td>Version 8.0</td><td></td></tr><tr><td>Étuve à convection mécanique</td><td>VWR international</td><td>1330FM</td><td></td></tr><tr><td>Seringues en verre</td><td>Hamilton Co</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tuyauterie capillaire</td><td>Polymicro Technologies</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Chambre à plasma</td><td>Tegal Corporation</td><td>Plasmaline 415</td><td></td></tr><tr><td>Microscope inversé</td><td>Nikon Instruments</td><td>TE2000-E</td><td></td></tr><tr><td>Pompes à seringue</td><td>Cetoni</td><td>neMESYS</td><td></td></tr><tr><td>Sylgard 184</td><td>Ellsworth Adhesives</td><td>184 Sil Elast Kit</td><td></td></tr><tr><td>Caméra</td><td>Photometrics</td><td>QuantEM 512SC</td><td></td></tr><tr><td>Plateau de microscope</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Goniomètres pour support de sonde microfluidique</td><td>Melles Griot</td><td>07GON504</td><td></td></tr><tr><td>Étape linéaire</td><td>Applied Scientific Instrumentation</td><td>LS-50</td><td>Pour le contrôle en z de la sonde microfluidique (MFP)</td></tr><tr><td>Étape linéaire manuelle</td><td>Newport Corp.</td><td>443-4 Series</td><td>Pour le contrôle des axes x et y de la sonde microfluidique (MFP)</td></tr><tr><td>Plateau de microscope</td><td>Applied Scientific Instrumentation</td><td>PZ-2000</td><td>Avec contrôle en x, y et z</td></tr></tbody></table>

la sonde microfluidique: fonctionnement et utilisation pour le traitement de surface localisé

The Microfluidic Probe: Operation and Use for Localized Surface Processing

Dispositifs microfluidiques permettent des dosages pour être réalisée en utilisant des quantités infimes de l&#39;échantillon et ont récemment été utilisé pour contrôler le microenvironnement des cellules. La microfluidique est souvent associé à microcanaux fermés qui limitent leur utilisation à des échantillons qui peuvent être introduits, et cultivées dans le cas des cellules, dans un volume confiné. D&#39;autre part, micropipetage système ont été utilisées pour perfuser sur place des cellules et des surfaces, notamment en utilisant push-pull configurations où l&#39;on agit pipette comme source et l&#39;autre comme un évier, mais le confinement de l&#39;écoulement est difficile en trois dimensions. Par ailleurs, les pipettes sont fragiles et difficiles à positionner et sont donc utilisés dans une configuration statique seulement. La microfluidique sonde (MFP) contourne les contraintes imposées par la construction de canaux microfluidiques fermée et au lieu d&#39;enfermer l&#39;échantillon dans le système microfluidique, le flux microfluidique peut être livré directement sur l&#39;échantillon, et numérisés à travers l&#39;échantillon, en utilisant le MFP. . L&#39;injection et orifices d&#39;aspiration sont situés à quelques dizaines de micromètres d&#39;une autre, de sorte qu&#39;un microjet injecté dans l&#39;espace est confiné par les forces hydrodynamiques du liquide environnant et entièrement aspiré dans l&#39;ouverture d&#39;autres. Le microjet peut être rincé à travers la surface du substrat et fournit un outil précis pour le dépôt localisé / livraison de réactifs qui peuvent être utilisées sur de grandes surfaces par balayage de la sonde sur la surface. Dans cette vidéo, nous présentons la microfluidique sonde 1 (MFP). Nous expliquons en détail comment assembler le MFP, montez au sommet d&#39;un microscope inversé, et l&#39;aligner par rapport à la surface du substrat, et enfin montrer comment l&#39;utiliser pour traiter une surface de substrat plongé dans un tampon.

Dans cette vidéo, nous vous présentons la sonde microfluidique<sup&gt; 1</sup&gt; (PMF). Nous expliquons en détail comment assembler le MFP, montez au sommet d&#39;un microscope inversé, et l&#39;aligner par rapport à la surface du substrat, et enfin montrer comment l&#39;utiliser pour traiter une surface de substrat immergé dans une solution tampon.

La sonde microfluidique: Fonctionnement et utilisation pour le traitement de surface localisé

Les dispositifs microfluidiques permettent de réaliser des tests en utilisant de très petites quantités d'échantillons et ont été récemment utilisés pour contrôler le microenvironnement des cellules.

Cette procédure montre comment assembler et utiliser la sonde microfluidique ou MFP. Les composants microfluidiques de la MFP sont des seringues étanches aux gaz, des tubes capillaires en verre, des raccords micro-étanches d'Upchurch et la tête de la MFP. Cette vidéo présentera les étapes critiques d'assemblage et d'alignement.Une fois assemblé, le PMF peut être utilisé avec une grande variété de substrats et de réactifs pour la structuration et le traitement de surfaces. Bonjour, je suis Cecil Perot. Je suis chercheur postdoctoral dans le laboratoire de David Yaker au Département de génie biomédical de l'Université McGill à Montréal, au Canada.Bonjour, je suis Mohammad Kasime. Je suis candidat au doctorat dans le laboratoire de David Y au département de génie biomédical de l'Université McGill. Bonjour, je suis David Yoker.Je suis professeur adjoint au Département de génie biomédical, et je souhaite aujourd'hui vous souhaiter la bienvenue à notre démonstration sur la sonde microfluidique. Aujourd'hui, nous allons vous présenter une procédure concernant le fonctionnement et l'utilisation de la sonde microfluidique. Nous utilisons cette procédure dans notre laboratoire pour le traitement et le façonnage de surfaces.Commençons. Pour commencer ce protocole, des seringues et des aiguilles en plastique sont utilisées pour remplir des seringues en verre de type gaz avec les réactifs, en veillant à ce qu'aucune bulle d'air ne soit présente. Généralement, nous utilisons une seringue d'un à 10 microlitres pour l'injection et une seringue d'un volume cinq à dix fois plus grand pour l'aspiration.Ensuite, à l'aide de raccords nano étanches à faible volume mort, les seringues sont reliées à des tubes capillaires. Les capillaires sont ensuite remplis et inspectés pour détecter la présence de bulles sous le microscope. La puce MFP est préremplie avec une solution tampon afin d'éviter l'encapsulation de bulles lors de la connexion des capillaires.Enfin, les capillaires sont branchés dans la pièce de connexion en PDMS située dans la tête de propulseur microfabriquée. Avec le MFP maintenant assemblé, nous sommes prêts à commencer sa mise en place. Le substrat est inséré dans un support fabriqué maison.Il est fixé sur la platine du microscope. L'espacement entre la MFP et le substrat est critique pour les procédés de structuration de surface. À l'aide d'un support à trois points formé par des vis micrométriques, l'alignement horizontal est ajusté avec une précision micrométrique.Ceci est nécessaire car le substrat est traité en étant balayé sous le dispositif MFP. Pour commencer l'installation du MFP, la tête de la sonde est fixée dans le porte-sonde et montée sur le support de sonde placé au-dessus d'un microscope inversé. Les seringues sont ensuite insérées dans des pompes à seringue de haute précision.Ensuite, à l'aide d'une paire de goniomètres, l'alignement de la meza du MFP par rapport au substrat est ajusté en observant les anneaux de Newton, également appelés franges d'interférence. Ces derniers apparaissent lorsque le MFP entre en contact avec le substrat ; le point de contact et la fréquence des anneaux indiquent l'inclinaison. Lorsque le MFP est aligné avec la surface, un seul anneau d'interférence s'étend sur toute la surface.Cette mesure permet également d’étalonner la séparation entre la MFP et le substrat. Une fois la MFP configurée, nous sommes maintenant prêts à passer à son fonctionnement. Pendant le fonctionnement, le dispensage de la MFP est contrôlé par un logiciel LabVIEW.Le fonctionnement du dispositif est visualisé à l'œil nu et à l'aide d'une caméra CCD. Avant de commencer l'aspiration proprement dite, injectez un peu de liquide pour vous assurer que la seringue d'aspiration est correctement orientée et qu'il n'y a pas de bulles. Le MFP est ensuite immergé dans le tampon.Nous pouvons maintenant commencer l'injection du liquide tout en surveillant le confinement de l'écoulement des billes. Le rapport d'injection et d'aspiration varie de un sur trois à un sur 10, selon la diffusivité du réactif dans un tampon environnant et le profil d'écoulement géométrique souhaité. Enfin, la sonde peut désormais être utilisée pour diverses applications.Les motifs de surface présentés ici ont été obtenus à l'aide de la MFP avec de la biotine marquée à la fluorescéine sur des lames en verre recouvertes d'hydrogel ENC. Le débit d'injection était d'un nanolitre par seconde, et le débit d'aspiration était de 10 nanolitres par seconde, en utilisant respectivement des seringues de 10 microlitres et de 50 microlitres. L'espacement entre la surface et la sonde était de cinq micromètres.Le MFP peut également être utilisé pour la coloration et le traitement local de cellules et de tissus. Le confinement du flux empêche la diffusion du réactif et permet une coloration chimique précise des cellules. Comme illustré ici, une monocouche de cellules de fibroblastes a été colorée avec 100 microgrammes par millilitre de dai.Nous vous avons donc montré comment utiliser la sonde microfluidique. Lors de cette procédure, vous devez vous assurer d'éviter toute bulle dans le système et de vérifier que la surface de la sonde microfluidique est parallèle au substrat. Voilà, c'est terminé.Merci d'avoir regardé et bonne chance avec vos expériences.

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