Fabrication et fonctionnement de Acoustofluidic Dispositifs de support en vrac ondes acoustiques permanents pour introducteur Mise au point des particules

L’objectif global de cette approche de fabrication est de créer un dispositif acoustofluidique polyvalent et robuste pour manipuler des particules colloïdales de taille micrométrique sans contact à l’aide d’ondes stationnaires acoustiques en vrac. Notre objectif est de démontrer une approche simple en montrant comment fabriquer des outils acoustofluidiques prenant en charge des ondes stationnaires acoustiques en vrac à l’aide d’équipements et de procédures standard dans l’espoir de rendre cette technologie utile plus accessible. L’un des principaux avantages de l’acoustofluidique est qu’elle offre un moyen simple de focaliser ou de séparer rapidement des entités microscopiques, ce qui a de vastes implications dans la cytométrie sur puce et le tri cellulaire.

Cette technologie offre la possibilité d’agencer les particules dans une variété de débits de manière douce et discriminante, le tout dans une plate-forme miniaturisée pratique. Dans une installation de salle blanche, placez une plaquette de silicium polie propre de six pouces sur une coucheuse de centrifugation côté poli vers le haut. Déposez une résine photosensible positive directement au centre de la plaquette en la versant délicatement jusqu’à ce qu’elle recouvre la majeure partie de la plaquette.

Ensuite, faites tourner l’échantillon pour produire une couche uniforme de résine photosensible. Lorsque vous avez terminé, relâchez le vide sur le mandrin et utilisez une pince à épiler pour récupérer la plaquette. Ensuite, placez la plaquette sur une plaque chauffante et faites cuire doucement pendant la durée spécifiée par le fournisseur de résine photosensible.

Pendant la cuisson de la résine photo, chargez un masque photo, comme celui illustré ici, dans le support d’une aligneuse de masque. Ensuite, chargez la plaquette et exposez-la avec de la lumière UV à une dose d’énergie spécifiée par le fournisseur de résine photosensible. Ensuite, retirez la plaquette photopatternée du support et placez-la dans une solution de son révélateur correspondant.

Une fois terminé, retirez la plaquette du révélateur, lavez-la avec un jet constant d’eau déminéralisée et séchez-la avec de l’azote. Chargez la plaquette photomodelée dans la chambre d’un instrument de gravure ionique réactive profonde et gravez les canaux fluidiques dans la plaquette à la profondeur souhaitée en suivant les procédures de gravure standard. Une fois le processus de gravure terminé, déchargez l’échantillon de la chambre et placez-le dans un grand bécher contenant une solution de décapant de résine photosensible.

Assurez-vous que la plaquette est immergée dans la solution et laissez-la tremper pendant une heure à 65 degrés Celsius. Retirez la gaufrette du bécher et rincez-la en alternant des jets d’acétone et d’alcool isopropylique. Ensuite, séchez la gaufrette avec de l’azote.

Dans une hotte bien ventilée approuvée pour une utilisation acide, préparez une solution de Piranha dans un grand bécher propre en ajoutant 30 % de peroxyde d’hydrogène à l’acide sulfurique dans un rapport de un à trois. Immergez la plaquette gravée aux ions dans la solution Piranha avec les éléments gravés vers le haut et laissez-la pendant cinq minutes. Retirez ensuite la plaquette et rincez-la bien à l’eau déminéralisée.

Immergez à nouveau la plaquette dans la solution Piranha pendant deux minutes supplémentaires, puis rincez-la à nouveau avec de grandes quantités d’eau déminéralisée. Dans une hotte séparée bien ventilée dédiée à l’utilisation de solvants, lavez la plaquette avec un jet régulier d’acétone suivi d’un jet constant de méthanol, puis séchez la plaquette avec de l’azote gazeux. À l’aide d’un outil de traçage, gravez des lignes droites dans la plaquette autour du périmètre de la puce microfluidique afin qu’elle soit plus petite que les dimensions du segment de verre rectangulaire avec des trous pré-percés.

Enclenchez délicatement la plaquette le long des lignes gravées. Rincez le segment de silicium avec un jet régulier d’acétone suivi d’un flux constant de méthanol. Ensuite, placez la gaufrette sur une plaque chauffante à 95 degrés Celsius pendant deux minutes pour qu’elle sèche.

Ensuite, ajoutez soigneusement le verre propre sur le segment de silicone avec les éléments gravés vers le haut. Assurez-vous que les trous sont correctement alignés. Ensuite, retournez soigneusement les segments tout en vous assurant que les trous sont maintenus alignés.

Fixez les deux segments avec du ruban conducteur double face où la moitié du ruban sécurise les bords verticaux du segment en silicone et l’autre moitié du ruban sécurise le verre en surplomb. Ensuite, retournez à nouveau les segments de sorte que le segment de verre soit sur le dessus. Placez les segments sur une dalle d’acier sur une plaque chauffante à 450 degrés Celsius.

Ensuite, ajoutez soigneusement une deuxième plaque d’acier d’au moins cinq kilogrammes directement sur le dessus des segments de verre et de silicium assemblés. Cette dalle ne doit pas être en contact avec le segment de silicium ou le ruban conducteur. À l’aide d’une alimentation haute tension, connectez le fil sous tension à la dalle d’acier au-dessus des segments de verre et de silicium assemblés et le sol à la dalle d’acier inférieure.

Réglez la tension sur la plaque chauffante sous-jacente à 1 000 volts. Vérifiez la tension appliquée à l’aide d’un multimètre en appuyant une sonde contre la plaque inférieure et l’autre sonde contre la plaque supérieure. Revenez après deux heures pour éteindre la plaque chauffante et l’alimentation CC et retirer l’appareil des dalles métalliques.

Grattez la surface du verre avec un rasoir pour éliminer toute saleté produite par le collage anodique, puis nettoyez la surface du verre avec de l’acétone. Ensuite, préparez une feuille de polydiméthylsiloxane d’environ cinq millimètres d’épaisseur en la coupant en plusieurs petites dalles carrées d’environ 10 millimètres sur 10 millimètres. Utilisez un poinçon de biopsie de 3 mm pour percer un trou au centre de chaque dalle.

Ensuite, collez les dalles directement sur les trous du substrat de verre à l’aide d’époxy. Soudez deux fils aux deux zones conductrices du transducteur. Collez soigneusement le transducteur en titanate de zirconate de plomb sur le segment de silicium à l’arrière de l’appareil, centré sous le microcanal.

Enfin, insérez le tube en silicone à travers les trous des dalles de polydiméthylsiloxane et ajoutez de la colle supplémentaire autour des dalles et du tube pour les fixer en place. Fixez solidement l’appareil sur une platine de microscope avec le microcanal directement sous l’objectif. Veillez à ce que le transducteur n’entre pas en contact avec la platine.

Ensuite, connectez les tubes en silicone des sorties de l’appareil aux seringues fixées sur des pousse-seringues. Placez le tube en silicone menant à l’entrée de l’appareil dans un flacon contenant une suspension de billes de polystyrène ou de cellules d’intérêt. Ensuite, placez le flacon contenant l’échantillon sur une plaque d’agitation pour le mélanger en continu afin de garantir le maintien d’une concentration constante tout au long de l’expérience.

Connectez le transducteur à la sortie d’un amplificateur de puissance en série avec un générateur de fonctions. Programmez les paramètres sur le générateur de fonctions et surveillez la sortie sur un oscilloscope. Ensuite, allumez le générateur de fonctions et l’amplificateur de puissance pour commencer à actionner le transducteur.

Ensuite, allumez le microscope et assurez-vous que le canal microfluidique est clairement net. Allumez également la pompe à seringue pour introduire l’échantillon dans l’appareil. Surveillez les entités qui circulent dans l’appareil à l’aide d’un microscope à fluorescence tout au long de l’expérience.

Ici, une pompe à seringue a été utilisée pour infuser la chambre microfluidique avec une suspension de billes de polystyrène fluorescent vert à un débit de 100 microlitres par minute. Une fois que le transducteur en titanate de zirconate de plomb est activé et réglé sur une fréquence de 2,366 mégahertz, une onde stationnaire d’une demi-longueur d’onde se forme sur la largeur de ce microcanal, qui mesure 313 micromètres de diamètre. Cela concentre le flux de billes le long du nœud de pression.

Lorsque les particules de silicone fluorescentes rouges, qui ont un facteur de contraste acoustique négatif, ont été injectées dans le dispositif, elles se sont concentrées le long des antinœuds de pression. La capacité de ce système à focaliser les particules dépend à la fois du débit et des tensions appliquées. Au fur et à mesure que le débit augmente, la distribution des particules sur le microcanal s’étale.

De plus, l’augmentation des tensions appliquées augmente l’étendue de la focalisation des particules. Une fois opérationnel, ce dispositif peut être utilisé pour manipuler des particules et des cellules pour une variété de bioessais et d’expériences microfluidiques nécessitant un contrôle spatial ou temporel précis. Il est important de ne pas oublier de prendre son temps et d’être prudent à chaque étape, car la précipitation à chaque étape peut introduire des imperfections dans l’appareil final.

Une fois l’appareil terminé, il peut être utilisé plusieurs fois, à condition que des précautions appropriées soient prises pour nettoyer l’appareil entre les utilisations avec des détergents et des tampons de lavage appropriés. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la fabrication d’un dispositif acoustofluidique composé de silicium et de verre supportant des ondes stationnaires acoustiques en vrac. N’oubliez pas que vous travaillez avec des produits chimiques puissants, tels que le mélange Piranha, qui peuvent être extrêmement dangereux s’ils sont mal manipulés.

Veuillez prendre les précautions nécessaires lors de la manipulation de ces liquides afin d’assurer une pratique chimique sûre pour tous vos travaux de fabrication.