Plasmonique et Piégeage Libération de Nanoparticules dans un environnement de surveillance

L’objectif global de cette expérience est de surveiller les particules en deux dimensions, à la fois parallèles et orthogonales à l’axe symétrique d’une structure plasmonique nanotrou, et d’estimer quantitativement la force de piégeage maximale du système. Cette méthode peut aider à répondre aux questions des sciences de la vie relatives au développement rapide d’immunoessais, au piégeage cellulaire et bactérien, à l’analyse des liposomes et aux études de libération de médicaments à base de nanoparticules. Le principal avantage de cette technique est qu’elle permet de surveiller le mouvement des particules en deux dimensions, l’une dans l’axe du faisceau laser, et l’autre dans la direction orthogonale à celui-ci.

Pour commencer, fabriquez le moule à microcanaux à l’aide de techniques photolithographiques standard et placez la plaquette dans une boîte de Pétri de 150 millimètres de diamètre. Ensuite, mélangez 10 parties de base PDMS avec une partie d’agent de durcissement et remuez le mélange pendant deux minutes. Une fois combiné, versez 100 millilitres du mélange PDMS sur la plaquette.

Placez la boîte de Pétri dans une chambre à vide et tirez un vide pour éliminer les bulles du PDMS. Ensuite, placez la boîte de Pétri dans un four pendant deux heures à 80 degrés Celsius pour solidifier la solution PDMS. Une fois refroidi, sortez le plat du four et coupez-le le long des contours du microcanal PDMS avec une lame de rasoir, puis détachez-le de la gaufrette.

Ensuite, utilisez un poinçon de biopsie de 1,5 millimètre pour former des trous d’entrée et de sortie de 1,5 millimètre à chaque extrémité du microcanal PDMS. Utilisez un poinçon de 0,3 millimètre pour former un trou pour le câble à fibre optique monomode au centre du micro-canal. Commencez par nettoyer une plaque d’or disponible dans le commerce comme décrit dans le protocole de texte ci-joint.

Ensuite, placez la plaque sur une machine à revêtir et versez 0,5 millilitre d’hexaméthyldisilazane sur la plaque d’or. Faites tourner la plaque pendant 40 secondes à 3000 tr/min. Ensuite, versez 0,5 millilitre d’une résine photosensible positive sur l’hexaméthyldisilazane enrobé par centrifugation et appliquez une couche de rotation sur la plaque pendant 40 secondes supplémentaires à 3000 tr/min.

Retirez la plaque de la machine à essorer et placez-la sur une plaque chauffante pendant 90 secondes à 110 degrés Celsius pour cuire doucement la résine photosensible. Ensuite, utilisez du scotch pour fixer le masque de film sur la plaquette de verre et placez la plaque d’or mollement cuite sur la scène du substrat. Exposez l’échantillon à la lumière UV pendant 4 secondes et demie pour dissoudre la résine photosensible et créer un rectangle d’or de 400 microns de long sur 150 microns de large.

Ensuite, plongez la plaque d’or dans le révélateur de photorésine pendant une minute pour retirer la résine photosensible dissoute. Ensuite, rincez la plaque d’or avec de l’eau déminéralisée et séchez-la à l’aide d’azote gazeux. Plongez la plaque d’or dans le mordançant à l’or pendant 45 secondes pour enlever la couche d’or exposée.

Ensuite, rincez la plaque d’or avec de l’eau déminéralisée et séchez-la à nouveau avec de l’azote gazeux. Ensuite, plongez la plaque dans l’agent de gravure au titane pendant cinq secondes pour enlever le titane exposé, puis une fois de plus, rincez la plaque d’or avec de l’eau désionisée et séchez-la avec de l’azote gazeux. Retirez la résine photosensible restante sur la plaque d’or en l’immergeant séquentiellement dans de l’acétone, du méthanol et enfin de l’eau désionisée pendant trois minutes chacun.

Rincez la plaque trois fois avec de l’eau déminéralisée pendant 10 secondes chacune, puis séchez à nouveau la plaque avec de l’azote gazeux. Ensuite, placez la plaque sur une plaque chauffante pendant trois minutes à 120 degrés Celsius pour éliminer complètement toute humidité restante. À l’aide d’un faisceau d’ions focalisés, fraisez un nanotrou de 400 nanomètres au centre du bloc d’or fabriqué, comme décrit dans le protocole de texte ci-joint.

Placez le microcanal PDMS et la plaque d’or dans une chambre à plasma. Traitez les surfaces de contact pendant une minute à l’aide d’un plasma d’oxygène. Fixez la plaque d’or sur la platine de substrat de la gouttière.

Ensuite, utilisez la caméra de l’aligneur pour localiser les centres du trou du câble SMF et le trou du bloc d’or afin qu’ils soient alignés sur le même axe. Soulevez la platine manuelle pour combiner les deux parties. Ensuite, versez deux millilitres d’une solution mixte PDMS dans une boîte de Pétri et faites tourner la boîte pendant 30 secondes à 1000 tr/min.

Ensuite, prenez la micropuce découpée et placez la surface qui va être située sur le microscope dans le PDMS qui se trouve sur la boîte de Pétri. Placez la boîte de Pétri au four pendant une heure à 80 degrés Celsius pour solidifier la solution PDMS. Une fois refroidi, coupez le bord de la micropuce et du PDMS à l’aide d’une lame de rasoir, puis détachez-le de la boîte de Pétri.

Tout d’abord, connectez un objectif 40x à la monture de l’objectif du microscope sur le coupleur de câble à fibre optique monomode. Ensuite, fixez le câble à fibre optique monomode sur la pince à fibre du coupleur de câble. Alignez le faisceau laser incident pour remplir l’ouverture arrière de la lentille de l’objectif.

Ensuite, focalisez le faisceau laser sur l’âme du câble en ajustant la platine manuelle à trois axes équipée sur le coupleur. Mesurez la puissance du laser avant l’insertion sur le bord du câble à fibre, car le câble à fibre fixe au niveau de la puce ne peut pas être détaché. Ensuite, insérez l’extrémité opposée du câble dans le trou de câble de la micropuce.

Alignez manuellement le câble à fibre optique à l’aide d’un retour visuel afin qu’il soit perpendiculaire au bloc d’or qui héberge le nanotrou. L’extrémité du câble à fibre inséré ne doit pas pénétrer dans le microcanal afin qu’il ne bloque pas l’écoulement du fluide. Enfin, scellez le trou du câble à l’aide de colle époxy pour bloquer la fuite de la solution de particules qui s’écoule à partir de l’espace de 87,5 micromètres entre le trou du câble et la gaine du câble à fibre optique.

Fixez une seringue contenant une solution de particules de polystyrène de 100 nanomètres de diamètre à une micropompe à seringue. Ensuite, connectez les tubes aux trous d’entrée et de sortie de la micropuce. Une fois connecté, réglez la pompe à seringue à 20 micromètres par seconde et injectez la solution de particules dans la micropuce.

Ensuite, allumez la lampe fluorescente et vérifiez que la particule fluorescente peut être observée dans le canal. Lorsque la solution de particules sort de la sortie de la micropuce, réduisez la vitesse de la pompe à 3,4 micromètres par seconde. Ensuite, allumez la source laser pour qu’elle émette le laser dans le nanotrou.

Cela piégera la particule fluorescente au bord du nanotrou. Enfin, augmentez la vitesse du fluide par incréments de 0,4 micromètre par seconde en contrôlant la micropompe jusqu’à ce que la particule piégée s’échappe. Utilisez ces informations pour obtenir la force de piégeage maximale pour chaque intensité laser.

Voici une version agrandie de la configuration des microcanaux montrant l’alignement des pièces et l’emplacement du nanotrou. Lorsque des particules de polystyrène fluorescent de 100 nanomètres s’écoulent à travers le microcanal, elles sont piégées par le laser au niveau du nanotrou. Les particules non piégées sont également montrées lorsqu’elles s’écoulent au-delà du nanotrou, tandis que la particule piégée reste en position.

Une fois la vitesse d’écoulement augmentée, la particule piégée a pu s’échapper. Après plusieurs pratiques, les procédures peuvent être effectuées dans environ 14 heures, si elles sont effectuées correctement. Lors de la tentative de cette procédure, il est important d’améliorer la taille de la micropuce et la rugosité de surface du revêtement PDMS.

Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de surveiller les particules dans des directions parallèles et orthogonales à l’axe symétrique d’une nanostructure plasmonique.