Conception et développement d’un adaptateur d’alignement de masque de microscope imprimé en trois dimensions pour la fabrication de dispositifs microfluidiques multicouches

Ce protocole est important car il permet la génération d’une plate-forme rentable et facile à utiliser qui facilite la production de moules maîtres microfluidiques multicouches précis. Le principal avantage de la technique est qu’elle ne nécessite que l’utilisation de la plate-forme imprimée en 3D et de l’équipement de laboratoire standard que l’on trouve couramment dans les laboratoires qui produisent des dispositifs microfluidiques. La démonstration visuelle de ce protocole est essentielle pour montrer comment personnaliser et utiliser l’adaptateur d’alignement de masque de microscope imprimé en 3D.

Obtenir les dimensions du plateau du système d’émission de lumière UV disponible pour être la limite supérieure des dimensions du porte-plaquette. Mesurez le diamètre de la jante circulaire intérieure, la hauteur intérieure du plateau des systèmes d’émission de lumière UV, la largeur totale et la longueur du plateau. À l’aide d’une application de conception informatique, appliquez ces dimensions pour personnaliser le porte-plaquette afin qu’il s’adapte au plateau des systèmes d’émission de lumière UV.

Mesurez la longueur entre les vis et la largeur des vis sur l’étage de microscope vertical disponible qui maintient le porte-lames en place. À l’aide d’une application de conception informatique, appliquez ces dimensions pour personnaliser le support magnétique afin de l’adapter au microscope disponible afin de permettre une fixation facile et précise du MMAA au microscope. Utilisez une plaquette de silicium de quatre pouces avec votre résine photo appropriée pour créer la première couche du moule maître, en vous assurant que l’épaisseur est supérieure aux couches suivantes pour faciliter l’identification des marqueurs d’alignement.

Utilisez un stylo marqueur de couleur claire pour colorer les marqueurs d’alignement du premier calque sur les quatre côtés. En utilisant les instructions du fabricant de la résine photo, lancez la deuxième couche du moule maître en enroulant la résine photo sur la plaquette et en effectuant la cuisson douce. Insérez la plaquette revêtue dans le support de plaquette du MMAA et fixez la plaquette enduite au MMAA à l’aide de ruban adhésif.

Fixez le porte-plaquette au microscope vertical disponible à l’aide de la fixation magnétique du microscope. Déplacez la position du MMAA à l’aide des boutons de direction X et Y de l’étage du microscope jusqu’à ce que l’un des marqueurs d’alignement colorés sur la plaquette soit visible à travers la lentille du microscope. Retirez le porte-plaquette de l’étage du microscope et insérez le deuxième masque photo de calque dans le porte-plaquette sur le dessus de la plaquette revêtue.

Assurez-vous que les marqueurs d’alignement colorés du premier calque peuvent être partiellement vus à travers les marqueurs d’alignement sur le masque photo et que le bord droit du masque photo est superposé au bord droit de la plaquette de silicium. Re fixez le porte-plaquettes sur la scène du microscope et fixez le masque photo à un élévateur à ciseaux à travers l’une des découpes latérales avec du ruban adhésif. Utilisez l’élévateur à ciseaux pour ajuster la position de la direction Z du masque photo jusqu’à ce qu’il se trouve juste au-dessus de la plaquette enduite.

Tout en gardant le masque photo immobile, regardez à travers la lentille du microscope et identifiez les marqueurs d’alignement colorés de la première couche sous les marqueurs d’alignement du masque photo à l’aide des boutons de direction X et Y de l’étage du microscope pour déplacer la position du MMAA. Ajustez la position du MMAA jusqu’à ce que le marqueur d’alignement sur le masque photo soit superposé au marqueur d’alignement coloré sur le premier calque. Appliquez soigneusement une légère force sur le masque photo et utilisez du ruban adhésif pour fixer le masque photo en place sur le dessus de la plaquette enduite.

Détachez le masque photo de l’élévateur à ciseaux et assurez-vous que les quatre marqueurs d’alignement du masque photo sont alignés avec les quatre marqueurs d’alignement du premier calque. Après l’alignement, détachez soigneusement le porte-plaquette de l’étage du microscope. Insérez la plaque supérieure en verre sur le dessus de la plaquette et du masque photo pour réduire l’écart entre les deux pièces.

Placez l’ensemble du porte-plaquettes dans le système d’exposition à la lumière UV disponible et effectuez l’exposition de la deuxième couche. Retirez le porte-plaquette du système d’exposition aux rayons UV, puis retirez la plaquette enduite du porte-plaquette et détachez le masque photo de la plaquette. Terminez la post-cuisson et le développement de la deuxième couche en suivant les instructions du fabricant de la résine photo.

Récupérez le moule maître et placez-le sur la scène du microscope vertical pour déterminer la distance d’écart entre la première couche et la deuxième couche. Mesurez la distance à laquelle la deuxième couche est décalée et désalignée par rapport à la première couche sur les structures de microcanaux. Utilisez le microscope vertical pour déterminer si la puce PDMS contient des parois de canaux droites avec des bords clairs.

En outre, vérifiez la puce PDMS pour tout défaut possible qui pourrait entraver le fonctionnement de l’appareil. Grâce à l’optimisation et à l’utilisation du MMAA, des moules maîtres multicouches avec une erreur d’alignement minimale ont été fabriqués. Ce système et le protocole décrit ont été utilisés pour l’alignement des marqueurs sur le masque photo avec les marqueurs sur la couche initiale du moule maître.

Le moule maître SU-8 à double couche pour un dispositif microfluidique avec un motif à chevrons a été fabriqué et il a été démontré qu’il avait une distance d’écart de moins de cinq micromètres entre les deux couches. Le moule maître à deux couches a ensuite été utilisé pour fabriquer des micropuces PDMS. Les images du microscope électronique à balayage montrent que le dispositif microfluidique avec le motif à chevrons contient des bords clairs, des parois de canaux droites et des couches bien alignées, ce qui est essentiel pour le bon fonctionnement de l’appareil.

En outre, un moule maître à quatre couches avec des caractéristiques circulaires simples a été créé à l’aide du MMAA pour montrer l’alignement réussi d’un moule maître multicouche. Les données du profilomètre confirment les quatre couches distinctes du moule maître. Il est important d’avoir de la patience et de travailler lentement lors de l’alignement des marqueurs d’alignement des première et deuxième couches et lors de la fixation du masque photo à la plaquette enduite.

Cette procédure peut être utilisée pour la production de nombreux moules maîtres multicouches différents, permettant aux chercheurs de petits laboratoires d’explorer des conceptions de dispositifs microfluidiques plus complexes.