בדיקה Microfluidic: מבצע ושימוש לעיבוד Surface לוקליזציה

סיכום

בסרט זה אנו מציגים את החללית microfluidic ¹ (MFP). אנחנו מסבירים בפירוט כיצד להרכיב את MFP, להעלות אותו על גבי מיקרוסקופ הפוכה, וליישר אותה יחסית אל פני השטח את המצע, ולבסוף להראות כיצד להשתמש בו כדי תהליך משטח המצע שקוע פתרון חיץ.

תקציר

מכשירים microfluidic לאפשר מבחני להתבצע באמצעות כמויות זעירות של מדגם לאחרונה משמש לשליטה microenvironment של תאים. מיקרופלואידיקה הוא נפוץ הקשורים microchannels סגור המגבילות את השימוש שלהם דגימות שניתן הציג, ותרבותיים במקרה של תאים, בתוך נפח מוגבל. מצד שני, micropipetting מערכת שימשו מקומית perfuse תאים למשטחים, בעיקר באמצעות שכיבות למשוך setups שבו פועל פיפטה כמקור והשני כמו כיור, אבל הבידוד של זרימת קשה בשלושה ממדים. יתר על כן, pipettes שבירים וקשה עמדה ולכן משמשים תצורה סטטי בלבד.

החללית microfluidic (MFP) עוקף את המגבלות שהוטלו על ידי בניית ערוצי microfluidic סגור ובמקום התוחם את המדגם לתוך המערכת microfluidic, הזרימה microfluidic יכול להיות מועברת ישירות על המדגם, סרק על פני המדגם, באמצעות MFP. . הזריקה ופתחים השאיפה נמצאים בתוך כמה עשרות מיקרומטר אחד אחר כך microjet מוזרק לתוך הפער מצטמצם על ידי כוחות הידרודינמית של הנוזל שמסביב aspirated לחלוטין בחזרה לתוך הפתח השני. Microjet ניתן סמוקות פני המצע מספק כלי מדויק להפקדה מקומי / מסירה של חומרים כימיים אשר ניתן להשתמש בהם על פני שטחים גדולים על ידי סריקת החללית על פני השטח. בסרט זה אנו מציגים את החללית microfluidic ¹ (MFP). אנחנו מסבירים בפירוט כיצד להרכיב את MFP, להעלות אותו על גבי מיקרוסקופ הפוכה, וליישר אותה יחסית אל פני השטח את המצע, ולבסוף להראות כיצד להשתמש בו כדי תהליך משטח המצע שקוע חיץ.

פרוטוקול

1. Microfabrication הראש בדיקה (תהליך לא רואים בסרט)

1. רקיק ² סי, ארבעה ס"מ קוטר, 525 מיקרומטר עבה, עם שכבה עבה 1 מיקרומטר SiO2 תרמית היא spincoated עם photoresist (PR) עבור זה 45 ב 4000 סל"ד.
2. רקיק הוא prebaked ב 110C עבור 50 s, חשוף מבעד למסכה שמציעות את כל המרכיבים (יציאות microchannels) עבור 5 s, שפותחה ושטף ב DI.
3. SiO2 חשפו חקוק משם 01:07 שנאגרו חומצה הידרופלואורית (BHF) פתרון ב 15 דקות ≈ (dewetting של המצע בו SiO2 כבר חרוט מציין השלמת לחרוט). פלזמה O2 או אצטון משמש אפר או רצועת יחסי ציבור הנותרים.
4. השכבה השנייה היא ספין יחסי ציבור מצופה בסל"ד 1500 למשך 45 שניות, מניב overlayer עבה של ≈ 10 מיקרומטר [31]. דפוס SiO2 מתחת לשכבת זה PR עדיין גלוי והוא משמש כדי ליישר את רקיק עם מסכה שנייה שמציעות יציאות בלבד.
5. לאחר חשיפה ופיתוח של יחסי ציבור, רקיק היא שטפה, יבשים, postbaked ב 95C במשך 20 דקות.
6. רקיק סי מחוברת על גבי פרוסות תמיכה בשעווה לבן מומס על מנת להגן על צ'אק.
7. מצמידים אינדוקטיבי פלזמה (ICP) DRIE משמש להעברת ה-PR ומוטבעים SiO2 דפוסי לתוך הטופוגרפיה רקיק בתהליך בן שלושה שלבים:
   1. DRIE לעשות יציאות ≈ 500μmdeep אל סי (תבנית מוגדרת על ידי יחסי הציבור עבה).
   2. מבלי לפרוק את פרוסות ממכונת DRIE, יחסי ציבור היא באמצעות ashed פלזמה.
   3. חשף SiO2 דפוס משמש מסכה לתהליך שנייה לחרוט יבש, יצירת 50 ערוצי מיקרומטר עמוק, פתיחת מילוי יציאות אוורור דרך פרוסות סיליקון. לאחר הפריקה, רקיק תמיכה מנותק תחת זרם של מים חמים. רקיק micromachined הוא ניקה מכן עם אצטון אתנול, ו DI.
8. הפרט שבבי MFP הם חתוך לקוביות.
9. לחסום ממשק PDMS הוא מפוברק על ידי יציקת לתוך micromould מורכב משני פולי מובנים (methylmethacrylate) (PMMA) אלמנטים, צלחת פלדה מלוטשת להרכיב התחתונה, ושני נימים (מוכנס לתוך כל אחת משתי vias גישה חורים-ב פלדה) משמש בעלי המקום את החורים חיבור fluidic. PDMS הוא נרפא בתנור ב 60C לפחות 1 ח
10. הבלוק PDMS הוא קשור שבב סיליקון קוביות MFP ידי הפעלת שני חלקים באוויר פלזמה ב 1 mbar עבור s 24 ב 230W, ולהצטרף השניים באמצעות תוצרת בית יישור סיוע מכני.
11. האסיפה נותר הקשר בתנור 60C למינימום של שעה 1

2. האסיפה של MFP

1. גז הדוק מזרקים זכוכית מלאים ריאגנטים המתאימים באמצעות מזרקים ומחטים פלסטיק על מנת להבטיח כי אין בועות אוויר נוכחים. בדרך כלל, אנו משתמשים 1 microliter -10 מזרק להזרקה, ומזרק עם נפח גדול פי 5-10 על השאיפה.
2. מזרקים מחוברים נימי באמצעות צינורות ואביזרים Nanotight עם נפח המתים נמוך.
3. נימים מלאים ובדקה בועות מתחת למיקרוסקופ.
4. השבב MFP הוא prefilled עם פתרון חיץ כדי למנוע השמנה של בועה בעת חיבור הנימים.
5. הנימים מחוברים לאותה פיסת הקשר PDMS בראש בדיקה

3. הקמה של MFP

1. ראש החללית היא קפצה לתוך מחזיק בדיקה רכוב על תחנת בדיקה על גבי מיקרוסקופ הפוכה
2. מזרקים הם מכניסים דיוק גבוהה משאבות מזרק.
3. המצע, כגון זכוכית שקופית, מוכנס לתוך מחזיק תוצרת בית כי היא מודבקת על הבמה מיקרוסקופ.
4. ההקבלה של הרמה של MFP ואת המצע מותאם באמצעות זוג goniometers ידי התבוננות הטבעות של ניוטון (בשולי הפרעה) שמופיעים בעת MFP מובא במגע עם המצע. נקודת המגע ואת התדירות של הטבעות לשמש אינדיקציה להטות את. כאשר MFP מיושרת עם פני השטח, טבעת התערבות יחיד משתרע על פני כל השטח. מדד זה משמש גם כדי לכייל את ההפרדה בין MFP ואת המצע.
5. הפער בין MFP ואת המצע הוא קריטי לתהליכים דפוסים פני השטח. בגלל המצע הוא מעובד על ידי סריקה זה מתחת MFP, את היישור האופקי צריך להיות מותאם בדייקנות מיקרומטר ו מושגת באמצעות תמיכה נקודה שלוש שהוקמה על ידי שלושה ברגים מיקרומטר.

4. מבצע של MFP

1. חלוקה נשלטת באמצעות תוכנת LabVIEW. מבצע ההתקנים דמיינו ידי העין בעזרת מצלמת ה-CCD. הזרקה: יחס השאיפה משתנה 1:03-1:10, בהתאם diffusivity של מגיב עם החיץ שמסביב התבנית הרצויה תזרים גיאומטריות.
2. כדי לבדוק לפעולה תקינה של מזרק השאיפה ואת הנוכחות של בועות, קודם להזריק נוזל עם מזרק השאיפה לפני תחילת שאיפה נכונה.
3. התחל הזרקת נוזל לזרום לפקח הכליאה של חרוזים או של צבע פלואורסצנטי נותב.
4. השתמש בדיקה עבור יישום מסוים, כלומר לסרוק את פני השטח לעיבוד עבור בתצהיר, תחריט או הכתמה של פני השטח או תאים.

דיון

החללית microfluidic (MFP) הוא צדדי כי הוא (i) ניידים, (ii) מותאם לשימוש עם סוגים שונים של ריאגנטים המצע והוא יכול (iii) להיות מופעל על פני שטחים גדולים.

בועות לא רצויות עלולה לגרום לשיבוש של הזרימה כדי למנוע בועות, כל הרכיבים צריך להיות מלא נוזלים לפני ההרכבה. הפער בין בדיקה ועל פני השטח הוא רק כמה מיקרומטרים, אך mesa הוא כמה מאות מיקרומטרים רחב, מרחקים בטווח של סנטימטרים נסרקים. לכן הן אפקיות של פני השטח נסרק הה...

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה

שם	חברה	מספר קטלוג	הערות
מחברים מיקרופלואידיים	Upchurch Scientific	מחברים ושרוולים אטומים במיקרו ובננו
מפיץ ידני דו-רכיבי	Conprotec Inc.	DM400	לחלוקה ולערבוב של תערובת PDMS
LabVIEW	National Instruments	גרסה 8.0
תנור קונבקציה מכני	VWR international	1330FM
מזרקים מזכוכית	Hamilton Co
צינורית קפילרית	Polymicro Technologies
תא פלזמה	Tegal Corporation	פלסמלין 415
מיקרוסקופ הפוך	Nikon Instruments	TE2000-E
משאבות מזרק	קטוניים	neMESYS
Sylgard 184	Ellsworth Adhesives	ערכת 184 Sil Elast
מצלמה	פוטומטריה	QuantEM 512SC
במת המיקרוסקופ
גוניומטרים עם מחזיק גשושית למיקרופלואידיקה	Melles Griot	07GON504
במה ליניארית	מיכשור מדעי יישומי	LS-50	לבקרת ציר z של ה-MFP
במה ליניארית ידנית	Newport Corp.	סדרה 443-4	לבקרת צירי x ו-y של ה-MFP
במת המיקרוסקופ	מיכשור מדעי יישומי	PZ-2000	עם בקרת x, y ו-z