שבבי microfluidic מבוקרת עם מערכים Microvalve אלסטומרי

Summary

אנו מדגימים פרוטוקולים לייצור מיכון אלסטומרי polydimethylsiloxane (PDMS) מבוססי מערכים microvalve כי אין צורך אנרגיה נוספת כדי לסגור תכונה כרכים מדויק מוגדר photolithographically. מיקסר במקביל subnanoliter נפח ומערכת משולבת זלוף microfluidic מוצגים.

Abstract

מערכות microfluidic מיניאטורי לספק פתרונות פשוטים ויעילים עבור עלות נמוכה נקודה של טיפול אבחון תפוקה גבוהה מבחני ביו. בקרת זרימה יציבה ואמצעי אחסון fluidic מדויק שתי דרישות קריטיות עבור יישומים אלה. פיתחנו שבבי microfluidic שמציעות אלסטומרי polydimethylsiloxane (PDMS) מערכים microvalve כי: 1) אין צורך במקור אנרגיה נוספת כדי לסגור את נתיב fluidic, ומכאן את המכשיר טעון הוא נייד מאוד, ו 2) לאפשר microfabricating עמוק (עד 1 מ"מ) ערוצים עם הצדדיים אנכי וכתוצאה מכך תכונות מאוד מדויק.

Microvalves מכשירים מבוססי PDMS מורכב משלוש שכבות: שכבה המכילה fluidic נתיבים fluidic ו microchambers בגדלים שונים, שכבה מלאה המכילה את microchannels צורך להפעיל את נתיב fluidic עם microvalves, וכן קרום דק באמצע PDMS כי הוא חייב לשלוט השכבה. שכבת Fluidic שכבות לשלוט מבוצעים על ידי דפוס העתק של PDMS מ SU-8 אדונים photoresist, ואת קרום דק PDMS נעשית על ידי ספינינג PDMS בגבהים שצוינו. שכבת השליטה הוא קשור קרום דק PDMS לאחר הפעלת חמצן של שניהם, אז התאספו עם שכבת fluidic. Microvalves סגורים במנוחה ניתן לפתוח על ידי הפעלת לחץ שלילי (למשל, אבק בית). סגירת ופתיחת Microvalve הם אוטומטיים דרך שסתומים סולנואיד נשלט על ידי תוכנת מחשב.

כאן, אנו ממחיש שני microvalve מבוססי שבבי microfluidic עבור שני יישומים שונים. השבב הראשון מאפשר לאחסון ערבוב מדויק משנה nanoliter כרכים של תמיסות מימיות על יחסי ערבוב שונים. השבב מאפשר second זלוף מבוקרת מחשב של תרביות תאים microfluidic.

המכשירים קל לפברק ופשוטה לשליטה. בשל biocompatibility של PDMS, שבבים אלה יכול להיות יישומים רחב מבחני אבחון מיניאטורי, כמו גם מחקרים בסיסיים בביולוגיה התא.

Protocol

למכשיר עיצוב Microfluidic CorelDraw או באמצעות תוכנת AutoCAD

עקרון PDMS microvalves מכשירים מבוססי: מכשירים מורכבים משלוש שכבות: שכבה המכילה fluidic microchambers בגדלים שונים, מעין "שכבת שליטה" המכיל את microchannels צורך להפעיל את נתיב fluidic עם microvalves, וכן קרום דק באמצע PDMS כי הוא מחויב את שכבת שליטה. במנוחה, עקב התאימות ואת hydrophobicity של PDMS, את החותמות קרום (הפיך) כנגד המושב שלו, ולפיכך לתאי להישאר מבודדים אחד מהשני ללא השקעת אנרגיה. שסתומים ניתן לפתוח על ידי הפעלת לחץ שלילי (למשל, אבק הבית), כך הממברנה PDMS מסיט את ומפריד מפני ....

Discussion

היתרונות העיקריים של תכנון microvalve שלנו:

1. אין מקור אנרגיה נוסף נדרש כדי לסגור את נתיב fluidic, ומכאן את המכשיר טעון הוא נייד מאוד, ו
2. המכשיר יכול להיות בנוי על ידי העתקים מן PDMS photolithographically בדוגמת SU-8 תבניות, המאפשר microfabricating עמוק (עד 1 מ"מ) עם הערוצים הצדדיים אנכי (כלומר את גובה התכונות ניתן לציין בנפרד רוחב שלהם) וכתוצאה מכך מאוד תכונ.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
פרוסות סיליקון נקיות	מספקת	סיליקון סנס בע"מ	3P0110TEST	קוטר 3 אינץ', פרוסות P/Boron
"Master" המכילות דפוסי SU-8	אספקה			מיוצרת בבית באמצעות נהלי פוטוליתוגרפיה סטנדרטיים
ייבוש (2)	ציוד	VWR בינלאומי	24987-048	אחד לסילניזציה, אחד לביטול מבעבע PDMS.
ציוד	איזון	OHAUS Corp.	SC6010
ציוד	תנור	שלדון ייצור, בע"מ	1330GM
MiniVortexer	ציוד	VWR בינלאומי	58816-121
ציוד ספינר		Headway Research Inc.	PWM32
ציוד	תחריט פלזמה	Plasmatic Systems, Inc.	פלזמה Preen II-973
ציוד	פלטה חמה	Torre Pines מדעי	HP30A
סטריאוסקופ	מיקרוסקופ	Nikon Instruments TMZ1500
CCD ציוד	מצלמת	מכשירי אבחון	SPOT RT
שסתומי סולנואיד	ציוד	Lee Company	LHDA0511111H
נתונים לוח רכישה	חומרה	National Instruments	PCI 6025E, CB-50LP
LabView	Software	National Instruments	גרסה 8.0
Tridecafluoro-1,1,2,2,-tetrahydrooctyl)-1-trichlorosilane	Reagent	United Chemical Technologies	T2492	סילאניזציה חייבת להיעשות במכסה אדים כימי.
PDMS prepolymer and crosslinker	Reagent	Dow Corning	Sylgard 184
Hexane	Reagent	EMD Millipore	HX0295-6
צבעי	צבע Reagent	Spectrum Chemical Mfg. Corp.	FD& C 110, 135, 150	כחול #1, צהוב #5, אדום #3.
3 מ"ל צנרת העברה חד פעמית	אספקה	פישר סיינטיפיק	13-711-20
Kimwipes	Supplies	Kimberly-Clark Corporation	34155
סירות שקילה	אספקה	VWR international	12577-027
מדכא לשון	Supplies	Fisher Scientific	11-700-555
P100 כלים	מספקת	פישר סיינטיפיק	08-772E
(קוטר פנימי 1.14 מ"מ (תעודת זהות))	אספקה	קול-פארמר	07625-30
צינורות טיגון (OD 1/16 אינץ'; תעודת זהות 1/32 אינץ')	אספקה	קול-פארמר	06418-02
Duco Cement	Supplies	Devcon Inc.	6245
Razor blade	Tools	VWR international	55411-050
Needles	Tools	Fisher Scientific	0053482 (25 מד)
#5 כלי מלקחיים		Fine Science Tools	11251-20
50 מ"ל צינור צנטריפוגה	אספקה	Fisher Scientific	05-526B
סרט	גלישת חותםאספקה	AEP תעשיות בע"מ
צינורות מיקרוצנטריפוגה 1.5 מ"ל	אספקה	פישר סיינטיפיק	05-406-16
צינורות צנטריפוגה 15 מ"ל	אספקה	BD Biosciences	352097
כפפות ניטריל סגולות ללא חשמל	אספקה	VWR international	40101-348
1.2 מ"מ האריס ביופסיה אגרוף	כלים	טד פלה, בע"מ.	15074