מאמר שיטה

הגישה של צעד אחד בדיית Polydimethylsiloxane Microfluidic אפיקי מקטעים גיאומטריים שונים בתהליכים רציפים איכול רטוב

DOI:

10.3791/57868

⸱

13 בספטמבר 2018

 ,  ,  , 
1Research Center for Applied Sciences, Academia Sinica, 2Department of Civil Engineering, Tamkang University, 3College of Engineering, Chang Gung University

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מספר שיטות זמינות עבור הזיוף של ערוצי סעיפים מלבני מוטמע במכשירים microfluidic polydimethylsiloxane. רובם לערב רב שלבי הייצור ויישור נרחב. בנייר זה, גישה חד-שלבית הוא דיווח עבור בדיית microfluidic ערוצים של חתכי רוחב גיאומטריות שונות על ידי איכול רטוב רציפים polydimethylsiloxane.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Polydimethylsiloxane (PDMS) חומרים מנוצלים באופן משמעותי כדי לבדות microfluidic התקנים באמצעות טכניקות דפוס משוכפל ליתוגרפיה רך. עיצובים פריסה מותאמת אישית ערוץ נחוצים עבור פונקציות ספציפיות וביצועים משולבת של microfluidic התקנים ביישומים רבים ביו כימיים (למשל, תרבית תאים biosensing, סינתזה, טיפול בנוזלים). בשל אופיו של שהמודעות גישות באמצעות סיליקון עם שכבות photoresist בדוגמת מאת פוטוליתוגרפיה בתור תבניות בסיס, הערוצים microfluidic יש בדרך כלל קבוע חתכי רוחב של צורות מלבניות עם גבהים זהים. בדרך כלל, ערוצי עם גבהים או מקטעים גיאומטריים שונים מרובים מיועדים בעל פונקציות מסוים וכדי לבצע ביישומים microfluidic שונים (למשל, hydrophoresis משמש לצורך מיון החלקיקים, זורם רציפה על הפרדת תאי דם6,7,8,9). לכן, כמות גדולה של מאמץ הפך לבניית ערוצים עם מקטעים שונים דרך שלבים מרובים גישות כמו פוטוליתוגרפיה באמצעות מספר שכבות photoresist והרכבה של PDMS שונים דק גליונות. ובכל זאת, גישות מרובות-צעד כזה כרוך בדרך כלל הליכים מייגע ומכשור נרחב. יתר על כן, המכשירים מפוברק עלולים שלא לפעול באופן עקבי, המידע מהניסוי הביא עשויה להיות בלתי צפוי. כאן, גישה חד-שלבית מפותחת על הזיוף פשוטה של microfluidic ערוצים עם חתכי רוחב גיאומטריות שונות באמצעות תהליכי רציפים איכול רטוב PDMS, אשר מציגה את etchant לתוך ערוצי הפריסות בשכבה יחידה המתוכנן מוטבע בחומרים PDMS. בהשוואה לשיטות הקיימות לייצור PDMS microfluidic לערוצי בגיאומטריות שונות, הגישה מפותחות בשלב אחד יכול באופן משמעותי לפשט את התהליך כדי לבדות ערוצים עם מקטעים מלבני או בגבהים שונים. כתוצאה מכך, הטכניקה היא דרך בניית ערוצי microfluidic מורכבים, אשר מספק פתרון ייצור לקידום מערכות חדשניות microfluidic.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

טכניקות Microfluidic יש לב נמשך במהלך העשורים האחרונים בגלל יתרונם מהותי עבור מגוון רחב של מחקר ביו-רפואי ויישומים. קיימות מספר אפשרויות בחומרים לבניית microfluidic צ'יפס בימינו, כגון פולימרים, קרמיקה וחומרים סיליקון. לפי מיטב ידיעתנו, בין החומרים microfluidic, PDMS היא האחת הנפוצה ביותר בשל תכונותיו גשמי המתאים עבור מיקרופלואידיקה מחקר ויישומים שונים, כולל שלה compatibilities אופטי וביולוגית עם חלקיקים, נוזלים, ואת היצורים החיים קטן מאוד1,2,3,4,5. יתר על כן, השטח כימית, מבנה תכונות מכניות של חומרים PDMS יכול להיות מותאם כדי להקל על מחקרים microelectromechanical mechanobiological על-ידי החלת כזה מבוסס פולימר microfluidic התקנים10, 11,12. בנוגע לייצור מכשירים microfluidic עם דפוסי ערוץ מעוצב, הדפס אבן רכה משוכפל לכייר שיטות חלים בדרך כלל כדי ליצור את ערוצי microfluidic על-ידי ניצול שלהם בתבניות הבסיס המתאים אשר מורכבים של פוטוליתוגרפיה בדוגמת photoresist שכבות וסיליקון וופל סובסטרטים12. בשל אופיו של שהמודעות גישות באמצעות סיליקון עם שכבות photoresist בדוגמת, הערוצים microfluidic יש בדרך כלל קבוע חתכי רוחב של צורות מלבניות עם גבהים זהים.

לאחרונה, החוקרים עשו התקדמות משמעותית מחקרים ביו שעניינן, למשל, מיון החלקיקים, תאים באמצעות hydrophoresis, הפרדת פלזמה, העשרת כדוריות הדם על-ידי החלת microfluidic צ'יפס עם ערוצים של בגבהים שונים או מקטעים גיאומטריים6,7,8,9. כזה מיון של הפרדת הפונקציות של מיקרופלואידיקה ביו יישומים הם הבינו על-ידי התאמה אישית של ערוצים עם מקטעים גיאומטריים שונים. מספר מחקרים יש הוקדש לייצור microfluidic ערוצים עם חתכי רוחב של תכונות גיאומטריה אחרת על-ידי בדיית תבניות בסיס עם דפוסים מסוימים משטח של הגולן או מלבני חתכי רוחב שונים. מחקרים אלה על ייצור תבנית כוללים טכניקות אלה פוטוליתוגרפיה רב שלבי, photoresist ' הזרמה מחדש ', וכן סרגל אפור ליתוגרפיה13,14,15. באופן בלתי נמנע, טכניקות קיימים לערב photomasks מבנה דק או יישור מדויק בתהליכי ייצור רב שלבי, אשר עשוי לשפר באופן משמעותי את רמות המורכבות הזיוף המקביל של ערוצי microfluidic. עד כה, נעשו מספר נסיונות על תהליכי הייצור צעד אחר צעד עבור ערוצי microfluidic סעיפים שונים, אך הטכניקות המתאימות מוגבלים מאוד ספציפי צורות חתך הרוחב של ערוצי16.

במהלך שני העשורים האחרונים, בנוסף הגישות לכייר עבור בדיית PDMS ערוצי microfluidic עם מקטעים שונים, תצריב, שיטות, עבור תכנים PDMS ערוצים עם תכונות גיאומטריות הפכו הזיוף של בחירה במגוון microfluidic יישומים. למשל, מנוצלת לרעה איכול רטוב PDMS יחד עם PDMS רב-שכבתית מליטה לבניית מכשיר התרבות תאים מופעלים פנאומטית פנאומטיים של מיקרופלואידיקה עם פונקציות ריאות איברים ברמת משוקם17. רטובה PDMS תצריב טכניקה הוא מועסק יחד עם הליהוק PDMS על microwells גלילי במכונה על ידי מערכות בקרה ממוחשב עבור בדיית 3D PDMS microneedle מערכים18. תחריט יבש PDMS משמש כדי להפוך PDMS מזערים כחלקים של מיקרו-אלקטרו מפעילים19,20. ממברנות PDMS נקבובי עם פריסות נקבובית מעוצב גם המציא דרך תהליכים איכול יבש21. את רטובה וגם את הטכניקות איכול יבש ניתן לשלב תכנים PDMS סרטים עם צורות גיאומטריות המיועד22.

עם זאת, טכניקות חריטה להרכיב PDMS ערוץ מבנים עם מורכבות מקטע צורות לא הוחלו בדרך כלל בשל מגבלותיהם מהותי על ייצור microfluidic. ראשית, ואילו הטכניקות של איכול רטוב PDMS ניצול שכבתית תזרימי של כימיקלים ליצירת ערוצי microfluidic סעיפים שונים הוקמו, ערוץ עוקבות סעיף היווצרות הוא עדיין מוגבל בגלל המאפיינים הבסיסיים של צריבה כימית איזוטרופיות תהליכים23. יתר על כן, למרות שנראה שיש רווח סביר לשליטה על גיאומטריות סעיף ערוץ ביציר דמיונו מיקרופלואידיקה שימוש בסאונה היבשה PDMS תצריב טכניקות20, תחריט נדרש הזמן הוא בדרך כלל ארוך מדי (מבחינת שעות) להיות מעשי לייצור שבבי microfluidic. בנוסף, את מידת הבררנות איכול בין חומרים PDMS המסיכה המתאימה photoresist שכבות עשוי להיות נמוך באופן כללי, ואינם למעמקים חרוט הביא הערוצים, לפיכך, מקובל20.

בנייר זה, אנו מפתחים גישה חד-שלבית כדי לבדות microfluidic ערוצים של חתכי רוחב גיאומטריות שונות בתהליכים רציפים איכול רטוב PDMS (ןלהל SWEP). SWEP להתחיל עם מכשיר microfluidic PDMS לערוצי בשכבה יחידה. עם פריסה מגוון עיצובים של הערוצים, בדיית ערוצי microfluidic עם מקטעים גיאומטריים שונים מסוגים שונים יכולה להיות מושגת באמצעות תהליכים איכול רציפים. החריטה רציפים צריך רק etchant של להיות מוחדרים ערוצים ספציפיים הפריסות בשכבה יחידה המתוכנן מוטבע בחומרים PDMS. בהשוואה לתהליכים פבריקציה נוספת המקובלת של PDMS, SWEP רק דורשים צעד אחד נוסף כדי לבדות ערוצי microfluidic סעיפים מלבני או גבהים שונים. SWEP המוצע לספק דרך פשוטה ופשוט של בדיית ערוצי microfluidic עם מקטעים שונים לאורך כיוון הזרימה, אשר באופן משמעותי ניתן לפשט את התהליכים השיטות דלעיל.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. ייצור של Microfluidic התקנים עם שכבה אחת ערוץ פריסות

הערה: במאמר זה, ליתוגרפיה רך שיטה3 הוא מאומץ עבור בדיית microfluidic התקנים עשוי מחומרים PDMS, כדי להדגים כיצד לייצר ערוצי עם מקטעים שונים.

  1. יצירה של בסיס ליציקות שכבה PDMS עם תכונות טופולוגיה מעוצב
    1. עיצוב ערוץ פריסות בשכבה PDMS עבור יחיד התחריט או חריטה ברצף.
    2. סקיצה התכונות הפוך טופולוגיה של השכבה PDMS מעוצב בעזרת תוכנת ציור בעזרת מחשב.
    3. להעביר את הקובץ סקיצה למתקן פוטוליתוגרפיה להשיג photomask בדוגמת עם התכונות טופולוגיה הפוכה דיוק גבוהה אחת מהפריסות ערוץ מודפס על שקיפות24.
    4. אלכוהול איזופרופיל שימוש (2-פרופנול (IPA), ≥ 99.9%), אצטון (Propan-2-אחד, ≥ 99.5%) ו תחמוצת במאגר לחרוט (BOE NH4F:HF (וי/v) = 6:1) של משטחי סיליקון 4 אינץ רקיק מסיר אבק או תמלוגים ולהימנע מציג.
    5. השתמש בערך 500 מ ל מים יונים לשטוף את פרוסות סיליקון פוליש הסופי, ולאחר מכן החל גז חנקן יבש כשהפחד שטופים.
    6. במקום של photoresist בטון שלילי של-20 גרם על לחם הקודש. ואז ספין מעיל כשהפחד ב 500 סל ד עבור 15 s ו-2000 סל ד ל 30 s כדי לייצר שכבה photoresist של מיקרומטר בסביבות 75 עובי.
      הערה: בעוביים שונים photoresist יכולה להיות מושגת באמצעות הטון השלילי photoresists עם מספרי מוצרים שונים ועם ציפוי שונה, אפייה והתנאים לפיתוח, על פי משתמש מדריכים25,26.
    7. רכות אופים את לחם הקודש על ידי חימום זה על גזייה 65 מעלות צלזיוס למשך 3 דקות ולאחר מכן 95 מעלות צלזיוס במשך 9 דקות.
    8. מכניסים כשהפחד לתוך מכונת aligner photomask יחד עם השקיפות בדוגמת מהשלב 1.1.3 כמסיכה.
    9. במכונה aligner, להחיל אור אולטרה סגול (UV)-300 mJ/cm2 לחשוף את לחם הקודש מכוסה על ידי השקיפות.
    10. לאחר חשיפה לאור UV, למקם את לחם הקודש על גזייה 65 מעלות צלזיוס למשך 2 דקות ולאחר מכן 95 מעלות צלזיוס במשך 7 דקות כמו העוגות לאחר חשיפה (PEB).
    11. בעקבות PEB, חריפה להתסיס את וופל שקוע מפתח photoresist בטון שלילי, או מקם כשהפחד שקוע באמבט אולטראסוני (37 kHz, כוח יעיל של 180 W) במשך 7 דקות.
    12. נקה כשהפחד כולו שוב עם אלכוהול איזופרופיל לחסל לכל מפתח שנותרו על פני רקיק.
    13. כדי למנוע לא רצויות, מליטה, silanize פני כשהפחד בהצבת כשהפחד יחד עם 100 µL של 97% silane (1H1H, 2H, 2H- perfluorooctyl-trichlorosilane) 6 ס מ פטרי ב desiccator.
    14. לחבר את desiccator משאבת ואקום ולהגדיר את הלחץ ואקום-760 מ מ כספית.
    15. בשלב הבא, להפעיל את המשאבה עבור 15 דקות מתג זה כבוי ולאחר מכן משאיר כשהפחד לנוח בוואקום ב desiccator למשך 30 דקות.
      התראה: silane המתאיידים הוא מזיק מאוד לבני אדם; לפיכך, פסיבציה משטח כל פרוסת סיליקון צריך להתבצע בשכונה fume.
    16. תביא את לחם הקודש silanized, אשר נערך פסיבציה משטח. לתקן את לחם הקודש 15 ס מ פטרי לשימוש נוסף.
      הערה: כשהפחד בדוגמת מוכן לשמש כתבנית כדי לשכפל את פריסות ערוץ מעוצב הפוך על ידי חומרים PDMS.
  2. ייצור של פריסות ערוץ PDMS על-ידי שכפול הטופולוגיה הפוכה התבניות
    1. לשים את PDMS הבסיס (מונומר) יחד עם זרז המתאים (ריפוי סוכן) ביחס אמצעי אחסון של 10:1 לתוך כוס פלסטיק חד-פעמי ונקייה.
    2. מערבבים את התערובת prepolymer PDMS (מתוך שלב 1.2.1) homogeneously על-ידי שימוש של הכוח מערבב.
    3. הכניסו את הגביע desiccator מחובר את משאבת ואקום במשך 60 דקות כדי להסיר את כל הבועות לכוד בתוך התערובת PDMS.
    4. 20 גרם (עבור סעיף 2) או 8 g (עבור סעיף 3) של תערובת prepolymer PDMS על גבי כייר מאסטר (שנעשתה בשלב 1.1) עם התכונות הפוך טופולוגיה הפריסות ערוץ מעוצב ולאחר מכן לחסל בועות ניתן להטביע את החומרים PDMS באמצעות t הוא desiccator (עבור 60 דקות).
    5. עם העובש נושאת את התערובת PDMS בתנור ב 60 מעלות צלזיוס במשך 4 שעות לרפא את בסיס סיליקון נוזלי prepolymer חומרים.
    6. לאחר קירור כשהפחד יחד עם PDMS לטמפרטורת החדר למשך כ 20 דקות, ניתוק PDMS נרפא של כייר עם האזמל, פינצטה.
    7. חייט לשכבה PDMS מנותק כיסוי אזור (כ 6 x 6 ס מ2 בסעיף 2 או 2 x 7.5 ס מ2 עבור סעיף 3) פריסות הערוץ כולו בעזרת אזמל.
    8. ליצור ערוץ גישה יציאות (אינלטס ועודפים) באמצעות אגרוף ביופסיה של 1.5 מ מ קוטר.
      הערה: את המספרים ואת העמדות של פתחי הכניסה, שקעים מעוצבים בהתבסס על תהליכי איכול עבור בדיית ערוצים ספציפיים microfluidic.
    9. שופכים 30 גרם של תערובת prepolymer PDMS לתוך צלחת פטרי ולאחר מכן לחסל בועות ניתן להטביע את החומרים PDMS באמצעות desiccator את (עבור 60 דקות).
    10. לשים את צלחת פטרי נושאת את התערובת PDMS בתנור ב 60 מעלות צלזיוס במשך יותר מ 4 שעות לרפא את החומרים prepolymer נוזלי.
    11. לאחר קירור הפטרי יחד עם PDMS לטמפרטורת החדר למשך כ 20 דקות, לנתק את PDMS נרפא מתוך קערה עם האזמל, פינצטה.
    12. באמצעות אזמל, להתאים את השכבה PDMS מנותק ללא כל תכונות ממדים שווים לאלה של השכבה PDMS הנ ל (כ 6 x 6 ס מ2 בסעיף 2 או 2 x 7.5 ס מ2 עבור סעיף 3).
    13. להפעיל את המשטחים של שתי שכבות PDMS (עשוי בשלבים 1.2.7 ו- 1.2.12) את פריסות ערוץ מעוצב וללא כל התכונות על ידי חשיפת החומרים PDMS העליון כדי חמצן פלזמה במכונת טיפול פני שטח-90 W 40 s.
    14. בונד PDMS 2 שכבות על-ידי הפיכת קשר בין שלהם משטחים שטופלו מיד לאחר ההפעלה משטח של פלזמה חמצן. אז תעזוב את השכבות PDMS בונדד בתנור ב 60 מעלות צלזיוס במשך יותר מ 30 דקות.
      הערה: יש ללא הגבלת זמן העליון על שעזב את השכבות PDMS בונדד בתנור.
    15. לאחר בונדד 2 שכבות PDMS מצונן, לקצץ את החומרים PDMS עודף מן המכשיר מפוברק על מלכודת ניסיוני מאוחר יותר.

2. הגישה בשלב אחד כדי בודה PDMS ערוצים Microfluidic של חלקים שונים

הערה: כדי לאפיין את PDMS רטוב איכול קצב, מכשיר microfluidic עם שכבה אחת וישר ערוץ של צורות מלבניות הוא הציע אותה כדי שהפגיעות תנוצל לזיהוי שיעורי איכול ספציפי התואם הגדרות מסוימות ניסיוני.

  1. ניסיוני אפיון PDMS רטוב תחריט
    1. להכין פתרון etchant על ידי ערבוב טטרה-n-butylammonium פלואוריד (TBAF, פתרון 1 מ' ב- tetrahydrofuran (THF)) עם 1-מתיל-2-pyrrolidinone (NMP) בקצב של v: v = 1:10.
      הערה: NMP הוא מסוגל ביעילות המסת תמלוגים כימי הנגרם על ידי etchants. באופן כללי, חומרים PDMS נפוחות שולית על ידי NMP ולאחר ההתקנים microfluidic PDMS הם עדיין מסוגלים לשמר את הצורה שלהם, אמצעי אחסון, ויסגור את התנאים.
    2. לצייר את etchants TBAF/NMP מעורב לתוך מזרק 10 מ"ל מחובר מחט בוטה נירוסטה (16 גרם).
    3. להגדיר מזרק משאבה כבקר של הנוזלים מונחה לחץ בערוצים.
    4. לחבר את המחטים בוטה מזרקים מלאים הפתרון etchant ליציאה ערוץ של המכשיר הנ ל פשוט ונדריך את היציאה בהתאמה מהשפך אבובים במיכל אשפה, כפי שמוצג באיור1.
    5. הפעל משאבת מזרק נושאת את מזרקים המכיל הפתרון etchant TBAF/NMP מעורב בקצב זרימת µL/min 150 עבור אפיון של PDMS רטוב תחריט.
    6. השתמש בתצוגות מיקרוסקופית שדה בהיר וודא כי הערוץ חרוט לאורך כיוון הזרימה יש רוחב אחיד, כתוצאה מכך לאשר זאת ערבוב יחס של etchants אמצעי האחסון, קצב הזרימה etchant סבירים.
    7. ללכוד את הזמן-סדרת התמונות של הערוץ חתך תחת מיקרוסקופ הפוך עם 4 X הגדלה במהלך PDMS התחריט.
    8. לנתח את התמונות המאוחסנות על-ידי החלת את פונקציית מדידה בסיסיים ניתוח דו-מימדית של התוכנית עיבוד הדמיה כדי לאסוף את רצף מספרים עבור רוחב ערוץ זמן במהלך רטובה התחריט של חומרים PDMS.
    9. להעריך את תעריפי זמן-סדרת איכול באמצעות המשוואה שמוצג באיור 2, אשר הוא חלוקת 50% על שינוי רוחב ערוץ (ΔW / 2) על ידי משך החריטה PDMS (t).
    10. לבצע רגרסיה ליניארית של נקודות נתונים שנאספו כדי להעריך הכוללת שיעור תחריט etchants TBAF/NMP מעורב עם אמצעי האחסון הספציפי ערבוב יחס של 1:10 עבור החומרים PDMS, כפי שמוצג באיור2.
  2. PDMS רציף רטוב איכול עבור בדיית microfluidic ערוצים של מקטעים גיאומטריים שונים
    1. עיצוב סידור של etchant אינלטס פריסת ערוץ PDMS שכבה אחת המגישה המתאימה תצריב תהליכים ברצף, כך יכול להיות מפוברק סוג ערוץ מסוים של צורות חתך הרוחב שונות, כפי שמוצג באיור 3 .
    2. בצע את ההליכים המתוארים צעדים 2.1.1 - 2.1.7 עבור מהגשם PDMS תצריב הגישה.
      הערה: קצב הזרימה מוגדרות μL 50/min.
    3. בזמן etchants TBAF/NMP זורמים, לבחון את הערוצים חרוט תחת מיקרוסקופ כדי לראות אם קיימות בעיות משמעותיות כגון כמות ניכרת של בועות, הנותרים של מספר תמלוגים כימי הנגרם על ידי etchants, דליפת etchants, . או זרם של etchants על בשיפועהכוח...
    4. לצפות את הווריאציה עובי קיר ערוץ microfluidic על ידי מיקרוסקופ הפוך ולאחר זמן את רטובה התחריט כדי להבטיח שהערוץ המתאים גיאומטריות מושגות.

3. העיצוב של מיקסר Microfluidic

הערה: עיצוב של המיקסר microfluidic אשר יכול ביעילות לערבב 2 נוזלים שונים הוכח כאן כדי להציג יישום יתרון של ערוצי microfluidic עם מקטעים שונים.

  1. ייצור של מיקסר microfluidic עם מקטעים בערוץ אחר
    1. להפוך התקן PDMS עם ערוץ microfluidic שכבה אחת של עיצוב המוצג באיור 4 על-ידי העותק המשוכפל ליתוגרפיה רך שהמודעות טכניקה (סעיף 2).
    2. בפריסה ערוץ של שכבה אחת microfluidic ', להציג את הפתרון etchant TBAF/NMP שהוכן על-ידי ביצוע הפרוצדורות שמתואר בשלב 2.1.1 מהנמל מסומן "אאוטלט" בספיקה µL 20/min באיור4.
    3. להתבונן וריאציית עובי קיר של ערוץ microfluidic מתחת למיקרוסקופ, והזמן את רטובה התחריט כדי להבטיח הערוץ המתאים גיאומטריות כמו מיוצג באיור 5 מושגות.
  2. אפיון ניסיוני של מיקסר microfluidic
    1. לאחר בערוץ microfluidic עם מקטעים של צורות שונות דפוס חלופי זה יתממש, משאבת 2 נוזלים שונים כולל פתרון של fluorescein נתרן מלח יש ריכוז µg 50/mL, מים מזוקקים לתוך 2 ערוצים נפרדים ב µL 20/דקה קצב הזרימה.
    2. לקחת פלורסצנטיות תמונות מיקרוסקופ של הערוץ מבט מלמעלה על המיקומים המסומנים כ- A, B, C ו- D תחת מיקרוסקופ הפוכה (4 X הגדלה) עבור המערבלים 2 עם מדים (לפני תחריט) ושונה גיאומטריות סעיפים (לאחר 2 h של SWEP), בהתאמה ( איור 6).
      הערה: התמונות במיקרוסקופ פלורסצנטיות נלקחים בזמן להתרחש תזרימי יציב, בנקודת זמן של 5 דקות, למנות את הרגעים התחלה של ערבוב דרך הערוצים מיקסר.
    3. לנתח את התמונות פלורסנט שנלכדה באמצעות תוכנית עיבוד הדמיה כדי להעריך המתאימה ערבוב מספרים יעילות אשר מוגדרים על-ידי השארית ערבוב (מר, 0.5 = החלקיות, 0 = מעורב באופן מלא) הבאים משוואת27, 28:
      figure-protocol-1
      כאן,
      t הוא הזמן לתחריט,
      L הוא רוחב הערוץ במיקום מסוים של עניין,
      S הוא קו ישר לאורך התעלה במיקום, ו
      אני הוא התפלגות עוצמת קרינה פלואורסצנטית מעל S - t.
    4. להתוות את התפלגות עוצמת קרינה פלואורסצנטית מעל S לאורך התעלה ב העמדות מסומן כ- A, B, C ו- D עבור המערבלים 2 עם מדים (לפני תחריט) ושונה גיאומטריות סעיפים (אחרי שעתיים של SWEP), בהתאמה. מעריכים את מר המתאימים כפי שהיא מתוארת באיור 6.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

לאחרונה, מספר רב של מחקרים נעשו על הזיוף של microfluidic התקנים עם ערוצי סעיפים שונים על ידי משוכפל ליתוגרפיה שהמודעות13,14,15 ו- PDMS תצריב טכניקות17 , 18 , 19 , 20 , 21 , 22. עם זאת, עדיין קיימות מג...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

במהלך העשורים האחרונים, הציע מיקרופלואידיקה מבטיח אמצעי שבאמצעותו ניתן פלטפורמות ניסיוני למחקר ביורפואי כימיכאלים נבנה באופן שיטתי1,2,3,4, 5. הפלטפורמות גם הציגו את היכולות שלהם לחקור תאיים מספר vivo בתוך בתנאים פיזיולוגיים microenvironment via במבחנה תא מחקרים6,7,

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים יש ריהצהל.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים לאשר בתודה את התמיכה סיפקו מאת נבחרת הבריאות מחקר מוסדות (NHRI) בטייוואן תחת חדשני מחקר גרנט (IRG) (EX106-10523EI), את טייוואן משרד המדע והטכנולוגיה (ביותר 104-2218-E-032-004, 104 - 2221 - E-001-015-MY3, 105-2221-E-001-002-MY2, 105-2221-E-032-006, 106-2221-E-032-018-MY2), ופרס האקדמיה Sinica הקריירה פיתוח. המחברים רוצה להודות הנג-Hua Hsu להגהת כתב היד.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
1-מתיל-2-פירולידינוןטדיה, פיירפילד, OHME-1962NMP
10 מ"ל מזרקבקטון-דיקינסון, פרנקלין לייקס, ניו ג'רזי302151
צלחת פטרי 150 מ"מDogger ScienceDP-43151
1H, 1H, 2H, 2H- PerfluorooctyltrichlorosilaneAlfa Aesar, Ward Hill, MAL1660697% סילאן 
4 אינץ' סיליקון בובה רקיקוולמי טכני, טאויואן, טייוואן-אצטון
ECHO כימיקלים, מיאולי, טייוואןAH3102-000000-72EC
AG יישור מסכת חשיפה כפולהM& R Nano Technology, טאויואן, טייוואןAG500-4D-D-V-S-H
ביופסיה אגרוףMiltex, פליינסבורו, ניו ג'רזי33-31
מחט קההJensen Global, סנטה ברברה, קליפורניהמד 16
תחרוט תחמוצת חוצץECHO כימיקלים, מיאולי, טייוואןPH3101-000000-72EC
DesicattorA-VAC Industries, אנהיים, קליפורניה35.10001.01
פלואורסצאין נתרן מי מלחסיגמא-אולדריץ' ושות', סנט לואיס, מיזוריF6300
ImageJהמכונים הלאומיים לבריאות, בת'סדה, MDגרסה 1.51תוכנית עיבוד הדמיה 
מיקרוסקופ פלואורסצנטי הפוך Leica Microsystems, Wetzlar, גרמניהDMI 6000 B
איזופרופיל אלכוהול (IPA)ECHO Chemical, Miaoli, טייוואןCMOS112-00000-72EC
חבילת יישומים של Leica Leica Microsystems GmbHLAS X
MATLABMathWorks, Natick, MAR2015bתכנות להערכת MR
תנור כנסים מכניThermoFisher Scientific, Waltham, MALindberg Blue M MO1450C
מערכת טיפול פלזמהNordson MARCH, Concord CAPX-250טיפול משטח פלזמה חמצן
Polydimehtylsiloxane (PDMS) דאו קורנינג, מידלנד, MISYLGARD 184
צינורות פוליאתילןבקטון-דיקינסון ושות', ספארקס, MD427446PE 205, 10'Spin
CoaterELS Technology, Hsinchu, טייוואןELS 306MA
טון שלילי Photoresist MicroChem, Westborough, MASU-8 2050
מפתח Photoresist בטון שליליMicroChem, Westborough, MAY020100SU-8 מפתח
נוצת להב כירורגית, אוסקה, יפן5005093PDMS משאבת מזרק חיתוך
Chemyx, יוסטון, טקססFusion 400
Tetra-n-butylammonium פלואוריד (TBAF)אלפא אזר, וורד היל, MAA10588

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Tung, Y. -C., et al. Optofluidic Detection for Cellular Phenotyping. Lab on a Chip. 12, 3552-3565 (2012).
  2. Lu, Y., Yang, L., Wei, W., Shi, Q. Microchip-based Single-cell Functional Proteomics for Biomedical Applications. Lab on a Chip. 17, 1250-1263 (2017).
  3. Jensen, K. F., Reizman, B. J., Newman, S. G. Tools for Chemical Synthesis in Microsystems. Lab on a Chip. 14, 3206-3212 (2014).
  4. Chang, C. -W., et al. A Polydimethylsiloxane-polycarbonate Hybrid Microfluidic Device Capable of Generating Perpendicular Chemical and Oxygen Gradients for Cell Culture Studies. Lab on a Chip. 14, 3762-3772 (2014).
  5. Mosadegh, B., et al. Integrated Elastomeric Components for Autonomous Regulation of Sequential and Oscillatory Flow Switching in Microfluidic Devices. Nature Physics. 6, 433-437 (2010).
  6. Choi, S., Park, J. -K. Tuneable Hydrophoretic Separation Using Elastic Deformation of Poly(Dimethylsiloxane). Lab on a Chip. 9, 1962-1965 (2009).
  7. Choi, S., Song, S., Choi, C., Park, J. -K. Microfluidic Self-Sorting of Mammalian Cells to Achieve Cell Cycle Synchrony by Hydrophoresis. Analytical Chemistry. 81, 1964-1968 (2009).
  8. VanDelinder, V., Groisman, A. Separation of Plasma from Whole Human Blood in a Continuous Cross-Flow in a Molded Microfluidic Device. Analytical Chemistry. 78, 3765-3771 (2006).
  9. VanDelinder, V., Groisman, A. Perfusion in Microfluidic Cross-Flow: Separation of White Blood Cells from Whole Blood and Exchange of Medium in a Continuous Flow. Analytical Chemistry. 79, 2023-2030 (2007).
  10. Duffy, D. C., McDonald, J. C., Schueller, O. J., Whitesides, G. M. Rapid Prototyping of Microfluidic Systems in Poly(dimethylsiloxane). Analytical Chemistry. 70 (23), 4974-4984 (1998).
  11. Xia, Y., Whitesides, G. M. Soft Lithography. Annual Review of Material Science. 28, 153-184 (1998).
  12. Mello, A. Plastic Fantastic? Lab on a Chip. 2, 31N-36N (2002).
  13. Choi, S., Park, J. -K. Two-step Photolithography to Fabricate Multilevel Microchannels. Biomicrofluidics. 4, 046503(2010).
  14. Zhong, K., Gao, Y., Li, F., Zhang, Z., Luo, N. Fabrication of PDMS Microlens Array by Digital Maskless Grayscale Lithography and Replica Molding Technique. Optik. 125, 2413-2416 (2013).
  15. Brower, K., White, A. K., Fordyce, P. M. Multi-step Variable Height Photolithography for Valved Multilayer Microfluidic Devices. Journal of Visualized Experiments. (119), e55276(2017).
  16. Lai, D., et al. Simple Multi-level Microchannel Fabrication by Pseudo-grayscale Backside Diffused Light Lithography. RSC Advances. 3, 19467-19473 (2013).
  17. Huh, D., et al. Reconstituting Organ-Level Lung Functions on a Chip. Science. 328, 1662-1668 (2010).
  18. Deng, Y. -L., Juang, Y. -J. Polydimethyl Siloxane Wet Etching for Three-Dimensional Fabrication of Microneedle Array and High-Aspect-Ratio Micropillars. Biomicrofluidics. 8, 026502(2014).
  19. Tung, Y. -C., Kurabayashi, K. Nanoimprinted Strain-controlled Elastomeric Gratings for Optical Wavelength Tuning. Applied Physics Letters. 86, 161113(2005).
  20. Tung, Y. -C., Kurabayashi, K. A Single-Layer PDMS-On-Silicon Hybrid Microactuator with Multi-Axis Out-Of-Plane Motion Capabilities-Part II: Fabrication and Characterization. Journal of Microelectromechanical Systems. 14, 558-566 (2005).
  21. Chen, W., Lam, R. H. W., Fu, J. Photolithographic Surface Micromachining of Polydimethylsiloxane (PDMS). Lab on a Chip. 12, 391-395 (2012).
  22. Balakrisnan, B., Patil, S., Smela, E. Patterning PDMS Using a Combination of Wet and Dry Etching. Journal of Micromechanics and Microengineering. 19, 047002(2009).
  23. Takayama, S., et al. Topographical Micropatterning of Poly(dimethylsiloxane) Using Laminar Flows of Liquids in Capillaries. Advanced Materials. 13, 570-574 (2001).
  24. Friend, J., Yeo, L. Fabrication of Microfluidic Devices Using Polydimethylsiloxane. Biomicrofluidics. 4, 026502(2010).
  25. NANO SU-8 2000 Negative Tone Photoresist formulations 2002-2025. , MicroChem Corporation. Newton, MA. Available from: https://www.seas.upenn.edu/~nanosop/documents/SU8_2002-2025.pdf (2000).
  26. NANO SU-8 2000 Negative Tone Photoresist formulations 2035-2100. , MicroChem Corporation. Newton, MA. Available from: https://www.seas.upenn.edu/~nanosop/documents/SU8_2035-2100.pdf (2000).
  27. Hardt, S., Schönfeld, F. Laminar Mixing in Different Interdigital Micromixers: II. Numerical Simulations. AIChE Journal. 49, 578-584 (2003).
  28. Hessel, V., Löwe, H., Schönfeld, F. Micromixers-A Review on Passive and Active Mixing Principles. Chemical Engineering Science. 60, 2479-2501 (2005).
  29. Damiati, S., Kompella, U., Damiati, S., Kodzius, R. Microfluidic Devices for Drug Delivery Systems and Drug Screening. Genes. 9, 103(2018).
  30. Wang, C. -K., et al. Single Step Sequential Polydimethylsiloxane Wet Etching to Fabricate a Microfluidic Channel with Various Cross-Sectional Geometries. Journal of Micromechanics and Microengineering. 27, 115003(2017).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

PDMSetching PDMSTBAF NMP

מאמרים קשורים