Method Article

תכנון ופיתוח מתאם יישור מסיכת מיקרוסקופ תלת מימדי לייצור התקנים מיקרופלואידיים רב שכבתיים

DOI:

10.3791/61877

⸱

January 25th, 2021

 ,  ,  , 
1Department of Chemical Engineering, Texas Tech University

In This Article

Summary

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

פרויקט זה מאפשר למעבדות קטנות לפתח פלטפורמה קלה לשימוש לייצור מכשירים מיקרופלואידיים מדויקים מרובי שכבות. הפלטפורמה מורכבת מתאם יישור מסכת מיקרוסקופ מודפס תלת מימדי באמצעותו הושגו התקנים מיקרופלואידיים רב שכבתיים עם שגיאות יישור של <10 מיקרומטר.

Abstract

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

פרויקט זה נועד לפתח פלטפורמה קלה לשימוש וחסכונית לייצור מכשירים מיקרופלואידיים מדויקים ורב שכבתיים, שבדרך כלל ניתן להשיג רק באמצעות ציוד יקר בסביבת חדר נקי. החלק המרכזי של הפלטפורמה הוא מתאם יישור מסכת מיקרוסקופ מודפס תלת מימדי (MMAA) התואם למיקרוסקופים אופטיים רגילים ומערכות חשיפה לאור אולטרה סגולות (UV). התהליך הכולל של יצירת ההתקן היה פשוט בהרבה בגלל העבודה שנעשתה כדי למטב את עיצוב ההתקן. התהליך כרוך במציאת הממדים המתאימים לציוד הזמין במעבדה והדפסת תלת-ממד של MMAA עם המפרטים הממוטבים. תוצאות הניסוי מראות כי MMAA ממוטב תוכנן ומיוצר על ידי הדפסה 3D ביצועים טובים עם מיקרוסקופ משותף ומערכת חשיפה לאור. באמצעות תבנית מאסטר שהוכנה על ידי MMAA בהדפסה תלת-ממדית, ההתקנים המיקרופלואידיים המתקבלים עם מבנים רב שכבתיים מכילים שגיאות יישור של <10 מיקרומטר, אשר מספיק עבור שבבים נפוצים. למרות ששגיאת אנוש באמצעות הובלת המכשיר למערכת החשיפה לאור UV עלולה לגרום לשגיאות ייצור גדולות יותר, השגיאות המינימליות שהושגו במחקר זה ניתנות להשגה עם תרגול וטיפול. יתר על כן, ניתן להתאים אישית את MMAA כך שיתאים לכל מיקרוסקופ ומערכת חשיפה לקרינת UV על ידי ביצוע שינויים בקובץ הדוגמנות במערכת ההדפסה התלת-ממדית. פרויקט זה מספק מעבדות קטנות יותר עם כלי מחקר שימושי כפי שהוא דורש רק את השימוש בציוד כי הוא בדרך כלל כבר זמין למעבדות המייצרות ולהשתמש במכשירים microfluidic. הפרוטוקול המפורט הבא מתאר את העיצוב ואת תהליך ההדפסה בתלת-ממד עבור MMAA. בנוסף, השלבים להשגת תבנית מאסטר רב שכבתית באמצעות MMAA והפקת שבבים מיקרופלואידיים פולי (דימתילסילוקסן) (PDMS) מתוארים גם כאן.

Introduction

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

תחום מפותח ומבטיח במחקר הנדסי הוא מיקרו-פיכחון בגלל המרחב העצום של יישומים המעסיקים פלטפורמות מיקרופלואידיות. Microfabrication הוא תהליך שבו מבנים מיוצרים עם תכונות בגודל מיקרומטר או קטן יותר באמצעות תרכובות כימיות שונות. ככל שהתפתח מחקר מיקרופלואידי במהלך 30 השנים האחרונות, ליטוגרפיה רכה הפכה לטכניקת המיקרו-פיבריות הפופולרית ביותר שבאמצעותה ניתן לייצר שבבים העשויים מפולי (דימתילסילוקסן) (PDMS) או חומרים דומים. שבבים אלה שימשו באופן נרחב למזעור שיטותמעבדהנפוצות 1,2,3,4 והפכו לכלי מחקר רביעוצמה עבור מהנדסים לחקות תהליכיתגובה 5,6,7, מנגנוני תגובה מחקר, ולחקות איברים שנמצאו בגוף האדם במבחנה (למשל, איבר על שבב)8,9,10. עם זאת, ככל שהמורכבות של היישום גדלה, אופייני כי עיצוב מכשיר מיקרופלואידי מורכב יותר מאפשר שכפול טוב יותר של מערכת החיים האמיתיים שהוא נועד לחקות.

הליך הליתוגרפיה הרכה הבסיסית כרוך בציפוי מצע בחומר פוטוארסיסטי והצבת מסכת פוטו מעל המצע המצופה לפני חשיפת המצע לאור UV11. מסכת הצילום כוללת אזורים שקופים המחקים את התבנית הרצויה של ערוצי ההתקן המיקרופלואידיים. כאשר חושפים את המצע המצופה לאור UV, האזורים השקופים מאפשרים לאור UV לחדור דרך מסכת הצילום, מה שגורם לפוטורסיסט להיות מוצלב. לאחר שלב החשיפה, הפוטורסיסט הלא מקושר נשטף באמצעות מפתח, ומשאיר מבנים מוצקים עם התבנית המיועדת. ככל שהמורכבות של המכשירים המיקרופלואידיים גדלה, הם דורשים בנייה מרובת שכבות עם ממדים מדויקים ביותר. תהליך המיקרו-פייברציה הרב שכבתית קשה הרבה יותר בהשוואה למיקרו-פייברציה חד שכבתית.

מיקרו-פייבר רב שכבתי דורש יישור מדויק של תכונות השכבה הראשונה עם העיצובים במסכה השנייה. בדרך כלל, תהליך זה מתבצע באמצעות קשת מסכה מסחרית, שהיא יקרה ודורש הכשרה להפעלת המכונות. לכן, התהליך של microfabrication multilayer הוא בדרך כלל בלתי מושג עבור מעבדות קטנות יותר כי חסרים את הכספים או זמן עבור מאמצים כאלה. בעוד כמה קשתות מסכה מותאמות אישית אחרות פותחו, מערכות אלה דורשות לעתים קרובות רכישה והרכבה של חלקים רבים ושונים ועדיין יכולות להיות מורכבות למדי12,13,14. זה לא רק יקר עבור מעבדות קטנות יותר, אלא גם דורש זמן והכשרה כדי לבנות, להבין, ולהשתמש במערכת. מיישר המסכות המפורט במאמר זה ביקש להקל על בעיות אלה מכיוון שאין צורך ברכישת ציוד נוסף, אלא רק דורש ציוד שבדרך כלל כבר קיים במעבדות המייצרות ומשתמשות במכשירים מיקרופלואידיים. בנוסף, קשת המסכות מפוברקת על ידי הדפסה בתלת-ממד, שעם ההתקדמות האחרונה של טכנולוגיית ההדפסה בתלת-ממד, הפכה לזמינה לרוב המעבדות והאוניברסיטאות בעלות סבירה.

הפרוטוקול המפורט במאמר זה נועד ליצור קשת מסיכה חלופית חסכונית וקלה להפעלה. מיישר המסכות המפורט כאן יכול להפוך את המיקרו-פייברציה הרב שכבתית לאפשרית למעבדות מחקר ללא מתקני ייצור קונבנציונליים. באמצעות מתאם יישור מסכת המיקרוסקופ (MMAA), ניתן להשיג שבבים פונקציונליים עם תכונות מורכבות באמצעות מקור אור UV רגיל, מיקרוסקופ אופטי וציוד מעבדה משותף. התוצאות מראות כי MMAA מבצע היטב עם מערכת לדוגמה באמצעות מיקרוסקופ זקוף תיבת חשיפה לאור UV. MMAA המיוצר באמצעות תהליך ההדפסה 3D שימש לרכישת תבנית מאסטר bilayer של התקן microfluidic הרינגבון עם שגיאות יישור מינימליות. באמצעות תבנית האב מפוברקת עם MMAA מודפס 3D, התקנים microfluidic הוכנו עם מבנים רב שכבתיים המכיל שגיאות יישור של <10 מיקרומטר. שגיאת היישור של <10 מיקרומטר היא מינימלית מספיק כדי לא לעכב את היישום של המכשיר microfluidic.

בנוסף, היישור המוצלח של תבנית מאסטר ארבע שכבות המיוצר באמצעות MMAA אושר, ושגיאות יישור נקבעו להיות <10 מיקרומטר. הפונקציונליות של ההתקן microfluidic ושגיאות יישור מינימלי לאמת את היישום המוצלח של MMAA ביצירת התקנים microfluidic רב שכבתי. ניתן להתאים אישית את MMAA כך שיתאים לכל מיקרוסקופ ומערכת חשיפה לקרינת UV על-ידי ביצוע שינויים קלים בקובץ במדפסת תלת-ממד. הפרוטוקול הבא מתאר את השלבים הדרושים להתאמה עדינה של MMAA כך שתתאים לציוד הזמין בכל מעבדה ולהדפיס בתלת-ממד את ה- MMAA עם המפרטים הנדרשים. בנוסף, הפרוטוקול מפרט כיצד לפתח תבנית מאסטר רב שכבתית באמצעות המערכת ולאחר מכן לייצר התקנים microfluidic PDMS באמצעות עובש מאסטר. יצירת עובש מאסטר ושבבים מיקרופלואידיים מאפשרת למשתמש לבדוק את האפקטיביות של המערכת.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

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

1. עיצוב MMAA

  1. השג את מידות המגש של מערכת פליטת אור UV הזמינה כגבול העליון למידות של מחזיק הוופל (או יחידת החשיפה לקרינת UV) המוצגים באיור 1. כפי שמוצג באיור 2A, מדוד את הקוטר (ד) של השוליים המעגליים הפנימיים, את הגובה הפנימי (h) של מגש פליטת האור UV, את הרוחב הכולל (w) ואת האורך (l) של המגש.
    הערה: כדוגמה, מערכת החשיפה לאור UV הזמינה הייתה בעלת מידות מגש פנימיות של 5 אינץ' (") x 5 אינץ' x 0.25 אינץ' עם חיתוך מעגלי בגודל 4 אינץ'. הממדים של MMAA תוכננו אז להיות לא גדולים יותר מממדי המגש הפנימי כדי להתאים כראוי ולשבת שטוח בתוך המגש של המערכת כפי שמוצג באיור 2B. ראו איור 3 לקבלת החלקים המודפסים בתלת-ממד של ה-MMAA: רקיק סיליקון מצופה פוטו-ארסיסט ומהדק כדי לתקן את ההתקנה למיקרוסקופ.
  2. מדוד את האורך בין הברגים בשלב המיקרוסקופ הזקוף הזמין שמחזיק את מחזיק השקופית במקומו. בנוסף, למדוד את רוחב הברגים. החל ממדים אלה כדי להתאים אישית את המחזיק המגנטי (איור 1) כדי להתאים למיקרוסקופ הזמין כדי לאפשר קיבוע קל ומדויק של MMAA למיקרוסקופ (איור 4A).
  3. באמצעות יישום עיצוב מחשב זמין, התאם אישית את מחזיק הוופל ואת מחבר המיקרוסקופ המגנטי כך שיתאים לממדים הנמדדים. עצב את הגובה, הרוחב והאורך של מחזיק הוופל כך שיהיו לא גדולים מהגובה (h), הרוחב (w) והאורך (l) של המגש של מערכת פליטת האור UV. בנוסף, כלול את החתך המעגלי בתחתית מחזיק הוופל בקוטר זהה (ד) למגש של מערכת פליטת האור UV. צור קבצי STL או CAD עבור שתי החלקים של MMAA שישמשו להדפסה תלת-ממדית של ההתקן (ראה חומר משלים).

2.3D הדפסת MMAA

  1. העלה את קבצי STL או CAD שנוצרו לתוכנת הדפסת התלת-ממד הזמינה. הדפס בתלת-ממד את שני החלקים של ה-MMAA על-ידי ביצוע ההליך המתאים עבור התהליך והמדפסת בתלת-ממד בהם נעשה שימוש. השלם את החלקים על ידי ביצוע כל השלבים הנדרשים לאחר ההדפסה (למשל, הסרת חומר תמיכה, הסרת שרף לא נצבר, שלבי כביסה או ריפוי נוספים). לחלופין, השתמש במתקן הדפסה תלת-ממדי זמין כדי להדפיס ולהשלים את החלקים המעוצבים במקום אחר.
  2. ודאו שמחזיק הוופל מתאים היטב ויושב שטוח בתוך המגש של מערכת החשיפה הזמינה לאור UV(איור 2B). בנוסף, ודאו כי מחבר המיקרוסקופ מחובר לשלב המיקרוסקופ וניתן להזיזו בקלות באמצעות הכפתורים השולטים במיקומים x ו- y של שלב המיקרוסקופ (איור 4A).
  3. לאחר השלמת החלקים, הכנס ותקן את המגנטים למחזיק הוופל ומהדק המיקרוסקופ (איור 3A), באמצעות דבק-על או כל חומר תיקון אחר. אפשר לדבק להתייבש לפני בדיקת המערכת.
    הערה: אם תרצה, ניתן להדפיס תחילה פריט פרוטיפ באמצעות מדפסת תלת-ממד של מידול תצהיר מותך (FDM) כדי לחסוך משאבים וכסף15. לאחר מכן ניתן להעריך פרוטיפ זה להתאמה מדויקת לציוד הזמין, ולאחר מכן ניתן לשנות את העיצוב, במידת הצורך. לאחר מכן ניתן להדפיס את ההתקן הסופי באמצעות תהליך מדויק יותר (לדוגמה, Stereolithography) לדיוק טוב יותר. ניתן גם להדפיס את ההתקן הסופי בגימור שקוף לשימוש מיטבי מתחת למיקרוסקופ.

3. ניסויים של MMAA

  1. עיצוב והדפסה של מסכות צילום של התקן מיקרופלואידי עם סמני יישור
    1. השתמש ביישום עיצוב מחשב כדי לעצב מסכות צילום עבור ההתקן המיקרופלואידי הדו-שכבתי הרצוי.
    2. כלול מבנים נוספים בצד של מבני ערוץ ההתקן המיקרופלואידיים שישמשו כסמני יישור (קרוב יותר לקצה תבנית הצילום/תבנית הראשית) כפי שמוצג באיור 5A,B. ודא שיש סמן יישור אחד בכל צד של ההתקן המיקרופלואידי (בסך הכל ארבעה לפחות). בנוסף, ודא מסכת הצילום מכילה קצה ישר שיכול ליישר בצורה מושלמת עם הקצה הישר של רקיק הסיליקון.
      הערה: המורכבות הגבוהה יותר של מבנה סמן היישור תאפשר דיוק יישור גדול יותר של השכבות הנוספות. לפחות, מבנה צולב פשוט עם מדידות של 1 מ"מ x 1 מ"מ יש להשתמש(איור 6A). דוגמה לסמני היישור ניתן לראות בפינות ובקצה האמצעי התחתון של איור 5A,B, המתארים את מסכות הצילום בשכבה הראשונה והשנייה המשמשות ליצירת תבנית אב דו-שכבתית.
    3. הדפס את מסכות הצילום באמצעות ספק מסחרי או באמצעות מתקנים נגישים אחרים
  2. יצירת תבנית אמן bilayer באמצעות MMAA (פוטוליטוגרפיה)
    1. באמצעות טכניקות פוטוליטוגרפיה סטנדרטיות והוראות יצרן הפוטורסיסט, צרו את השכבה הראשונה של תבנית האב באמצעות מסכת הצילום הראשונה של השכבה16. השתמש בוופל סיליקון בגודל "4 עם הפוטורסיסט המתאים (כלומר, SU-8) כדי ליצור את עובי השכבה הרצוי. ודאו שעובי השכבה הראשונה גדול מהשכבות הבאות לזיהוי קל של סמני היישור.
    2. השתמש בעט סימון בצבע בהיר (למשל זהב) כדי לצבוע את סמני היישור של השכבה הראשונה בכל ארבעת הצדדים.
    3. באמצעות ההוראות של יצרן פוטורסיסט, ליזום את השכבה השנייה של עובש מאסטר על ידי ספין ציפוי photoresist על רקיק וביצוע אפייהרכה 16. הכנס את הוופל המצולף למחזיק הופל של MMAA (איור 3B) ותקן את הוופל המצופה ל- MMAA באמצעות סרט הדבקה.
    4. חברו את מחזיק הופל למיקרוסקופ הזקוף הזמין באמצעות מחבר המיקרוסקופ המגנטי(איור 4A). הזז את המיקום של MMAA באמצעות ידיות ה- x ו- y של שלב המיקרוסקופ עד שאחד מסומני היישור הצבעוניים על הוופל מוצג דרך עדשת המיקרוסקופ.
    5. הכניסו את מסכת הצילום בשכבה השנייה למחזיק הוופל, מעל הוופל המצולם(איור 3C). ודא שניתן לראות חלקית את סמני היישור הצבעוניים של השכבה הראשונה דרך סמני היישור במסכה.
    6. חבר את מסכת הצילום להרמת מספריים (הידועה גם כשקע תמיכה) דרך אחת התחיכים הצדדיים(איור 4B)עם סרט הדבקה. השתמשו בהרמת המספריים כדי להתאים את מיקום ה-z-כיוון של מסכת הצילום עד שהיא מונחת ממש מעל הוופל המצולם(איור 3C).
      הערה: הרמת המספריים מאפשרת התאמה עדינה של מיקום z של מסכת הצילום, שכן ניתן להשתמש במעלית המספריים כדי להזיז את מיקום מסכת הצילום המצורפת לכיוון z.
    7. תוך שמירה על מסכת הצילום דוממת, הסתכל דרך עדשת המיקרוסקופ וזיהה את סמני היישור הצבעוניים של השכבה הראשונה מתחת לסמני היישור של מסכת הצילום. השתמש במידיות ה- x וה- y של שלב המיקרוסקופ כדי להזיז את המיקום של ה- MMAA (איור 4D). התאם את המיקום של MMAA עד שסמן היישור על מסכת הצילום יונח על גבי סמן היישור הצבעוני בשכבה הראשונה (איור 6A,B) על-ידי התבוננות במיקום סמני היישור דרך עדשת המיקרוסקופ.
    8. יש למרוח בזהירות כוח קל על מסכת הצילום ולהשתמש בקלטת כדי לאבטח את מסכת הצילום במקום על גבי הוופל המצופה. נתק את מסכת הצילום ממעלית המספריים. ודא שכל ארבעת סמני היישור במסכת הצילום תואמים את ארבעת סמני היישור בשכבה הראשונה.
    9. לאחר היישור מושגת, בזהירות לנתק את מחזיק רקיק משלב המיקרוסקופ. הכנס את צלחת הזכוכית העליונה מעל הוופל והמסכה כדי להקטין את הפער בין שתי החלקים(איור 1). מקם את כל מחזיק הוופל במערכת החשיפה הזמינה לאור UV כפי שמוצג באיור 4E. חשוף את השכבה השנייה עבור הזמן המתאים ועוצמת האור כמתואר בהוראות היצרן photoresist16.
    10. הסר את מחזיק הוופל ממערכת החשיפה לאור UV. מוציאים את הוופל המצולף ממחזיק הוופל ומנתקים את מסכת הצילום מהופל. להשלים את העיבוד של השכבה השנייה (למשל, לאחר אפייה, פיתוח, לשטוף ולייבש) לפי ההוראות של יצרן photoresist16.
      הערה: הספין-ציפוי המדויק, האפייה הרכה, החשיפה, האפייה והתנאים המתפתחים (זמן, טמפרטורה) ישתנו בהתאם לפוטורסיסט המשמש ולעובי השכבה הרצוי. התנאים בפועל והליך פוטוליתוגרפיה מדויק צריך להתבסס על ההוראות של יצרן photoresist.
  3. הכנת מכשיר מיקרופלואידי באמצעות תבנית המאסטר (ליטוגרפיה רכה)
    1. לאחזר את התבנית הראשית ולאבטח אותו באמצע צלחת פטרי פלסטיק 150 מ"מ x 15 מ"מ עם סרט הדבקה.
    2. הכן ~15-20 גרם של PDMS בהתבסס על הוראות היצרן. מניחים את ה- PDMS בתא ואקום או מניחים לו לנוח עד ללא בועות. יוצקים את ה-PDMS לצלחת הפטרי המכילה את התבנית הראשית.
    3. תן צלחת פטרי עם עובש מאסטר לנוח על השיש עד PDMS הוא ללא כל בועות. מניחים את צלחת הפטרי בתנור ב 65 °C (65 °F) עד PDMS נרפא לחלוטין (לפחות 3 שעות).
    4. חותכים את PDMS כדי לחשוף את מבני המיקרו-ערוצים. חותכים את ה- PDMS סביב מבני המיקרו-ערוצים לשבבים נפרדים ויוצרים את חורי הכניסה והשקע עבור ההתקן המיקרופלואידי. השתמשו בסרט כדי להסיר בעדינות חלקיקים קטנים שעלולים לשכב על משטח ה-PDMS.
    5. השלם את ייצור השבבים על ידי מליטה של שבב PDMS ל- PDMS או שקופית מיקרוסקופ על ידי טיפול בפלזמה בשבב PDMS והמצע הנוסף.
  4. קביעת שגיאת היישור
    1. אחזרו את תבנית הבסיס והשתמשו במיקרוסקופ הזקוף כדי לקבוע את מרחק הפער (שגיאת יישור) בין השכבה הראשונה לשכבה השנייה. עשו זאת פשוט על ידי מדידת המרחק שבו השכבה השנייה מוזזת ומזוהה לא נכונה מהשכבה הראשונה במבני המיקרו-אנל (ראו איור 5D לדוגמה של מרחק רווח מדוד).
    2. השתמש במיקרוסקופ הזקוף כדי לקבוע אם שבב PDMS מכיל קירות ערוץ ישרים עם קצוות התקן ברורים. בנוסף, בדוק את שבב PDMS לאיתור פגמים אפשריים שעלולים לעכב את פונקציונליות ההתקן.
      הערה: ייתכן שיהיה צורך לחזור על ייצור תבנית האב (מקטעים 3.2 ו- 3.3) כדי להשיג שגיאת יישור נמוכה יותר. תרגול חוזר באמצעות MMAA מוצג כדי לשפר את היכולת של המשתמש ליצור תבנית אב מיושרת היטב. בנוסף, ניתן להשיג תמונות על-ידי סריקת מיקרוסקופיית אלקטרונים (SEM) (איור 7) כדי לאשר את שגיאת היישור.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

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

באמצעות אופטימיזציה ושימוש של MMAA (איור 1), תבניותמאסטר רב שכבתיות עם שגיאת יישור מינימלית היו מפוברקות. ה-MMAA הסופי מפוברק באמצעות תהליך ייצור חוטים מותך (FFF) 3D -printing (איור 2). תהליך FFF מעניק דיוק מוגבר עבור ממדי ההתקן הרצויים. ה-MMAA מורכב משני חלקים עיקריים(איור 3):החלק הבסיסי והמהדק המותאם אישית. חלק הבסיס מורכב מיחידת החשיפה לקרינת UV, המשמשת כמחזיק רקיק. יחידת החשיפה לקרינת UV מאפשרת יישור נכון של מסכת הצילום וופל הסי...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

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

הפרוטוקול הנ"ל מתאר את ההליך להדפסת 3D MMAA ושימוש במערכת ליצירת תבנית אב מדויקת, רב שכבתית, מיקרופלואידית. למרות שההתקן קל לשימוש, ישנם שלבים קריטיים בפרוטוקול הדורשים תרגול וטיפול כדי להבטיח יישור נכון של שכבות תבנית הבסיס. הצעד הקריטי הראשון הוא העיצוב של MMAA. זה חיוני בעת תכנון MMAA כדי לקבוע את המדידות המדויקות עבור המכשיר שיאפשר התאמה נכונה בתוך מערכת חשיפה לאור UV. אי התאמה של המכשיר עלולה לגרום לחשיפה לא אחידה לאור UV, אשר יכול ליצור עיוותים של תכונות עובש מאסטר. השלב הקריטי השני הוא לנקוט זהירות בעת יישור השכבו...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

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

למחברים אין מה לחשוף.

Acknowledgements

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

המחברים רוצים להכיר את המרכז לחוויות תואר ראשון טרנספורמטיבי מאוניברסיטת טקסס טק למתן מימון לפרויקט זה. המחברים גם רוצים להכיר בתמיכת המחלקה להנדסה כימית באוניברסיטת טקסס טק.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
אקרילוניטריל בוטאדיאן סטירן (ABS), נימההמסופקת על ידי מתקן הדפסת התלת מימד של אוניברסיטת טקסס
טק BX53, מיקרוסקופ זקוףאולימפוס
טופס 2, מדפסת תלת מימד סטריאוליתוגרפיהFormlabs
בוחש פלטה חמה מתקדםVWR97042-642
אלכוהול איזופרויל, 70% (v/v)VWRBDH7999-4
שארפיסמן בצבע בהיר
, 3 מ"מ x 3 מ"מWOTOYASIN #:
ערכת אלסטומר סיליקון B075PLVW8W SYLGARD 184
, 150 מ"מ x 15 מ"מVWR25384-326
מסכות צילום מודפסותCAD/Art Services, Inc.
שקע תמיכה מאלומיניום - 8 אינץ' x 8 אינץ', מעלית מספרייםVWR12620-904
רקיק אוניברסיטתרקיק סיליקון452
נתרן הידרוקסידVWR
סוניקציה אמבטברנסוןCPX3800H
ציפוי ספיןLaurell Technologies Corporationדגם WS-650MZ-23NPPB
STRATASYS SR-30MakerBot Industries, LLCSR-30חומר תמיכה נמס להדפסת תלת מימד
Stratasys uPrint SE מדפסת תלת מימדטכנולוגיה בעזרת מחשב, LLC
SU-8 50KayakuY131269 0500L1GL
SU-8 100KayakuY131273 0500L1GL
SU-8 מפתחKayakuY020100 4000L1PE
דבקדבק גורילה
טריכלורו (1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silaneSigma-Aldrich448931-10G
קלטתסקוטש
תאי ריפוי UVFH-CU-01
UV-KUB2, תיבת חשיפה לאור UVKloeUV-KUB2
להדפסת תלת מימד מגנטים צלחת פטרי DOW 4019862סופר ריפוי בצורת ,

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Betancourt, T., Brannon-Peppas, L. Micro- and nanofabrication methods in nanotechnological medical and pharmaceutical devices. International Journal of Nanomedicine. 1 (4), 483-495 (2006).
  2. Wheeler, A. R., et al. Microfluidic device for single-cell analysis. Analytical Chemistry. 75 (14), 3581-3586 (2003).
  3. Kong, D. S., Carr, P. A., Chen, L., Zhang, S., Jacobson, J. M. Parallel gene synthesis in a microfluidic device. Nucleic Acids Research. 35 (8), 61(2007).
  4. Yang, M., Li, C. -W., Yang, J. Cell docking and on-chip monitoring of cellular reactions with a controlled concentration gradient on a microfluidic device. Analytical Chemistry. 74 (16), 3991-4001 (2002).
  5. Keles, H., et al. Development of a robust and reusable microreactor employing laser based mid-IR chemical imaging for the automated quantification of reaction kinetics. Organic Process Research & Development. 21 (11), 1761-1768 (2017).
  6. Losey, M. W., Jackman, R. J., Firebaugh, S. L., Schmidt, M. A., Jensen, K. F. Design and fabrication of microfluidic devices for multiphase mixing and reaction. Journal of Microelectromechanical Systems. 11 (6), 709-717 (2002).
  7. Kobayashi, J., et al. A microfluidic device for conducting gas-liquid-solid hydrogenation reactions. Science. 304 (5675), 1305-1308 (2004).
  8. Shuler, M. L. Advances in organ-, body-, and disease-on-a-chip systems. Lab on a Chip. 19 (1), 9-10 (2019).
  9. Kimura, H., Sakai, Y., Fujii, T. Organ/body-on-a-chip based on microfluidic technology for drug discovery. Drug Metabolism and Pharmacokinetics. 33 (1), 43-48 (2018).
  10. Lee, H., et al. A pumpless Multi-Organ-on-a-Chip (MOC) combined with a Pharmacokinetic-Pharmacodynamic (PK-PD) model. Biotechnology and Bioengineering. 114 (2), 432-443 (2017).
  11. Kang, S. -W. Application of soft lithography for nano functional devices. Lithography. Wang, M. , IntechOpen. 403-426 (2010).
  12. Challa, P. K., Kartanas, T., Charmet, J., Knowles, T. P. J. Microfluidic devices fabricated using fast wafer-scale LED-lithography patterning. Biomicrofluidics. 11, 014113(2017).
  13. Li, X., et al. Desktop aligner for fabrication of multilayer microfluidic devices. Review of Scientific Instruments. 86 (7), 075008(2015).
  14. Pham, Q. L., Tong, N. -A. N., Mathew, A., Voronov, R. S. A compact low-cost low-maintenance open architecture mask aligner for fabrication of multilayer microfluidics devices. Biomicrofluidics. 12 (4), 044119(2018).
  15. Ravi, T., Ranganathan, R. Topology and build path optimization for reducing cost in FDM uPrint SE. Advances in Additive Manufacturing and Joining. Shunmugam, M. S., Kanthababu, M. , Springer. Singapore. 189-198 (2019).
  16. SU-8 Permanent Negative Epoxy Photoresist. Kayaku Advanced Materials. , Available from: https://kayakuam.com/wp-content/uploads/2020/09/KAM-SU-8-50-100-Datasheet-9.3.20-Final.pdf (2020).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

3D Printed Microscope Mask Alignment AdapterMultilayer Microfluidic Device FabricationUV Light Exposure SystemOptical Microscope AlignmentSU 8 Master MoldPDMS Microfluidic ChipsWafer Holder CustomizationMagnetic Microscope FastenerPhoto Mask AlignmentHerringbone Pattern Microfluidics

Related Articles