שבבי microfluidic מבוקרת עם מערכים Microvalve אלסטומרי

מיקרופלואידיקה מציעה לביולוגים של התאים, את הטכנולוגיה לבצע ניסויים בתפוקה גבוהה שבהם נדרש טיפול מדויק בנוזלים. היי, אני נין צ'ן לי ממעבדת פולק במחלקה לביו-הנדסה, אוניברסיטת וושינגטון. היום אני הולך להראות לך כיצד להכין טיפים מיקרופלואידיים הנשלטים על ידי מערך שסתומים מיקרו PDMS.

המכשיר מורכב משלוש שכבות. השכבה הראשונה היא שכבת הנוזל המכילה תאי מיקרו בגדלים שונים, והשכבה השנייה היא שכבת הבקרה המכילה תעלות בין שתי השכבות. יש קרום PMS דק בגלל ההידרופוביות והתאימות של PMS.

הממברנה אוטמת כנגד הזרע שלה, לכן בודדו את תאי הנוזלים זה מזה. אם אנו מפעילים שואבי אבק דרך תעלות הבקרה, קרום ה-PDMS יכול להסיט ולקשר את תאי הנוזל שבודדו בעבר. היום אני הולך להראות לכם מערבל מקביל המאפשר לערבב נפחי תת-ננוליטר של תמיסות aqui ביחסי ערבוב שונים.

ואז צעד חד מהמעבדה שלנו הולך להראות לכם מערכת מיקרופלואידית משולבת המאפשרת להעשיר פתרונות מרובים בתרביות תאים. בואו נתחיל. כאן אני מראה לך מאסטר עם תכונות פרק כף היד של A SUH על גבי פרוסת סיליקון.

המאסטר נוצר על פי נהלי צילום SUH סטנדרטיים של מאסטרים אלה. אנו יכולים ליצור העתקים של PDMS שוב ושוב. כדי להקל על שחרור PDMS מהמאסטרים, עלינו תחילה להגדיר את המאסטר.

בדרך כלל אנו משתמשים במזונות F מכיוון שאנו עובדים עם האי פלורנס, אני מכניס תחילה את הוופל לתוך הטור ומכניס את טיפות היער ואז סוגר את תא ההחלקה על השולחן, מפעיל את הוואקום, משאיר את הוואקום למשך 1, 2, 3 דקות ואז סוגר את הוואקום. תן להתאדות במשך חצי שעה ואז קח את טיפת הגל. לפני העתק MOD PDMS, עלינו לערבב תחילה מראש PDMS קדם פולימר וחומרי ריפוי ביחס של 10 לאחד.

אז אני שוקל פולימר מקדים של 31 גרם ואז שוקל את חומרי הריפוי עבור 3.1 גרם ומערבב אותם היטב במשך חמש דקות. המוצר המוגמר בחן את זה. לאחר מכן הכנסתי לחום צפוף כדי לנטרל את ה-PS למשך חמש עד 10 דקות עד שהוא מתבהר.

בזמן ההמתנה לתסמונת קדם-וסתית, אני יכולה להדביק צינורות סיליקון על אזור שכבת הבקרה. אנו בוחרים בצינורות סיליקון מכיוון שמדובר באותו רכיב של PMS, כך שבהמשך ניתן להטמיע אותו במכשיר וליצור אטימה אטומה ונוזלית. עכשיו אני מוסיף מעט מלט דבק D על קצה חתיכת צינור הסיליקון הקטנה ולוחץ אותו על אזור הכניסה של המאסטר.

אז כדי שהצינורות לא יהיו רחוקים מעל המגברים של צינורות הסיליקון האלה צריכים להיות שטוחים מאוד כשאתה חותך ואתה לא שם יותר מדי דבק מעל, מעליו, הסבר בדיוק איך אתה לוחץ על הדבק. אז בואו נראה. אזורים נוצרים הן על האוורור והן על המכסה.

עכשיו פותח ה-PS. אני אשפוך PS על גבי המאסטר. הקפד למשוך PGAs המקיפים את הצינורות.

עכשיו אני שופך על המאסטר השני שיש לו את תכונות השכבה הנוזלית. לאחר ששפכו PS למאסטרים, הם צריכים להיות שוב בבעיטת האבק למשך חמש עד 10 דקות. לאחר הבעבוע, אנו מרפאים PMS בתנור בחום של 65 עד 70 מעלות משעה עד 24 שעות.

אוקיי, נהדר. לאחר שעתיים, ה-PMS נרפא. כעת חתכנו את מכשיר ה- PMS מהמאסטר SU ותקופה של שכבת הבקרה.

במצב הצינורות פנימה, אנו מסירים את הדבק מאזורי הכניסה. במכשירים שלנו. אזורי כניסה נוצרים הן בשלוש שכבות והן בשכבות בקרה, אך אנו מעבירים את צינורות הסיליקון רק לשכבה אחת.

לדוגמה, כאן רק בשכבת הבקרה. כדי ליצור גישה לשכבת הנוזל, אנו יכולים לנקב את הממברנה מתחת לצינורות הסיליקון כדי ליצור גישה. אז אנחנו, אנחנו יכולים לגשת לכל המכשירים האלה מלמעלה כך שיהיה קל יותר לבצע מיקרוסקופ מיקרופון על סטריאוסקופ ועל המיקרוסקופ ההפוך המסורתי.

עכשיו אנחנו נכנסים לחדר C. כדי להכין ממברנות CTM S, אני הולך להראות לך לסובב את ממברנת ה-PDFs באמצעות ספינר ההתקדמות. לפני שהנחתי את הוופל על החלק העליון של בדיקת הוופלים, כיסיתי את הכדור בגרף הפלסטיק והנחתי את מגבת הנייר מתחתיו לניקוי קל של בלגן נקי לאחר מכן.

אז אם זה הושלם סופית, בדיוק כמו שעשינו עם המאסטרים קודם, לאחר ניקוי הוואקום, אני מחלק כשני מיליליטר של מונית ה-PMS הבאה על גבי פרוסת הסיליקון כי אנחנו רוצים שיהיה לנו ממברנה של 11 עד 12 מיקרון שישה, הוופל יסתובב ב-7,000 RTM למשך 20 שניות זה מתחיל ועכשיו הייתי אומר משהו כמו, אז הנה אתה יכול לראות את הפרוסה מסתובבת. נסובב אותו, כמה זמן לאחר הסיבוב, הנחנו את הברזל על הפלטה החמה בחום של 85 מעלות למשך ארבע דקות. כעת קרום ה-PDMS נרפא.

לאחר מכן אנו מחמצנים את קרום P DM S ואת שכבת הבקרה בתנור פלזמה. אנו משפיעים על כוח הפלטינה ב-75% ומשתמשים בלחץ החמצן של השור של 30 PSI ושיעור השפעת של חמש. תמיד ניתן להתאים את הפרמטרים הללו בהתאם ליישומים שונים.

הפעל את השיניים, הפעל את הפלזמה למשך 30 שניות. כעת הניחו את שכבת הבקרה על גבי הממברנה. הביאו אותם למגע תוך מספר דקות, שכבת הבקרה תידבק לקרום.

לאחר מספר דקות, הסר את שכבת הבקרה עם הממברנה. אוקיי, עכשיו אנחנו מוכנים ליישר את שכבת הבקרה לברור לחלוטין. מכיוון שאנחנו כבר לא בחדר הנקי, אנו משתמשים בקצה הסקוטש כדי להסיר את האבק על השקוף לחלוטין.

עלינו גם להסיר קרום מאזור הכניסה של שכבות הבקרה. זאת כדי ליצור גישה לשכבת הנוזל שמתחת. אז הניחו את שכבת הבקרה עם הממברנה על גבי שכבת הנוזל.

הסתכל על כל תאי נוזל התא והשסתומים. ודא שכולם מיושרים משמאל לימין. אם היא אינה מיושרת, באפשרותך להסיר את שכבת הבקרה ולבצע אותה מחדש.

כאן תוכלו לראות את שכבת הנוזל ושכבת הבקרה מיושרות. כעת אכניס כמה צינורות דקים יותר לתוך הכניסות הללו כדי לגרום לו להתחבר למקורות הנוזלים ולמקורות הלחץ. כעת מחברים את השסתומים למקור הלחץ ומחברים את כניסות הנוזל למקור הנוזל.

כאן יש לנו שני צבעים שונים, אחד כחול ואחד צהוב לפתיחה וסגירה של שסתומי המיקרו PDMS. אנו משתמשים בשסתומי סולנואיד המחוברים למקור ואקום וכוח לחץ אוויר ושסתומים נשלטים על ידי תוכנת תצוגת אור. עכשיו אני פותח את סט השסתומים מספר אחת.

אנו יכולים לראות את ממברנות ה-PDMS מוסטות והשסתומים פתוחים. עכשיו אני סוגר את הסט הראשון של השסתומים סגור ופותח את הסט השני פותח וסגור. עכשיו כל שסתומי המיקרו עובדים.

אני הולך למלא את תאי המיקרו-נוזל בשתי קוביות שונות. אני אפתח את סט השסתומים מספר אחת וגם אשתמש בוואקום כדי למשוך את שתי הקוביות לתוך התאים. לאחר שהתאים מתמלאים בקוביות, אני סוגר את סט השסתומים מספר אחת כדי לבודד כל תא ואז מפעיל את ערכת השסתומים.

מספר שתיים, לערבב את הזוגות בשני המערכים. פתיחת שסתום וערבוב תערובת אורכת בדרך כלל בין דקה לשתיים. מכיוון שעיצבנו תאים ב-10 גדלים שונים.

אז יש לנו יחס ערבוב של 11 יחסים שונים. אז לאחר סיום הערבוב, אני סוגר את השסתום וכך תוכלו לראות כל תא בנפרד. ישנם יחסי ערבוב שונים.

הצבע הפך מכחול לירוק ויותר לצהוב. לאחר ייצורם, ניתן להשתמש במכשירים אלה בחיבור ביו-רפואי כגון סינון תרופות או מחקרי ביולוגיה של התא כגון כימוטקסיס או תגובת תאים לריכוזים שונים של כימיקלים וגורמי גדילה או תרופות. אני כריס סיפ ואני הולך להדגים מכשיר שהוא מערכת זלוף מיקרופלואידית משולבת וזה דומה מאוד למכשיר שנראה בעבר בייצור.

ההבדל היחיד והעיקרי הוא שבמקום שיהיו תאים נפרדים המופרדים על ידי שסתום שמתערבב באמצעות דיפוזיה, יש לנו כניסות מרובות המתכנסות ונשלטות על ידי שסתומים, תוכנית שסתומים מרובים. ומה שאני הולך להדגים הוא הפעלה סלקטיבית של שסתומים, שתשלוט בכניסות שונות להפעלה או כיבוי. בנוסף, אראה את פעולתו של ערוץ ערבוב משולב והיגוי של שיפועים.

בחלק העליון של המסך אתם רואים 16 כניסות שמתכנסות והזרימה הולכת להגיע מלמעלה למטה דרך התעלה האנכית הזו ולתוך רשת ההסתעפות הזו, שהיא תא תרבית התאים. אז עכשיו אנחנו רואים את כניסות המעבר לצבע בצבע כחול, שזורם ואתם יכולים לראות את פרופיל הזרימה הלמינרית כשהוא עובר דרך החדר. עכשיו אנחנו עושים שילוב של כחול וצהוב ואז אנחנו יכולים לשנות את זה כדי ליצור את השילוב ההפוך.

אנו יכולים לנווט את השיפוע שלנו לצד ימין. אנו יכולים ליצור סוגים אחרים של שיפועים. עכשיו זה מראה את ההחלפה המהירה של השסתומים כך שנוכל להחליף די מהר בין פתרונות שונים.

עכשיו אנחנו מזינים כחול וצהוב דרך ההומוגנייזר הזה והתמיסה יוצאת ירוקה בתא ואנחנו יכולים גם להחליף כל מספר של כניסות שונות. במקרה הזה אנחנו מזינים כניסה אדומה, שתופסת את מקומה של כל התמיסה הירוקה. היום רק הראיתי לך כיצד ליצור מכשירים מבוססי שסתומים מיקרו רגליים והדגמתי ערבוב של שני צבעי צבע ביחסים שונים כנפחי תת ליטר פריכים.

כריס מהמעבדה שלנו הדגים גם מערכות מיקרופלואידיות משולבות לשפע של פתרונות שונים. תודה שצפיתם ובהצלחה בניסוי משלכם.