זוגי אמולסיה דור שימוש בהתקן זרימת פוקוס Co-הצירית polydimethylsiloxane (PDMS)

המטרה הכוללת של הליך זה היא לבנות ולבדוק מכשיר מיקרופלואידי פולי דימתיל סובוקסן המשתמש במיקוד זרימה קואקסיאלית ליצירת תחליבים כפולים. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בכימיה ובביולוגיה הדורשות סינון תפוקה גבוהה במיוחד, כגון אבולוציה מכוונת של אנזימים וזיהוי פנוטיפים נדירים. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מאפשרת ייצור מהיר של מחוללי אמולסיה כפולה באמצעות ייצור ליתוגרפיה רכה ללא טיפולי שטח מיוחדים.

To Begin לתכנן את המבנים המיקרופלואידיים לייצור דו שכבתי. באמצעות תוכנת AutoCAD, יש להדפיס את העיצובים על סרט לוח מעגלים ברזולוציה של 10 מיקרון כמתואר בהפניה המוצגת כאן. מרחו מיליליטר אחד עד שניים של SU 8 30 35 במרכז פרוסת סיליקון בקוטר שלושה אינץ' שנוקו מראש על קודן ספין והצמידו אותו לצ'אק.

סובבו במשך 20 שניות ב-500 סל"ד ולאחר מכן 30 שניות ב-2000 סל"ד. הוציאו את הוופל ואפו אותו על פלטה חמה של 135 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות. הניחו לוופל להתקרר לטמפרטורת החדר לפני שעוברים לשלב הבא.

כעת חשוף את הוופל המצופה למסכה לשכבה הראשונה מתחת לנורת LED מורכבת למשך 90 שניות. לאחר החשיפה, הנח את הוופל בחזרה על הפלטה החמה של 135 מעלות צלזיוס למשך דקה אחת. לאחר הקירור, יש למרוח מיליליטר אחד עד שניים של SUH 2050 במרכז הוופל.

הנח את הוופל בחזרה על קודן הסיבוב וסובב במשך 20 שניות ב-500 סל"ד. לאחר מכן סובב במשך 30 שניות ב-1,375 סל"ד. כאשר מקודד הסיבוב מפסיק להסתובב, הסר את הוופל והנח אותו בחזרה על הפלטה החמה של 135 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות.

לאחר מכן מצננים את הוופל בחזרה לטמפרטורת החדר לפני המעבר לשלב הבא. יישר את המסכה לשכבה השנייה על הגיאומטריה שעוצבה בשלבים הקודמים, וחשוף את הוופל המצופה לאור ה-UV שוב למשך שלוש דקות לאחר החשיפה, הנח את הוופל על הפלטה החמה של 135 מעלות צלזיוס למשך דקה אחת. לאחר שהתקררו, פיתחו את המסכות על ידי טבילת הוופל באמבט מעורבב של פרופילן גליקול, מונומתיל אתר אצטט.

לאחר 30 דקות באמבטיה, הסר את הוופל ושטוף אותו באיזופרופנול. לאחר מכן, אופים את הוופל על הפלטה החמה של 135 מעלות צלזיוס למשך דקה אחת. מצננים את הוופל ואז מניחים את המאסטר המפותח בצלחת פטרי של 100 מילימטר.

הכן אצווה של PDMS על ידי שילוב של 50 גרם בסיס סיליקון עם חמישה גרם חומר ריפוי בכוס פלסטיק. השתמש בכלי סיבובי המצויד במקל ערבוב כדי לערבב את הרכיבים ולאחר מכן להסיר את התערובת בתוך חומר ייבוש למשך כ-30 דקות או עד שכל בועות האוויר מוסרות. לאחר מכן, שפכו את ה- PDMS על המאסטר לעובי של שלושה מילימטרים.

לאחר מכן מניחים את צלחת הפטרי לתוך החומר לייבוש נוסף. לאחר הסרת כל הבועות, אופים את המכשיר בחום של 60 מעלות צלזיוס למשך שעתיים. חותכים את מכשיר ה-PDMS מהתבנית באמצעות אזמל ומניחים אותו על משטח נקי כשצד התבנית פונה כלפי מעלה.

לאחר מכן חתוך את ה-PDMS לשניים בעזרת סכין גילוח כדי להפריד בין שני צידי המכשיר על החלק המכיל את גיאומטריית הטיפול בנוזל של 50 מיקרומטר שהוטבעה על ידי מאסטר אחד. אגרוף את הכניסות והיציאות הנוזליות בעזרת אגרוף ביופסיה של 0.75 מילימטר. לאחר מכן, הנח את חלקי ה-PDMS עם הצדדים המעוצבים שלהם כלפי מעלה לפלזמה של תא פלזמה.

טפל במכשיר בפלזמת חמצן במיליבר אחד למשך 60 שניות במנקה פלזמה של 300 וואט. לאחר מכן הסר את הדגימות והרטיב את פני השטח של פיסת ה-PDMS הלא מרוויה עם טיפת מי DI כדי לשמש כחומר סיכה זמני בזמן צפייה במכשיר דרך מיקרוסקופ סטריאו. הנח את המשטחים המטופלים בפלזמה יחד והחלק את המשטחים עד להשגת נעילה מכנית.

כאשר המסגרות השקועות והמסגרות הבולטות מתחברות, לאחר ההרכבה, הכניסו את המכשיר לתנור של 60 מעלות צלזיוס ואפו אותו במשך יומיים כדי לאדות את המים ולהשלים את ההדבקה. לאחר מכן הצמידו את המכשיר המורכב לשקופית זכוכית באמצעות כמה טיפות של PDMS לא נרפא, אפו את המבנה בתנור של 60 מעלות צלזיוס למשך שעה. כדי לרפא את מקום ה-PDMS, השבב המיקרופלואידי על הבמה של מיקרוסקופ הפוך יחד עם מצלמה דיגיטלית המסוגלת למהירויות תריס של לפחות 100 מיקרו-שניות.

לאחר מכן, הרכיבו שלושה מזרקים של 10 מיליליטר על משאבות מזרק והצמידו לכל אחד מהם 27 מחטים. חבר כ -30 סנטימטרים של שני צינורות PE לכל אחת מהמחטים והכנס את הקצוות הרופפים של הצינורות לחורים המנוקבים המתאימים במכשיר. לאחר מכן הכנס אורך של 10 סנטימטר של PE שניים ליציאת היציאה של המכשיר והנח את הקצה השני במיכל איסוף פסולת.

לאחר ההגדרה, הפעל את המכשיר על ידי הפעלת משאבות המזרק בקצב מהיר גבוה. עצור את המשאבות. ברגע שהנוזל בקטעי הצינורות מגיע ליציאות הכניסה של המכשיר, מקד את המיקרוסקופ באזור השבב המכיל פתח של 50 על 50 מיקרומטר והתאם את המסגרת כך שתכלול את תעלת היציאה במורד הזרם.

הגדר את משאבות המזרק כדי להעביר את הנוזל למחולל האמולסיה הכפולה בקצב זרימה של 250 מיקרוליטר לשעה לשלב הפנימי, 100 מיקרוליטר לשעה לשלב האמצעי ו-700 מיקרוליטר לשעה. לשלב הרציף. המתן 10 דקות עד שהמערכת תתאזן.

לאחר מכן, הגדל את קצב הזרימה של השלב החיצוני ל -1050 מיקרוליטר לשעה. המתן שלוש עד חמש דקות נוספות עד שיצירת האמולסיות הכפולות תתייצב בקבוצת תנאי זרימה זו. לאחר הייצוב, רכוש חמש שניות של תמונות וידאו ב-30 הרץ.

שמור את הסרטונים לעיבוד לא מקוון באמצעות ניתוח תמונות ידני. חזור על תהליך זה תוך שינוי קצב הזרימה של השלב החיצוני באמצעות הערכים הנמצאים בטבלה הראשונה של פרוטוקול הטקסט הנלווה. שמור על שיעורי השלבים הפנימיים והאמצעיים.

במהלך תהליך זה, מכשיר האמולסיה הכפולה נבדק במגוון תנאי זרימה. כדי להדגים את היווצרותם של תחליבים כפולים מפוזרים מונו בגודל משתנה, היחס בין הפאזה הרציפה לסכום השלב הפנימי והאמצעי מוצג מעל כל תמונה. היסטוגרמות של קוטר טיפות ליחסי זרימה נבחרים מציגות את האחידות היחסית בגודל הטיפות שנוצרו.

האמולסיות הכפולות המתקבלות מייצרות שינוי מקדם קוטר ממוצע של 5.2%המכשיר מדגים יכולת ליצור אמולסיות כפולות קטנות משמעותית מרוחב הפתח, ומראה מגמת ירידה ברורה עם יחסי זרימה מוגברים. בזרימת שלב הנשא הגבוהה ביותר שנבדקה נוצרו 14 מיקרומטר תחליבים כפולים באמצעות פתח 50 על 50 מיקרומטר לאחר פיתוחו. טכניקה זו סוללת את הדרך לחוקרים כימיים וביולוגיים לבצע ניסויים במיקרופלואידיקה טיפתית התואמים לפלטפורמות סטנדרטיות לזיהוי ציטומטריית זרימה.

לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להיות בעל הבנה טובה כיצד לייצר ולבדוק מחוללי תחליב כפולים מיקרופלואידיים המשתמשים בטכניקות בנייה פשוטות של כל PDMS.