הליך ליטוגרפית רך לייצור מכשירים Microfluidic פלסטיק עם יציאות תצוגה שקוף לאור גלויים ולא אינפרא-אדום
August 17th, 2017
פרוטוקול עבור הזיוף של התקנים microfluidic פלסטיק עם תצוגה שקוף-יציאות עבור הדמיה אור גלוי, אינפרא-אדום מתואר.
מטרת העל של פרוטוקול מיקרו-ייצור זה היא לייצר התקנים מיקרופלואידיים מפלסטיק התואמים למיקרוספקטרוסקופיה אינפרא אדום טרנספורמציה של פורייה בצורה פשוטה וחסכונית. שיטות אלו יכולות לסייע בהבנה נרחבת של ביוכימיה תאית. הוא מספק לנו גישה פשוטה למיקרוספקטרוסקופיה אינפרא אדום, טכניקת הדמיה ללא תוויות וללא נזק שיכולה לאחזר מפות ביוכימיות של תאים חיים.
היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מפחיתה את הצורך בגישה למתקן מיקרו-ייצור והיא משתמשת בפלסטיק כמרכיב העיקרי עבור המכשירים הסופיים. מי שתדגים את ההליך תהיה מונה סוריאנה, עוזרת מחקר מהמעבדה שלנו. כדי להתחיל בהליך זה, הכן את התבנית הראשונית של הסיליקון כמתואר בפרוטוקול הטקסט.
לאחר מכן, מערבבים את אלסטומר ה-PDMS ואת חומר הריפוי ביחס של 10 לאחד. הכמות הכוללת המעורבת היא כזו שעובי ה-PDMS המתקבל הוא בערך מילימטר אחד עד 1.5 מילימטר. לאחר ערבוב יסודי, העבירו את התערובת לצנצנת ואקום.
הורד את הלחץ עד שהוא בין 1 ל -10 מיליבר. המתן 15 דקות או עד שאין בועות גלויות כדי לנקות את התערובת. יוצקים את ה-PDMS נטול הגז על תבנית הסיליקון המוכנה.
מעבירים את התבנית לצנצנת הוואקום ומורידים את הלחץ למשך 15 דקות כדי להסיר את התערובת שוב. לאחר מכן מעבירים את התבנית לפלטה חמה או לתנור. מחממים את התבנית בחום של 70 מעלות למשך שעתיים כדי לרפא את התערובת.
הסר את ה-PDMS הנרפא מהאש ותן לו להתקרר לטמפרטורת החדר. השתמש בסכין גילוח כדי לחתוך את ה-PDMS לאורך קצוות תבנית הסיליקון. בעזרת פינצטה, צבטו פינה אחת וקילפו בזהירות את העתק ה-PDMS מתבנית הסיליקון.
לאחר מכן, העבירו את תבנית ה-PDMS למנקה פלזמה. הגדר את לחץ התא בין 1 ל-10 מיליבר וטפל בתבנית ה-PDMS בפלזמת חמצן ב-60 וואט למשך 30 שניות עם זרימת חמצן של 20 SCCM. לאחר מכן, מניחים את התבנית בצנצנת ואקום ומוסיפים כ -50 מיקרוליטר סילאן.
השאירו את הצנצנת במצב ואקום למשך שעתיים. כדי להתחיל, עצב או רכוש תבניות אקריליות, כמתואר בפרוטוקול הטקסט והכן אלסטומר PDMS וסוכן ריפוי כפי שמוצג בתחילת הליך זה. יוצקים את תערובת ה-PDMS נטולת הגז על התבניות האקריליות עד שהמשטח העליון שקוע, כמילימטר אחד מתחת לפני הנוזל.
לאחר מכן העבירו את התבניות השקועות לצנצנת ואקום. הסרת ה-PDMS באותו תהליך כמו קודם. לאחר מכן העבירו את התבניות השקועות לפלטה חמה או לתנור.
מחממים בחום של 60 מעלות צלזיוס למשך שעתיים כדי לרפא את התערובת. הסר את ה-PDMS הנרפא ממקור החום ותן לו להתקרר לטמפרטורת החדר. בעזרת סכין גילוח, חותכים את ה- PDMS בשולי התבניות האקריליות.
לאחר מכן השתמש בזוג פינצטה כדי לצבוט פינה אחת ולקלף בזהירות את ה-PDMS. לאחר מכן, הכן את העותק המשוכפל השני של PDMS כמתואר בפרוטוקול הטקסט. כדי להתחיל לייצר את המחצית המעוצבת של המכשיר, טפל בחלון סידן פלואוריד עם פלזמת חמצן, ב-60 וואט למשך 30 שניות, עם זרימת חמצן של 20 SCCM.
הנח בזהירות את תבנית ה-PDMS הראשונה, זו עם העמודים הקטנים, על משטח ישר. לאחר מכן, הנח את חלון הסידן פלואוריד המטופל במרכז התבנית. לחץ בעדינות כדי לוודא שהחלון נמצא במגע מלא עם ה-PDMS.
לאחר מכן, הנח צלחת שקופה UV בצד האחורי של תבנית ה-PDMS, מיושרת עם מיקום החדר המרכזי. לחץ בעדינות כדי לוודא שהוא במגע מלא עם ה-PDMS. הנח את התבנית על תבנית ה-PDMS כשהתבנית הנוזלית פונה כלפי מטה וכאשר תא הנוזל מיושר למרכז החלון.
לאחר מכן מחלקים בהדרגה טיפות של NOA בכניסה של תבנית ה-PDMS. אפשרו ל-NOA למלא את החלל באיטיות. לאחר מילוי החלל לחלוטין, רפאו את ה-NOA על ידי חשיפת התבנית לאור UV.
הסר בזהירות את צלחת ה-UV השקופה מהתבנית. מקלפים בעדינות את תבנית ה-PDMS מהחלק העליון של שכבת ה-NOA. לאחר מכן יש להסיר את שכבת ה-NOA.
כדי להתחיל לייצר את החצי השטוח של המכשיר, טפל בחלון הסידן פלואוריד בפלזמת חמצן ב-60 וואט למשך 30 שניות עם זרימת חמצן של 20 SCCM. הנח בזהירות את תבנית ה-PDMS השנייה, זו ללא העמודים הקטנים, על משטח ישר. הנח את חלון הסידן פלואוריד המטופל במרכז התבנית.
לחץ בעדינות כדי לוודא שהחלון נמצא במגע מלא עם ה-PDMS. לאחר מכן, רכשו יריעת PDMS בעובי מילימטר אחד בגודל חמישה סנטימטרים על 3.5 סנטימטרים. הנח גיליון זה על גבי חלון הסידן פלואוריד, מיושר עם מרכז התבנית.
לחץ בעדינות כדי לוודא שהסדין נמצא במגע מלא עם החלון. יש לחלק בהדרגה טיפות של NOA בכניסה של תבנית ה-PDMS. אפשרו ל-NOA למלא את החלל באיטיות.
לאחר מילוי החלל לחלוטין, רפאו את ה-NOA על ידי חשיפת התבנית לאור UV. קלף את שכבת ה-PDMS. לאחר מכן הסר בזהירות את שכבת ה-NOA המתרפאת מתבנית ה-PDMS.
הנח מחצית אחת של המכשיר על גבי השני, כאשר חלונות הסידן פלואוריד מיושרים. לחץ בעדינות על פינות שכבות ה- NOA, וקבע את מיקום שני החצאים. לאחר מכן, רכוש דיסקים ומלבנים של PDMS כמתואר בפרוטוקול הטקסט.
הנח את דיסקי ה-PDMS בפתחים המתאימים של המכשיר. לאחר מכן, הנח את מלבני ה-PDMS עם פתחים חתוכים מראש מכל צד. העבירו את כל המכלול למכבש הוואקום וסנדוויץ' אותו בין שתי צלחות.
לאחר מכן, אטמו את שקית הניילון. הפעל את משאבת הוואקום כדי לפנות את המכלול ולאפשר לו לפעול לפחות 10 דקות. באמצעות מנורת אדי כספית בפס רחב בהספק של 270 וואט, חשוף את המכלול המפונה לאור UV למשך 15 דקות.
לאחר מכן, כבה את משאבת הוואקום ותן למכלול לפרוק לאט לאט ללחץ אטמוספרי לפני הוצאת המכשיר הסופי מהמכלול. בהליך זה מיוצר מכשיר מיקרופלואידיקה מפלסטיק עם יציאות view שקופות לאור נראה ואינפרא אדום. לאחר מכן נרכשים ספקטרום שידור כדי להשוות חלון סידן פלואוריד חדש לגמרי, מחצית מהמכשיר המיוצר והמכשיר השלם.
כפי שניתן לראות, שלושתם מציגים העברה מעל 80% עד אמצע אינפרא אדום, מה שמעיד על רמה גבוהה של שקיפות בתחום זה. בעוד שהספקטרום של המכשיר המלא מציג דפוס הפרעה הנגרם על ידי מרווח האוויר בין שני החלונות, ספקטרום זה מדגים שתהליך הייצור אינו משנה את השקיפות של חלונות סידן פלואוריד עד לטווח האינפרא אדום האמצעי. לאחר השליטה, ניתן לבצע טכניקה זו תוך שעה אחת אם היא מבוצעת כראוי והתבניות והתבניות הנדרשות מוכנות.
לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד לייצר מכשירים מיקרופלואידיים מפלסטיק התואמים לספקטרוסקופיה אינפרא אדום טרנספורמציה של פורייה באמצעות יציקת העתק עם PDMS ותהליך מילוי הנימים עם שרפים הניתנים לריפוי UV. אל תשכח שעבודה עם סילאן ואור UV עלולה להיות מסוכנת ביותר ותמיד לבצע הערכות סיכונים מבוססות נהלים וללבוש ציוד מגן מתאים בזמן ביצוע הליך זה.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
סקירה כללית
מאמר זה מתאר פרוטוקול לייצור התקני מיקרו-נוזלים מפלסטיק התואמים למיקרוספקטרוסקופיה אינפרא-אדום באמצעות טרנספורמציה של פורייה. השיטה שואפת לפשט את הגישה לטכניקות הדמיה אינפרא-אדום לחקר הביוכימיה התאית.
רכיבי מחקר מרכזיים
תחום המדע
- מיקרו-ייצור
- ביוכימיה
- טכניקות הדמיה
רקע
- התקני מיקרו-נוזלים חיוניים ליישומים ביוכימיים שונים.
- מיקרוספקטרוסקופיה אינפרא-אדום היא טכניקת הדמיה ללא תוויות.
- טכניקה זו מאפשרת השגת מפות ביוכימיות של תאים חיים.
- שימוש בפלסטיק מפחית את הצורך במתקני מיקרו-ייצור מיוחדים.
מטרת המחקר
- לספק שיטה חסכונית לייצור התקני מיקרו-נוזלים.
- לשפר את ההבנה של הביוכימיה התאית.
- להדגים גישה פשוטה יותר למיקרוספקטרוסקופיה אינפרא-אדום.
שיטות בשימוש
- הכנת תבנית סיליקון ראשונית.
- ייצור התקני מיקרו-נוזלים מפלסטיק.
- יישום של מיקרוספקטרוסקופיה אינפרא-אדום באמצעות טרנספורמציה של פורייה.
- הדגמה על ידי עוזר מחקר.
תוצאות עיקריות
- ייצור מוצלח של התקנים התואמים להדמיה אינפרא-אדום.
- הדגמה של גישה קלה לטכניקות הדמיה מתקדמות.
- הדגשת היתרונות של שימוש בפלסטיק בייצור התקנים.
- מתן פרוטוקול שניתן לאמץ באופן נרחב במחקר.
מסקנות
- הפרוטוקול מציע פתרון מעשי לחוקרים.
- הוא מאפשר את המחקר של הביוכימיה של תאים חיים מבלי לפגוע בדגימות.
- שיטה זו יכולה להרחיב את היישום של מיקרוספקטרוסקופיה אינפרא-אדום במחקר ביולוגי.
שאלות נפוצות
Executive Industry Relevance
Enabling high-transparency microfluidic devices with CaF2 view-ports addresses a critical bottleneck in live-cell IR spectro-microscopy, supporting non-destructive biochemical mapping. This fabrication protocol reduces reliance on cleanroom infrastructure, accelerating early discovery and assay development workflows. The approach enhances predictive confidence in cellular biochemistry studies and expands platform accessibility across R&D portfolios.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Facilitates direct biochemical interrogation of live cells using IR and visible light.
- Enables mechanistic de-risking by supporting label-free, non-destructive imaging.
- Improves target validation through high-fidelity spectral data acquisition.
Screening & Assay Development
- Supports preparation of microfluidic platforms with reproducible optical properties.
- Enables standardized, quantitative readouts for compound or condition screening.
- Allows flexible device design for open or closed channel configurations.
Translational & Preclinical Research
- Provides continuity from discovery to preclinical validation via robust biochemical mapping.
- Aligns with translational biomarker strategies by enabling live-cell spectral analysis.
- Reduces risk of artifactual data by preserving sample integrity during analysis.
Pipeline & Workflow Integration
This method integrates from early discovery through assay development, supporting workflows that require high-transparency, IR-compatible microfluidic devices for live-cell analysis.
- Discovery Biology: Advances hypothesis testing and pathway clarification using live-cell IR spectro-microscopy.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative spectral outputs for comparative analysis.
- Analytics: Provides high-transmittance windows for accurate measurement of biochemical changes.
- Translational Research: Bridges discovery and preclinical phases by enabling non-destructive biomarker assessment.
- Enterprise Reuse: Offers a scalable, adaptable platform for diverse R&D applications.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in live-cell studies.
- Operational Value: Streamlines device fabrication, minimizing cleanroom dependency and turnaround time.
- Strategic Value: Supports efficient go/no-go decisions by enabling rapid, high-quality data acquisition.
- Portfolio Impact: Enhances risk-adjusted prioritization through robust, reproducible biochemical insights.
Implementation Considerations
- Requires expertise in soft lithography and microfluidic assembly.
- Needs access to PDMS molding, plasma cleaning, and UV curing infrastructure.
- Demands cross-team standardization for device design and fabrication protocols.
- Adaptable to various channel configurations and integration of advanced features.
- Safety protocols are essential when handling silane and UV light, as noted in the procedure.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
0:51
Preparation of Polydimethylsiloxane Secondary Mold
9:35
Conclusion
8:44
Results: Transparency of the Completed Plastic Microfluidic Device
2:59
Preparation of PDMS Templates
4:17
Fabrication of the Patterned Half of the Microfluidic Device
6:00
Fabrication of the Flat Half of the Microfluidic Device
7:28
Bonding the Two Halves to Fabricate the Microfluidic Device
