דור של פולי שבשליטת גודל (אתילן גליקול) Diacrylate טיפות דרך דו-תלת-ממדי לזרום התמקדות Microfluidic מכשירים

שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות המפתח בתחום היווצרות הטיפות המיקרופלואידיות, כולל ייצור שבב ה-PDMS הממוקד בזרימה תלת מימדית למחצה, וייצור טיפות ה-PGD הטהורות. היתרון העיקרי של טקטיקה זו הוא שמכשיר מיקוד הזרימה התלת-ממדי למחצה מספק שטחי בדיקה גדולים יותר לתבנית מיקוד זרימה. PGD טהור מוודא שהיחס בין חלקיקי PGD נמוך מ-10%ניתן להרחיב את ההשלכות של טכניקה זו להשלכות ביוכימיות רבות בשל יחס שטח הפנים לנפח הגדול יותר.

זרבובית, יישומים בקנה מידה גדול יועילו לטכניקה זו עם צריכת כמה מיקרוליטרים של דגימה. כעת שיטה זו יכולה לספק תובנה לגבי היווצרות טיפות PGD. ניתן ליישם אותו גם על מערכות אחרות כגון ניתוח מיקוד זרימה מצויד בגז.

בדרך כלל, אנשים חדשים בשיטה זו יתקשו בגלל סתימת הפתח וחוסר היציבות של עובש זרימת הקצה. שיטה זו היא קריטית, מכיוון שקשה ללמוד ייצור שבב מיקוד זרימה תלת-ממדית למחצה מכיוון שהיישור של שכבות PDMS עליונות ותחתונות לייצור שבב חצי נוזלי בידיים אינו נבדק. עצבו את שתי מסכות הצילום בטכניקות סטנדרטיות.

השתמשו בשתי שכבות נפרדות למסיכה אחת ושתיים באותו קובץ ציור כדי להבטיח שכל החיבורים יסתדרו בין הערוצים השונים. מסכה אחת מכילה את תעלת הכניסה המפוזרת ופתח, ואילו מסכה שנייה מכילה את תעלת כניסת הפאזה הרציפה, המסנן והיציאה. השתמש בשני סימני היישור והדפיס את השכבות השונות באופן עצמאי על לוח כרום על זכוכית.

לאחר מכן, במעבדת פוטוליתוגרפיה ייעודית, הניחו פרוסת סיליקון נקייה בקוטר 3 אינץ' על ציפוי מסתובב והפעילו את הוואקום כדי להצמיד את הוופל לצ'אק הסיבוב. סובב ציפוי שניים עד שלושה מיליליטר של SU-8 2025 שלילי לאור על הפרוסה למשך 10 שניות ב-1,000 סל"ד. לאחר מכן שנה את המהירות ל-3,000 סל"ד למשך 30 שניות.

זה יספק עובי שכבה של 20 מיקרון לשכבה הראשונה. אופים את השכבה הראשונה רכה על ידי הנחתה על פלטה חמה של 95 מעלות צלזיוס למשך שש דקות. ואז, הסר את הוופל ותן לו להתקרר בחזרה לטמפרטורת החדר.

חשפו את הוופל הרך למסכה מספר אחת תחת אור UV מכוסה למשך 18 שניות. לאחר חשיפה ל-UV, אופים את הוופל לאחר מכן על פלטה חמה של 95 מעלות צלזיוס למשך שש דקות. לאחר מכן, הניחו לוופל להתקרר בחזרה לטמפרטורת החדר.

חזור על תהליך הסיבוב בפעם השנייה באמצעות שניים עד שלושה מיליליטר של SU-8 2100 שלילי לאור. סובב את הוופל למשך 10 שניות ב-1,000 סל"ד, ולאחר מכן ב-2,000 סל"ד למשך 30 שניות. זה מספק עובי שכבה שנייה של 130 מיקרון.

לאחר אפייה רכה של הוופל על פלטה חמה של 95 מעלות צלזיוס למשך 35 דקות, יש ליישר את המסכה מספר שתיים על השכבה השנייה של הפוטו-רזיסט, ולחשוף אותה לאור UV למשך 30 שניות. לאחר מכן, אופים אותו על צלחת חמה של 95 מעלות צלזיוס למשך שבע דקות. לאחר שהתקרר בחזרה לטמפרטורת החדר, פתח את הוופל על ידי טבילה באמבט מעורבב של 50 מיליליטר של פרופילן גליקול מתיל אתר אצטט עד שהתכונות מתבהרות על הוופל.

לאחר מכן, שטפו את הוופל באלכוהול אתילי. לבסוף, מניחים את הוופל על הפלטפורמה התרמוסטטית ואופים אותו קשה בחום של 95 מעלות צלזיוס למשך שעתיים. מערבבים מונומר PDMS וחומר הריפוי שלו למשך ארבע דקות ביחס של 10:1 לשכבה העליונה ויחס של 8:1 לשכבה התחתונה.

בעזרת מערבל משחה אוטומטי, הניחו את פרוסת הסיליקון בצלחת פטרי של 90 מילימטר, ולאחר מכן שפכו את תערובת ה-PDMS ביחס של 8:1 על התבנית לעובי של שניים עד שלושה מילימטרים. לאחר מכן, הסירו את ה-PDMS בתא ואקום עד שכל הבועות נעלמות. מכניסים את צלחת הפטרי לתנור ומרפאים את ה-PDMS בחום של 80 מעלות צלזיוס למשך שעה.

לאחר שהתקרר בחזרה לטמפרטורת החדר, השתמש באזמל כדי לחתוך את המכשיר לפחות שלושה מילימטרים מהתכונות, ולקלף לאט את שכבת ה-PDMS מפרוסת הסיליקון. לאחר מכן, נקב את כניסת הפאזה המפוזרת, כניסת הפאזה הרציפה והיציאה בשכבת ה-PDMS העליונה באמצעות אגרוף בקוטר 0.75 מילימטר. נקה את משטח ה-PDMS עם סרט דבק כדי להסיר חלקיקי אבק.

לאחר מכן, הנח את שכבות ה-PDMS העליונות והתחתונות בו-זמנית לתוך מנקה פלזמה, וחשוף לפלזמה למשך שתי דקות ב-300 וואט. מיד לאחר החשיפה לפלזמה, הנח את השכבה העליונה על השכבה התחתונה והחלק את המשטחים יחסית עד שהתכונות מיושרות לצפייה דרך מיקרוסקופ סטריאו. רפאו את המכשיר בתנור בחום של 120 מעלות צלזיוס למשך יום אחד כדי לשפר את חוזקו ולהשלים את ההדבקה.

כדי להתחיל, הכינו את תמיסת הפאזה הרציפה על ידי המסה של 18% של חומר פעילי שטח לא יוני מבוסס סיליקון בהקסדקאן. לאחר מכן, הכינו את התמיסה של השלב המפוזר על ידי התחלה עם דיאקרילט יתד הידרופילי, מילימול אחד לליטר צבע פלואורסצנטי, והוספת חמישה מיליגרם למיליליטר של יוזם צילום. מלאו את מאגרי המיליליטר של בקר לחץ פנאומטי בשלב הרציף.

לאחר מכן, מלאו קצה טעינת ג'ל של 200 מיקרוליטר בשלב המפוזר. הנח את המכשיר המיקרופלואידי התלת-ממדי למחצה על הבמה של מיקרוסקופ אופטי הפוך המצויד במצלמה במהירות גבוהה. לאחר מכן, חבר צינור אתילן פרופילן מופלר לחור האגרוף של השלב הרציף על ידי הצמדתו תחילה לצינור קצר מנירוסטה, הכנסת הצינור לקצה קצה טעינת ג'ל והנחת הקצה לתוך החור האגרוף של השלב המפוזר.

לאחר מכן, הכנס צינור FEP באורך 20 ס"מ לשקע המכשיר, והנח את הקצה בצלחת פטרי. מקד את המיקרוסקופ ההפוך באזור המכיל את הצומת הדו-פאזי, אזור הפתח והתעלה במורד הזרם. לאחר מכן, הגדר לחצים של שני השלבים באמצעות בקר לחץ פנאומטי מחובר.

הגדר את השלב המפוזר על 15 מיליבר, ואת השלב הרציף על 30 מיליבר. המתן שלוש דקות עד שהלחץ יתייצב, ומגיעים לזרימת נוזלים יציבה, ללא בועות או שאריות PDMS. לאחר מכן, הגדר את הלחץ של השלב המפוזר כלחץ רמת הבסיס של המערכת ל -45 מיליבר.

הגדל את הלחץ של השלב הרציף עד לשינוי מצב פירוק האמולסיה מסילון למצב הזרמת הקצה. לאחר מכן, המתן חמש דקות עד שהוא יתייצב. לאחר ההגדרה, הנח את קצה הצינור המחבר את חור היציאה לצלחת פטרי, ואסוף את הטיפות.

חשוף אותם לאור UV שם הם יתמצקו במהירות לכדורים. בגלל הפרש העומק של ערוץ הפאזה המפוזר, וערוץ הפאזה הרציף, זרימת הפאזה המפוזרת נלחצת מכל הכיוונים על ידי זרימת הפאזה הרציפה. כתוצאה מכך נוצר קצה נוזל חרוטי סימטרי לייצור טיפות ברציפות.

גודל הטיפות משתנה על ידי יחס הלחץ של זרימת פאזות מפוזרות ורציפות כאן, הלחץ של השלב הרציף משתנה כדי להשפיע על הכוח העצום כך שתהליכי פירוק הטיפות משתנים ממצב הסילון למצב הזרמת הקצה. הטיפות מתמצקות על ידי פוטופולימריזציה היוצרות חלקיקים ביציאה מהשבב.

הטיפות המוצגות כאן נוצרו עם יחסי לחץ שונים. לרדיוס הטיפה המתקבל יש קשר הפוך עם יחס הפאזה הרציפה ללחץ הפאזה המפוזר. טכניקה זו סוללת את הדרך לחוקרים בתחום היישומים הביולוגיים ומספקת כלי רב עוצמה לגילוי תרופות, סינתזה של ביומולקולות ובדיקות אבחון.

לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד לייצר שבבים מיקרופלואידיים תלת מימדיים למחצה, וכיצד לייצר כמה טיפות מיקרו PGD. אל תשכח שעבודה עם PGMEA יכולה להיות מסוכנת ביותר ותמיד יש לנקוט באמצעי זהירות כגון לבישת כפפות חד פעמיות ומסכה בעת ביצוע הליך זה.