פיתוח גישה מבוססת מיקרופלואידיקה לחקר מכניקת פולימרים מיקרו-צינוריים

מיקרו-צינורות הם פולימרים ציטוסקלטליים הממלאים תפקידים חיוניים בחלוקת התאים ובהובלה תוך-תאית. במחקר זה, אנו מאמצים מיקרופלואידיקה כדי לחקור מכניקת מיקרו-צינורות במבחנה. עבודה זו מתייחסת לשתי מגבלות ספציפיות לחקר מיקרו-צינורות במכשירים מיקרופלואידיים, הפוטנציאל לבועות אוויר, שעלולות לפגוע בחלבונים וחוסר השימוש במבחני תפוקה גבוהה. המכשיר והפרוטוקול המיקרופלואידיים שלנו מאפשרים מגוון של הגדרות ניסיוניות עם יכולות בדיקה חזקות יותר בתפוקה גבוהה מאשר מבחני תאי הזרימה הקודמים שלנו.

[מדריך] כדי להתחיל, פלזמה נקה פרוסת סיליקון בגודל 3 אינץ' תחת ואקום למשך חמש דקות באמצעות חמצן או פלזמה נקייה של אוויר יבש. ודא שלחץ הוואקום נמוך מחמש פעמים עשר בחזקת מינוס חמש טור. מרכז את פרוסת הסיליקון הנקייה על קודן הסיבוב לתצהיר התנגדות לצילום והפקיד מיליליטר עד שני מיליליטר של עמידות לצילום SPR 227.0 על מרכז פרוסת הסיליקון. סובב את הפוטו-רזיסט כדי להשיג שכבה בעובי 13 מיקרומטר ב-1000 סיבובים לדקה למשך 30 שניות. תוך מזעור המגע עם המשטח המצופה, העבירו את פרוסת הסיליקון לפלטה חמה המוגדרת ל-70 מעלות צלזיוס. דגרו את פרוסת הסיליקון על הפלטה החמה, והעלו את הטמפרטורה ב-10 מעלות צלזיוס כל שלוש עד חמש דקות עד שהטמפרטורה מגיעה ל-115 מעלות צלזיוס. לאחר מכן כבה את הפלטה החמה ואפשר לפרוסת הסיליקון להתקרר עד שהטמפרטורה שלה נמוכה מ-65 מעלות צלזיוס. בעזרת מלקחיים, העבירו את הוופל שהתקרר לקשתיות היישור של המסכה. טען גם את פרוסת הסיליקון וגם את מסכת הצילום המתאימה ליישור בהתאם לפרוטוקולים הספציפיים של היצרן או האתר, כעת חשוף את הוופל לקרינה אולטרה סגולה באנרגיה של כ -400 מיליג'אול לסנטימטר מרובע. חשב את זמן החשיפה הנדרש באמצעות הנוסחה. לאחר התייבשות וטיפול בחום, טבלו את הוופל במפתח המתאים. לאחר מכן יש לשטוף בעדינות את שני צידי הוופל במים נטולי יונים למשך 30 שניות. לאחר ייבוש הוופל שפותח באמצעות גז חנקן, העבירו אותו למייבש. מניחים מיכל אלומיניום קטן במייבש ומוסיפים טיפה אחת של סילאן לתוך מיכל האלומיניום. לאחר הייבוש, יוצקים את הפולידימתילסילוקסן המעורבב ונטול הגז על תבנית המאסטר בתוך צלחת פטרי. דגרו את המנה בטמפרטורה של 65 מעלות צלזיוס למשך הלילה כדי לאפשר ל-PDMS להחלים במלואו. סביב תכונות המכשיר, השתמש באזמל או סכין גילוח כדי לחתוך חתיכות מלבניות של PDMS משכבת המאסטר. ודא שכל חלק כולל שטח אגף מתאים כדי לאפשר מגע מליטה נכון ומתאים להחלקת כיסוי זכוכית בגודל 22 על 22 מילימטר. הנח את ה-PDMS על שכבת PDMS קורבן רזרבית, הימנע ממשטחים קשים. לאחר מכן בעזרת אגרוף חור נקי של 1.5 מילימטר צור חורי כניסה ויציאה בכל חתיכת PDMS. כעת אחזר פתק כיסוי זכוכית בגודל 22 על 22 מילימטר ונקה אותו באמצעות מגבון הקשור באלכוהול איזופרופיל. לאחר מכן יש לנקות את מכסה הזכוכית מתחת לוואקום למשך חמש דקות באמצעות פלזמת אוויר נקייה ויבשה. נגב גם את פתק כיסוי הזכוכית וגם את הצד המאפיין של ה-PDMS עם מגבונים משובצים באלכוהול איזופרופיל לפני הכנסתם לתוך שואב הפלזמה ובמקביל נקה אותם בפלזמה למשך 30 שניות בוואקום באמצעות פלזמת אוויר נקייה ויבשה. לאחר הניקוי, הפוך את ה-PDMS כך שצד התכונה שלו פונה כלפי מטה. הנח את ה-PDMS על החלקת מכסה הזכוכית ולחץ קלות כדי לעודד הדבקה. הרחבות מיקרו-צינוריות מיוצבות כופפו על ידי תמיסת חיץ זורמת בניצב לכיוון הצמיחה שלהן, מה שמדגים את היכולת להפעיל כוח כיווני בתוך המכשיר. מהירות הזרימה הקרובה לפני השטח שחוו מיקרו-צינורות חושבה כ-92 מיקרומטר לשנייה באמצעות סימולציה ומודלים אנליטיים המבוססים על משוואת Navier-Stokes. סימולציות חישוביות הדגימו הקמת שיפועים יציבים על פני המכשיר שאושרו בניסוי על ידי צבע פלואורסצנטי המציג דפוסי ריכוז צפויים. הרחבות מיקרו-צינורות עם תווית כפולה, חלוקה מבוססת שיפוע מאושרת עם חלבונים פלואורסצנטיים שונים השולטים באזורים מרחביים שונים לאורך המכשיר.