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Tecniche di microfluidica hanno attirato l'attenzione negli ultimi decenni a causa della loro vantaggi intrinseci per una varietà di applicazioni e ricerca biomedica e chimica. Diverse opzioni di utilizzo del materiale per la costruzione di chip microfluidici sono disponibili al giorno d'oggi, come polimeri, ceramica e materiali di silicio. Al meglio della nostra conoscenza, tra i materiali di microfluidica, PDMS è quella più comune grazie alle sue proprietà di materiale appropriato per vari microfluidica ricerca e applicazioni, comprese le sue compatibilità ottiche e biologici con particelle, fluidi e gli organismi viventi estremamente piccoli di1,2,3,4,5. Inoltre, le proprietà meccaniche chimica e struttura superficiale dei materiali PDMS possono essere regolate per facilitare studi microelettromeccanici e mechanobiological applicando tali dispositivi microfluidici basati su polimeri10, 11,12. Per quanto riguarda la produzione di dispositivi microfluidici con modelli di canale progettato, litografia soft replica stampaggio metodi sono applicati solitamente per creare i canali microfluidici utilizzando loro stampi master corrispondenti che sono composti da strati di photoresist fotolitografia-fantasia e silicon wafer substrati12. A causa della natura di approcci utilizzando wafer di silicio con strati di photoresist modellati del modanatura, i canali microfluidici comunemente hanno sezioni trasversali regolari di forme rettangolari con altezze identiche.
Recentemente, i ricercatori hanno compiuto progressi significativi in studi biomedici che si occupano, per esempio, particelle ordinamento e celle utilizzando hydrophoresis, che separa il plasma sanguigno e arricchendo le cellule bianche del sangue applicando chip microfluidici con canali di diverse altezze o sezioni geometriche6,7,8,9. Tale selezione e separazione funzioni della microfluidica per applicazioni biomediche sono realizzati mediante la personalizzazione dei canali con diverse sezioni geometriche. Parecchi studi sono stati dedicati alla fabbricazione di canali microfluidici con sezioni trasversali delle caratteristiche di geometria diversa da fabbricare stampi master con specifici modelli di superficie di varie altezze o sezioni trasversali non rettangolare. Questi studi sulla fabbricazione della muffa includono tali tecniche come multi-step fotolitografia, riflusso di photoresist e scala di grigi Litografia13,14,15. Le tecniche esistenti comportano inevitabilmente, delle maschere finemente lavorate e un allineamento preciso nei processi di produzione multi-step, che sostanzialmente può migliorare i livelli di complessità di fabbricazione corrispondente dei canali microfluidici. Finora, parecchi tentativi sono stati fatti sui processi di fabbricazione unico passaggio per canali microfluidici di varie sezioni, ma le rispettive tecniche sono altamente limitate a forme specifiche della sezione trasversale di canali16.
Durante le due decadi scorse, oltre gli approcci di stampaggio per la realizzazione di PDMS canali microfluidici con varie sezioni, acquaforte tecniche per patterning canali PDMS con caratteristiche geometriche sono diventati la fabbricazione di scelta in una varietà di applicazioni di microfluidica. Per esempio, acquaforte bagnata PDMS è sfruttato con PDMS multi-strato di legame per la costruzione di un dispositivo di cultura cellulare ad azionamento pneumatico della microfluidica con ricostituito livello di organo polmone funzioni17. Sul bagnato PDMS incisione tecnica è impiegato insieme al casting di PDMS su cilindrici micropozzetti lavorati dai sistemi di controllo computerizzato per fabbricare 3D PDMS microneedle matrici18. Incisione a secco PDMS è usato per fare le microstrutture PDMS come parti di micro-elettromeccanici attuatori19,20. Membrane porose PDMS con poro progettato layout sono realizzate anche attraverso processi di incisione a secco21. Sia sul bagnato e le tecniche di incisione a secco possono essere integrate in patterning film PDMS con forme geometriche designato22.
Tuttavia, le tecniche di incisione per la formazione di PDMS canale strutture con sezione complesse forme comunemente non sono state applicate a causa delle loro intrinseche limitazioni sulla fabbricazione di microfluidica. In primo luogo, mentre le tecniche di attacco a umido PDMS utilizzando flussi laminari di sostanze chimiche per la creazione di canali microfluidici di varie sezioni sono state stabilite, la formazione di sezione canale successivo è ancora limitata a causa delle caratteristiche di base di incisione chimica isotropo elabora23. Inoltre, anche se sembra esserci abbastanza spazio per controllare le geometrie di sezione del canale in una montatura di microfluidica utilizzando l'asciutto PDMS acquaforte tecniche20, il tempo richiesto acquaforte è solitamente troppo lungo (in termini di ore) per essere pratico per la produzione di chip microfluidici. In aggiunta, la selettività di incisione tra materiali PDMS e il mascheramento corrispondente photoresist strati potrebbero essere bassi in generale, e le profondità acidate ha portate per i canali sono, quindi, non accettabile20.
In questa carta, sviluppiamo un approccio One-Step per fabbricare canali microfluidici di diverse sezioni trasversali geometriche di processi sequenziali acquaforte bagnata PDMS (in appresso denominato SWEP). La SWEP iniziano con un dispositivo microfluidico PDMS con canali mono-strato. Con disegni assortiti layout dei canali, fabbricando canali microfluidici con diverse sezioni geometriche di vario genere può essere raggiunto attraverso processi acquaforte sequenziale. L'acquaforte sequenza deve solo un mordenzante ad essere introdotti in canali specifici dei layout pianificato monostrato incorporato in materiali PDMS. Rispetto ai processi convenzionali di fabbricazione PDMS, la SWEP richiedono solo un passo avanti per fabbricare canali microfluidici delle sezioni non rettangolari o varie altezze. La SWEP proposte consentono di fabbricare canali microfluidici con varie sezioni lungo la direzione del flusso, che può semplificare notevolmente i processi in metodi di cui sopra in modo diretto e semplice.