Name: La sonda Microfluidic: funzionamento e utilizzo per lelaborazione delle superfici localizzate (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2009-06-04T00:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 7 s
Description: Impara a montare e utilizzare la sonda microfluidica (MFP) per il patterning e l'elaborazione di superfici in ingegneria biomedica. Questo metodo consente un controllo preciso dei reagenti su vari substrati.

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Questo lavoro è stato finanziato dal Fonds de Recherche sur la Nature et les Technologies de Quebec, in Canada la Fondazione per l&#39;Innovazione e la Canadian Institutes of Health Research (CIHR).

1. Microfabbricazione della testa della sonda (processo non mostrato nel video) <ol><li> A Si 2 wafer, quattro pollici di diametro, 525 micron di spessore, con uno strato di 1 micron di spessore SiO2 termico è spincoated con photoresist (PR) per 45 s a 4000 giri. </li><li> Il wafer è precotti a 110C per 50 s, ed esposta attraverso una maschera con tutti gli elementi (porte e microcanali) per 5 s, sviluppato e sciacquato con DI. </li><li> La scoperta è inciso SiO2 via in una tamponata 01:07 acido fluoridrico (BHF) una soluzione ≈ 15 min (dewetting del substrato in cui SiO2 è stato inciso indica il completamento della etch). Un plasma O2 o acetone viene utilizzato in cenere o nastri il restante PR. </li><li> Un secondo strato PR è spin-rivestito a 1500 rpm per 45 s, ottenendo un overlayer spessore di ≈ 10 micron [31]. Il modello SiO2 sotto questo strato di PR è ancora visibile e viene utilizzato per allineare il wafer con una seconda maschera con le uniche porte. </li><li> Dopo l&#39;esposizione e lo sviluppo del PR, il wafer viene sciacquato, asciugato e postbaked a 95C per 20 min. </li><li> Il wafer di silicio è fissato su un wafer di supporto con fuso cera bianca per proteggere il mandrino. </li><li> Un plasma ad accoppiamento induttivo (ICP) DRIE è utilizzato per trasferire il PR ed embedded SiO2 modelli in topografia wafer in un processo in tre fasi: <ol><li> DRIE fare ≈ 500μmdeep porte in Si (modello definita dalla spessa PR). </li><li> Senza scaricare il wafer dalla macchina DRIE, il PR è incenerito con un plasma. </li><li> Il modello esposto SiO2 agisce come maschera per un secondo processo a secco etch, la creazione di 50 canali micron profondo, e aprendo il ripieno e le porte di ventilazione attraverso il wafer. Dopo lo scarico, il wafer supporto è staccata sotto un getto di acqua calda. Il wafer microlavorati viene pulito con acetone, etanolo e DI. </li></ol></li><li> Singoli chip MFP sono a dadini. </li><li> Un blocco di interfaccia PDMS è fabbricata la fusione in uno micromould composto da due strutturato poli (metilmetacrilato) (PMMA) elementi, una piastra in acciaio lucido che formano la parte inferiore, e due capillari (ciascuno inserito in una delle due vias accesso buchi nel lamiera di acciaio) che serve come segnaposto per i fori di collegamento fluidica. Il PDMS è curato in forno a 60 ° C per almeno 1 h. </li><li> Il blocco PDMS è legato ad un dadini chip di silicio MFP, attivando entrambe le parti in aria plasma a 1 mbar per 24 s a 230W, e unendo le due cose insieme con un home-made aiuto per l&#39;allineamento meccanico. </li><li> L&#39;assemblea è lasciato al bond in un forno a 60 ° C per un minimo di 1 ora </li></ol> 2. Assemblea della MFP <ol><li> Tenuta di gas siringhe di vetro sono riempiti con i reagenti appropriati con siringhe e aghi di plastica per garantire che non siano presenti bolle d&#39;aria. Tipicamente, si usa una siringa da 1 -10 microlitro per iniezione, e una siringa con un volume di 5-10 volte più grande per l&#39;aspirazione. </li><li> Le siringhe sono collegati a tubi capillari utilizzando raccordi Nanotight a basso volume morto. </li><li> Capillari sono riempiti e controllati per bolle sotto il microscopio. </li><li> Il chip MFP è pre-riempite con soluzione tampone per evitare cattura di bolla quando si collegano i capillari. </li><li> I capillari sono collegati al raccordo PDMS nella testa della sonda </li></ol> 3. Set-up della MFP <ol><li> La testa della sonda è bloccato nel supporto sonda e montato sulla sonda stazione in cima ad un microscopio invertito </li><li> Le siringhe sono posti in alta precisione pompe siringa. </li><li> Il substrato, come ad esempio un vetrino, viene inserito in una porta fatta in casa che viene apposta sul palco microscopio. </li><li> Il parallelismo della mesa del MFP e il substrato è regolato con un paio di goniometri osservando gli anelli di Newton (frange di interferenza) che appaiono quando la stampante MFP è portato a contatto con il substrato. Il punto di contatto e la frequenza degli anelli servono come indicazione del tilt. Quando la stampante MFP è allineato con la superficie, un anello di interferenza singolo si estende su tutta la superficie. Questa misura serve anche per calibrare la separazione tra MFP e substrato. </li><li> Il divario tra il MFP e il substrato è un fattore critico per i processi di patterning superficie. Perché il substrato è elaborato dalla scansione al di sotto del MFP, l&#39;allineamento orizzontale deve essere regolato con precisione micrometrica ed è realizzato utilizzando un supporto a tre punti formato da tre viti micrometriche. </li></ol> 4. Funzionamento del MFP <ol><li> Erogazione è controllata via software LabView. Funzionamento del dispositivo viene visualizzato ad occhio e utilizzando una telecamera CCD. L&#39;iniezione: rapporto aspirazione varia 1:03-1:10, a seconda della diffusività del reagente con il tampone circostante e il modello desiderato flusso geometrico. </li><li> Per controllare il corretto funzionamento della siringa di aspirazione e la presenza di bolle, prima iniettare liquido con la siringa di aspirazione prima di iniziare l&#39;aspirazione corretta.</li><li> Inizio iniezione di liquido e il flusso di monitorare e confinamento di perline o di colorante tracciante fluorescente. </li><li> Utilizzare la sonda per la particolare applicazione, cioè la scansione attraverso la superficie per la lavorazione per la deposizione, di attacco o macchie di superficie o di cellule. </li></ol>

<ol><li>Juncker, D., Schmid, H., Delamarche, E. Nature Materials. 4 (8), 622-622 (2005).</li>
</ol>

La sonda microfluidica (MFP) è versatile perché è (i) mobili, (ii) adattabile per essere utilizzato con diversi tipi di reagenti e di substrato e può (iii) essere utilizzato su grandi aree. Bolle indesiderate può portare alla interruzione del flusso per evitare bolle, tutti i componenti devono essere pieni di liquidi prima del montaggio. Il divario tra la sonda e la superficie è solo di pochi micrometri, ma il mesa è diverse centinaia di micron di larghezza, e distanze nel range di centimetr...

<table><tbody><tr><td>Connettori microfluidici</td><td>Upchurch Scientific</td><td>Micro- e nano-raccordi e manicotti</td><td></td></tr><tr><td>Dispenser manuale a due componenti</td><td>Conprotec Inc.</td><td>DM400</td><td>Per dispensare e mescolare la miscela di PDMS</td></tr><tr><td>LabVIEW</td><td>National Instruments</td><td>Versione 8.0</td><td></td></tr><tr><td>Forno a convezione meccanica</td><td>VWR international</td><td>1330FM</td><td></td></tr><tr><td>Siringhe di vetro</td><td>Hamilton Co</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tubazione capillare</td><td>Polymicro Technologies</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Camera a plasma</td><td>Tegal Corporation</td><td>Plasmaline 415</td><td></td></tr><tr><td>Microscopio invertito</td><td>Nikon Instruments</td><td>TE2000-E</td><td></td></tr><tr><td>Pompe per siringa</td><td>Cetoni</td><td>neMESYS</td><td></td></tr><tr><td>Sylgard 184</td><td>Ellsworth Adhesives</td><td>184 Sil Elast Kit</td><td></td></tr><tr><td>Telecamera</td><td>Photometrics</td><td>QuantEM 512SC</td><td></td></tr><tr><td>Portapreparato per microscopio</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Goniometri per supporto della sonda microfluidica</td><td>Melles Griot</td><td>07GON504</td><td></td></tr><tr><td>Stadio lineare</td><td>Applied Scientific Instrumentation</td><td>LS-50</td><td>Per il controllo lungo l'asse z della MFP</td></tr><tr><td>Stadio lineare manuale</td><td>Newport Corp.</td><td>443-4 Series</td><td>Per il controllo lungo gli assi x e y della MFP</td></tr><tr><td>Portapreparato per microscopio</td><td>Applied Scientific Instrumentation</td><td>PZ-2000</td><td>Con controllo lungo gli assi x, y e z</td></tr></tbody></table>

la sonda microfluidic: funzionamento e utilizzo per l&#39;elaborazione delle superfici localizzate

The Microfluidic Probe: Operation and Use for Localized Surface Processing

Dispositivi microfluidici permettono test deve essere eseguito utilizzando piccole quantità di campione e sono stati recentemente utilizzati per controllare il microambiente delle cellule. Microfluidica è comunemente associato con microcanali chiuse che limitano il loro uso per campioni che possono essere introdotte, e colto nel caso delle cellule, all&#39;interno di un volume confinato. D&#39;altra parte, micropipetting sistema sono stati utilizzati per perfusione a livello locale le cellule e le superfici, in particolare con push-pull configurazioni in cui si agisce pipetta come sorgente e l&#39;altra come affondare, ma il confinamento del flusso è difficile in tre dimensioni. Inoltre, pipette sono fragili e difficili da posizione e, quindi, sono utilizzati in configurazione statica solo. La microfluidica sonda (MFP) elude i vincoli imposti dalla costruzione di chiuse e canali microfluidica invece che racchiude il campione nel sistema microfluidica, il flusso microfluidica può essere consegnato direttamente sul campione, e la scansione attraverso il campione, usando la MFP. . L&#39;iniezione e aperture di aspirazione si trovano a poche decine di micrometri l&#39;uno dall&#39;altro in modo che un microjet iniettato il divario è confinato dalle forze idrodinamiche del liquido circostante e interamente aspirato nuovamente dentro l&#39;altra apertura. La microjet può essere lavato tutta la superficie del substrato e fornisce uno strumento preciso per la deposizione localizzata / fornitura di reagenti che possono essere utilizzate su vaste aree mediante la scansione di sonda su tutta la superficie. In questo video vi presentiamo la microfluidica sonda 1 (MFP). Vi spieghiamo in dettaglio come assemblare il MFP, montarlo in cima a un microscopio invertito, e allinearlo rispetto alla superficie del substrato e, infine, mostrano come usarlo per elaborare una superficie substrato immerso in un buffer.

In questo video vi presentiamo la sonda microfluidica<sup&gt; 1</sup&gt; (MFP). Vi spieghiamo in dettaglio come assemblare il MFP, montarlo in cima a un microscopio invertito, e allinearlo rispetto alla superficie del substrato e, infine, mostrano come usarlo per elaborare una superficie substrato immerso in una soluzione tampone.

La sonda Microfluidic: funzionamento e utilizzo per l&#39;elaborazione delle superfici localizzate

I dispositivi microfluidici consentono di eseguire saggi utilizzando quantità minime di campione e sono stati recentemente impiegati per controllare il microambiente cellulare. ...

Questa procedura illustra come assemblare e utilizzare la sonda microfluidica o MFP. I componenti microfluidici della MFP sono siringhe ermetiche al gas, tubi capillari in vetro, connettori micro tight della Upchurch e la testa della MFP. Questo video presenterà i passaggi critici di assemblaggio e allineamento.Una volta assemblato, il MFP può essere utilizzato con una vasta gamma di substrati e reagenti per la creazione di motivi e la lavorazione delle superfici. Ciao, sono Cecil Perot. Sono un ricercatore postdottorato nel laboratorio di David Yaker presso il Dipartimento di Ingegneria Biomedica dell'Università McGill di Montreal, in Canada.Ciao, sono Mohammad Kasime. Sono un dottorando nel laboratorio di David Y del dipartimento di ingegneria biomedica della McGill University. Ciao, sono David Yoker.Sono un professore assistente presso il Dipartimento di Ingegneria Biomedica e oggi vorrei darvi il benvenuto alla nostra dimostrazione sul microsonda microfluidica. Oggi vi mostreremo una procedura relativa al funzionamento e all'uso della microsonda microfluidica. Utilizziamo questa procedura nel nostro laboratorio per la lavorazione e la definizione di modelli su superfici.Cominciamo. Per iniziare questo protocollo, si utilizzano siringhe di plastica e aghi per riempire siringhe di vetro per gas con i reagenti, assicurandosi che non siano presenti bolle d'aria. In genere, utilizziamo una siringa da uno a 10 microlitri per l'iniezione e una siringa con un volume da cinque a dieci volte maggiore per l'aspirazione.Successivamente, utilizzando raccordi nano a tenuta con volume morto ridotto, le siringhe vengono collegate a tubi capillari. I capillari vengono quindi riempiti e controllati alla ricerca di bolle d'aria al microscopio. Il chip MFP viene riempito in anticipo con soluzione tampone per evitare l'intrappolamento di bolle durante il collegamento dei capillari.Infine, i capillari vengono inseriti nel pezzo di collegamento in PDMS presente nella testa di propulsione microfabbricata. Con il MFP ormai assemblato, siamo pronti per iniziare il suo allestimento. Il substrato viene inserito in un supporto realizzato in laboratorio.È fissato alla piastra del microscopio. L'intervallo tra la MFP e il substrato è fondamentale per i processi di patterning superficiale. Mediante un supporto a tre punti costituito da viti micrometriche, l'allineamento orizzontale viene regolato con precisione micrometrica.Questo è necessario perché il substrato viene processato mediante scansione al di sotto della MFP. Per iniziare l'allestimento della MFP, la testa della sonda viene fissata nel supporto della sonda e montata sulla stazione della sonda posta sopra un microscopio invertito. Le siringhe vengono quindi posizionate all'interno di pompe per siringhe ad alta precisione.Successivamente, utilizzando una coppia di goniometri, l'allineamento della punta del MFP con il substrato viene regolato osservando gli anelli di Newton, noti anche come frange di interferenza. Questi anelli compaiono quando il MFP entra in contatto con il substrato; il punto di contatto e la frequenza degli anelli indicano l'inclinazione. Quando il MFP è allineato con la superficie, un unico anello di interferenza si estende su tutta la superficie.Questa misura serve anche a calibrare la separazione tra la MFP e il substrato. Con la MFP configurata, siamo ora pronti a passare all'operazione della MFP. Durante il funzionamento, l'erogazione è controllata dal software LabVIEW.Il funzionamento del dispositivo viene visualizzato ad occhio nudo e con una telecamera CCD. Prima di iniziare l'aspirazione vera e propria, iniettare un po' di liquido per assicurarsi che la siringa di aspirazione sia orientata correttamente e che non siano presenti bolle d'aria. Successivamente, la MFP viene immersa nel tampone.Ora possiamo iniziare l'iniezione del liquido monitorando il confinamento del flusso delle perle. Il rapporto tra iniezione e aspirazione varia da uno a tre a uno a dieci, a seconda della diffusività del reagente con un buffer circostante e del modello di flusso geometrico desiderato. Infine, la sonda può ora essere utilizzata per una varietà di applicazioni.I modelli superficiali mostrati qui sono stati ottenuti mediante la MFP con biotina marcata con fluoresceina su vetrini di vetro con idrogel ricoperti di streptavidina. La velocità di flusso di iniezione era di un nanolitro al secondo, mentre la velocità di flusso di aspirazione era di 10 nanolitri al secondo, utilizzando rispettivamente siringhe da 10 e 50 microlitri. La distanza tra la superficie e la sonda era di cinque micrometri.La MFP può essere utilizzata anche per la colorazione e la lavorazione locale di cellule e tessuti. Il confinamento del flusso impedisce la diffusione del reagente e consente una colorazione chimica precisa delle cellule. Come mostrato qui, un monostrato di cellule di fibroblasti è stato colorato con 100 microgrammi per millilitro di dai.Finora vi abbiamo mostrato come utilizzare la sonda microfluidica. Durante questa procedura, è necessario assicurarsi di evitare la formazione di bolle nel sistema e di verificare che la superficie della sonda microfluidica sia parallela al substrato. Questo è tutto.Grazie per aver guardato e buona fortuna con i vostri esperimenti.

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