Realizzazione e di funzionamento dei dispositivi che supportano Acoustofluidic Bulk onde acustiche piedi per guaina di messa a fuoco di particelle

L'obiettivo generale di questo approccio di fabbricazione è quello di creare un dispositivo acustofluidico versatile e robusto per manipolare particelle colloidali di dimensioni micron in modo senza contatto utilizzando onde stazionarie acustiche di massa. Il nostro obiettivo è quello di dimostrare un approccio semplice mostrando come fabbricare strumenti acustofluidici che supportano le onde stazionarie acustiche di massa utilizzando apparecchiature e procedure standard, nella speranza di rendere questa utile tecnologia più accessibile. Uno dei principali vantaggi dell'acustofluidica è che offre un modo semplice per focalizzare o separare rapidamente entità microscopiche, il che ha ampie implicazioni nella citometria su chip e nella selezione cellulare.

Questa tecnologia offre la possibilità di disporre le particelle in una varietà di portate in modo delicato e discriminante, il tutto in una comoda piattaforma miniaturizzata. In una camera bianca, posizionare un wafer di silicone lucidato su un lato singolo da sei pollici su una centrifuga con il lato lucido rivolto verso l'alto. Depositare un fotoresist positivo direttamente al centro del wafer versandolo con cura fino a quando il fotoresist copre la maggior parte del wafer.

Quindi, ruotare il campione per produrre uno strato uniforme di fotoresist. Al termine, rilasciare il vuoto sul mandrino e utilizzare una pinzetta per wafer per recuperare il wafer. Quindi, posizionare il wafer su una piastra calda e cuocere delicatamente per il tempo specificato dal fornitore del fotoresist.

Mentre il fotoresist cuoce, carica una maschera fotografica, come quella mostrata qui, nel supporto di un allineatore di maschere. Quindi, caricare il wafer ed esporlo con luce UV a un dosaggio di energia specificato dal fornitore del fotoresist. Quindi, rimuovere il wafer fotomodellato dal supporto e posizionarlo in una soluzione del suo sviluppatore corrispondente.

Una volta terminato, rimuovere il wafer dallo sviluppatore, lavarlo con un getto costante di acqua deionizzata e asciugarlo con azoto. Caricare il wafer fotomodellato nella camera di uno strumento di incisione ionica reattiva profonda e incidere i canali fluidici nel wafer alla profondità desiderata seguendo le procedure di incisione standard. Al termine del processo di incisione, scaricare il campione dalla camera e posizionarlo in un grande becher contenente una soluzione di rimozione del fotoresist.

Assicurati che il wafer sia immerso nella soluzione e lascialo in ammollo per un'ora a 65 gradi Celsius. Togliete l'ostia dal becher e sciacquatela con getti alternati di acetone e alcol isopropilico. Quindi, asciugare il wafer con azoto.

In una cappa ben ventilata e approvata per l'uso acido, preparare una soluzione di Piranha in un becher grande e pulito aggiungendo il 30% di perossido di idrogeno all'acido solforico in un rapporto da uno a tre. Immergere il wafer inciso con ioni nella soluzione Piranha con le caratteristiche incise rivolte verso l'alto e lasciarlo per cinque minuti. Quindi rimuovere l'ostia e sciacquarla bene con acqua deionizzata.

Immergere nuovamente il wafer nella soluzione Piranha per altri due minuti e poi sciacquarlo nuovamente con abbondanti quantità di acqua deionizzata. In una cappa separata e ben ventilata dedicata all'uso del solvente, lavare il wafer con un flusso costante di acetone seguito da un flusso costante di metanolo, quindi asciugare il wafer con azoto gassoso. Utilizzando uno strumento di graffio, incidi linee rette nel wafer attorno al perimetro del chip microfluidico in modo che sia più piccolo delle dimensioni del segmento di vetro rettangolare con fori preforati.

Agganciare con cautela il wafer lungo le linee incise. Sciacquare il segmento di silicio con un flusso costante di acetone seguito da un flusso costante di metanolo. Quindi, posizionare la cialda su una piastra calda a 95 gradi Celsius per due minuti affinché si asciughi.

Quindi, aggiungi con cura il vetro pulito sopra il segmento di silicone con le caratteristiche incise rivolte verso l'alto. Assicurarsi che i fori siano allineati correttamente. Quindi, capovolgere con cura i segmenti assicurandosi che i fori siano mantenuti allineati.

Fissare i due segmenti con nastro biadesivo conduttivo in cui metà del nastro fissa i bordi verticali del segmento in silicone e l'altra metà del nastro fissa il vetro sporgente. Quindi, capovolgi nuovamente i segmenti in modo che il segmento di vetro sia in alto. Posizionare i segmenti sopra una lastra di acciaio su una piastra riscaldante a 450 gradi Celsius.

Quindi, aggiungere con cautela una seconda lastra di acciaio di almeno cinque chilogrammi direttamente sulla parte superiore dei segmenti di vetro e silicio assemblati. Questa lastra non deve essere a contatto con il segmento di silicone o il nastro conduttivo. Utilizzando un alimentatore ad alta tensione, collegare il cavo sotto tensione alla lastra di acciaio sopra i segmenti di vetro e silicio assemblati e la terra alla lastra di acciaio inferiore.

Portare la tensione sulla piastra riscaldante sottostante a 1.000 volt. Controllare la tensione applicata utilizzando un multimetro premendo una sonda contro la piastra inferiore e l'altra sonda contro la piastra superiore. Tornare dopo due ore per spegnere la piastra riscaldante e l'alimentazione CC e rimuovere il dispositivo dalle lastre metalliche.

Raschiare la superficie del vetro con un rasoio per rimuovere lo sporco prodotto dal legame anodico e quindi pulire la superficie del vetro con acetone. Successivamente, preparare un foglio di polidimetilsilossano di circa cinque millimetri di spessore tagliandolo in diverse piccole lastre quadrate di circa 10 millimetri per 10 millimetri. Utilizzare un punzone per biopsia da 3 mm per praticare un foro al centro di ciascuna lastra.

Quindi, incollare le lastre direttamente sopra i fori sul substrato di vetro utilizzando la resina epossidica. Saldare due fili alle due aree conduttive del trasduttore. Incollare con cura il trasduttore in titanato di zirconato di piombo al segmento di silicio sul lato posteriore del dispositivo centrato sotto il microcanale.

Infine, inserire il tubo di silicone attraverso i fori nelle lastre di polidimetilsilossano e aggiungere altra colla attorno alle lastre e al tubo per fissarle in posizione. Montare saldamente il dispositivo su un tavolino da microscopio con il microcanale direttamente sotto l'obiettivo. Fare attenzione che il trasduttore non entri in contatto con il tavolino.

Quindi, collegare i tubi di silicone dalle uscite del dispositivo alle siringhe fissate sulle pompe a siringa. Posizionare il tubo di silicone che porta all'ingresso del dispositivo in una fiala contenente una sospensione di perle di polistirene o cellule di interesse. Quindi, posizionare la fiala contenente il campione su una piastra di agitazione per mescolarla continuamente in modo da garantire che venga mantenuta una concentrazione costante per tutto il corso dell'esperimento.

Collegare il trasduttore all'uscita di un amplificatore di potenza in serie con un generatore di funzioni. Programmare le impostazioni sul generatore di funzioni e monitorare l'uscita su un oscilloscopio. Quindi, accendere il generatore di funzioni e l'amplificatore di potenza per iniziare ad azionare il trasduttore.

Quindi, accendi il microscopio e assicurati che il canale microfluidico sia chiaramente a fuoco. Inoltre, accendere la pompa a siringa per introdurre il campione nel dispositivo. Monitora le entità che fluiscono attraverso il dispositivo con un microscopio a fluorescenza durante l'esperimento.

Qui, una pompa a siringa è stata utilizzata per infondere la camera microfluidica con una sospensione di perle di polistirene fluorescente verde a una velocità di 100 microlitri al minuto. Una volta attivato il trasduttore di titanato di zirconato di piombo e sintonizzato su una frequenza di 2,366 megahertz, si forma un'onda stazionaria a mezza lunghezza d'onda lungo la larghezza di questo microcanale, che è di 313 micrometri di diametro. Questo concentra il flusso di perline lungo il nodo di pressione.

Quando le particelle di silicone fluorescente rosso, che hanno un fattore di contrasto acustico negativo, sono state iniettate nel dispositivo, si sono concentrate lungo gli antinodi di pressione. La capacità di questo sistema di focalizzare le particelle dipende sia dalla portata che dalle tensioni applicate. All'aumentare del flusso, la distribuzione delle particelle attraverso il microcanale si diffonde.

Inoltre, l'aumento delle tensioni applicate aumenta l'entità della focalizzazione delle particelle. Una volta operativo, questo dispositivo può essere utilizzato per manipolare particelle e cellule per una varietà di saggi biologici basati su microfluidica ed esperimenti che richiedono un controllo spaziale o temporale fine. È importante ricordarsi di prendersi il proprio tempo e fare attenzione ad ogni passaggio, poiché la fretta in qualsiasi passaggio può introdurre imperfezioni nel dispositivo finale.

Una volta terminato, il dispositivo può essere utilizzato molte volte, purché si presti la dovuta attenzione per pulire il dispositivo tra un utilizzo e l'altro con detergenti e tamponi di lavaggio adeguati. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come fabbricare un dispositivo acustofluidico composto da silicio e vetro che supporta onde stazionarie acustiche di massa. Ricorda che stai lavorando con sostanze chimiche forti, come la miscela Piranha, che possono essere estremamente pericolose se maneggiate male.

Si prega di prestare la dovuta attenzione quando si maneggiano questi liquidi per garantire una pratica chimica sicura per tutti i lavori di fabbricazione.