ビュー ポートの可視光と赤外線を透明なプラスチックのマイクロ流体デバイスを製造するためソフト平版のプロシージャ

この微細加工プロトコルの目標は、フーリエ変換赤外マイクロ分光法と互換性のあるプラスチックマイクロ流体デバイスを、シンプルで費用対効果の高い方法で製造することです。これらの方法は、細胞生化学の広範な理解に役立ちます。これにより、生細胞の生化学的マップを取得できるラベルフリーで損傷のないイメージング技術である赤外顕微分光法へのアクセスが簡素化されます。

この技術の主な利点は、微細加工施設にアクセスする必要性を減らし、最終デバイスの主要コンポーネントとしてプラスチックを使用することです。その手順を実演するのは、当研究室の研究助手であるMona Suryanaさんです。この手順を開始するには、テキスト プロトコルで説明されているように、シリコン プライマリ モールドを準備します。

次に、PDMSエラストマーと硬化剤を10対1の割合で混合します。混合される総量は、得られるPDMSの厚さが約1〜1.5ミリメートルになるようなものである。十分に混合した後、混合物を真空ジャーに移します。

圧力が1〜10ミリバールになるまで下げます。15分間、または目に見える気泡がなくなるまで待って混合物を脱気します。脱気したPDMSを準備したシリコンモールドに流し込みます。

金型を真空ジャーに移し、圧力を15分間下げて、混合物をもう一度脱気します。次に、金型をホットプレートまたはオーブンに移します。金型を70°Cで2時間加熱して硬化させます。

硬化したPDMSを火から下ろし、室温まで冷まします。かみそりの刃を使用して、シリコンモールドの端に沿ってPDMSを切断します。ピンセットを使用して、1つの角をつまみ、PDMSレプリカをシリコンモールドから慎重に剥がします。

次に、PDMSの型をプラズマクリーナーに移します。チャンバー圧力を1〜10ミリバールに設定し、PDMSモールドを60ワットの酸素プラズマで30秒間、20SCCMの酸素流で処理します。この後、型を真空瓶に入れ、約50マイクロリットルのシランを追加します。

瓶を真空状態に2時間放置します。まず、テキストプロトコルに概説されているようにアクリルテンプレートを設計または取得し、この手順の冒頭に示されているようにPDMSエラストマーと硬化剤を準備します。脱気したPDMS混合物をアクリルテンプレートに注ぎ、最上面が液体表面から約1mm下に沈むまで

次に、水中に沈めたテンプレートを真空ジャーに移します。以前と同じプロセスを使用してPDMSを脱気します。次に、水中に沈めたテンプレートをホットプレートまたはオーブンに移します。

60°Cで2時間加熱し、硬化させます。硬化したPDMSを熱源から取り出し、室温まで冷まします。カミソリの刃を使用して、アクリルテンプレートの端に沿ってPDMSをカットします。

次に、ピンセットを使用して1つの角をつまみ、PDMSを慎重に剥がします。この後、テキスト プロトコルで説明されているように、2 番目の PDMS レプリカを準備します。デバイスのパターン化された半分の作製を開始するには、フッ化カルシウム窓を酸素プラズマで処理し、60ワットで30秒間、20SCCMの酸素流で処理します。

最初の PDMS テンプレート (小さな柱があるテンプレート) を平らな面に慎重に配置します。次に、処理したフッ化カルシウムウィンドウをテンプレートの中央に配置します。ウィンドウがPDMSに完全に接触するように、軽く押します。

次に、PDMSモールドの裏側にUV透明プレートを中央チャンバーの位置に合わせて配置します。軽く押して、PDMSに完全に接触していることを確認します。流体パターンを下にして、流体チャンバーをウィンドウの中央に揃えて、金型をPDMSテンプレートに置きます。

次に、PDMSテンプレートの入口でNOAの滴を徐々に分注します。NOAがゆっくりとキャビティを満たすのを待ちます。キャビティが完全に充填されたら、金型をUV光にさらしてNOAを硬化させます。

UV透明プレートを金型から慎重に取り外します。NOA層の上部からPDMSモールドをそっと剥がします。この後、NOAレイヤーを削除します。

デバイスの平らな半分の製造を開始するには、フッ化カルシウムウィンドウを60ワットの酸素プラズマで30秒間処理し、20SCCMの酸素流を使用します。2 つ目の PDMS テンプレート (小さな柱がないテンプレート) を平らな面に慎重に配置します。処理したフッ化カルシウムウィンドウをテンプレートの中央に配置します。

ウィンドウがPDMSに完全に接触するように、軽く押します。次に、厚さ1mm、5cm×3.5cmのPDMSシートを入手します。このシートをフッ化カルシウムウィンドウの上に、テンプレートの中央に合わせて置きます。

シートが窓に完全に接触するように、軽く押します。PDMSテンプレートの入口でNOAの滴を徐々に分注します。NOAがゆっくりとキャビティを満たすのを待ちます。

キャビティが完全に充填されたら、金型をUV光にさらしてNOAを硬化させます。PDMSレイヤーをはがします。次に、硬化したNOA層をPDMSテンプレートから慎重に除去します。

デバイスの半分をもう片方の上に置き、フッ化カルシウムの窓を揃えます。NOAレイヤーの角をそっと押して、2つの半分の位置を固定します。次に、テキストプロトコルで概説されているように、PDMSディスクと長方形を取得します。

PDMSディスクをデバイスの対応する開口部に挿入します。次に、各辺に事前にカットされた開口部を持つ PDMS 長方形を配置します。アセンブリ全体をバキュームプレスに移し、2つのプレートの間に挟みます。

次に、ビニール袋を密封します。真空ポンプをオンにしてアセンブリを排気し、少なくとも10分間運転できるようにします。270ワットの広帯域水銀蒸気ランプを使用して、排気されたアセンブリをUV光に15分間さらします。

この後、真空ポンプをオフにし、アセンブリをゆっくりと大気圧までベントしてから、アセンブリから最終的なデバイスを取り外します。この手順では、可視光および赤外光に対して透明なビューポートを備えたプラスチック製のマイクロ流体デバイスを作製します。次に、透過率スペクトルを取得して、新品のフッ化カルシウムウィンドウ、製造されたデバイスの半分、および完全なデバイスを比較します。

ご覧のとおり、3つすべてが中赤外まで80%を超える透過率を示しており、この範囲での透明度が高いことを示しています。デバイス全体のスペクトルは、2つのウィンドウ間のエアギャップによって引き起こされる干渉パターンを示していますが、これらのスペクトルは、製造プロセスが中赤外範囲までのフッ化カルシウムウィンドウの透明度を変更しないことを示しています。このテクニックを習得すると、適切に実行され、必要なテンプレートと金型が準備されていれば、1時間で完了できます。

このビデオを見れば、PDMSによるレプリカ成形によるフーリエ変換赤外分光法に対応したプラスチックマイクロ流体デバイスの作り方や、UV硬化性樹脂による毛細管現象の充填方法についてご理解いただけたと思います。シランや紫外線を扱う作業は非常に危険であることを忘れないでください、そしてこの手順を実行する間は常に手順ベースのリスク評価を行い、適切な人的保護具を着用してください。