Method Article

희생 구성 요소의 증발을 사용하여 세 가지 차원 미세 만들기의 과정

DOI:

10.3791/50459

⸱

November 2nd, 2013

 ,  , 
1Department of Physics, University of California, Irvine, 2Department of Chemistry, University of California, Irvine

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

희생 구성 요소 (VASC) 프로세스의 증발은 미세 혈관 구조를 조작하는 데 사용됩니다. 이 절차는 레이저 미세 가이드 플레이트가 제공하는 정확한 3D 기하학적 위치와 중공 미세을 형성하는 희생 폴리 (젖산) 산 섬유를 사용합니다.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

자연 시스템의 혈관 구조는 높은 표면적과 최적화 된 구조를 통해 높은 대량 전송을 제공 할 수 있습니다. 몇 가지 합성 물질 제조 기술은 확장 성을 유지하면서 이러한 구조의 복잡성을 모방 할 수 있습니다. 희생 구성 요소 (VASC) 프로세스의 증발은 그렇게 할 수 있습니다. 이 과정은 매트릭스 내에 포함 된 중공 원통형 미세을 형성하는 템플릿으로 희생 섬유를 사용합니다. 주석 (II) 수산 (SnOx)는 폴리 (젖산)이 프로세스의 사용을 용이하게 산 (PLA) 섬유 내에 포함되어 있습니다. SnOx 낮은 온도에서 PLA 섬유의 해중합을 촉진. 젖산 단량체는이 온도에서 기체이며 행렬을 손상하지 않는 온도에서 내장 행렬에서 제거 할 수 있습니다. 여기에서 우리는 3 차원 배열 마이크로의 복잡한 패턴을 만들 미세 접시와 장력 장치를 사용하여 이러한 섬유를 정렬하는 방법을 보여줍니다.이 과정은 섬유의 거의 모든 배열의 탐사 토폴로지 구조를 할 수 있습니다.

Introduction

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자연 시스템은 많은 생물학적 기능을 촉진하기 위해 광범위한 혈관 네트워크를 사용합니다. 대중 교통은 볼륨 비율 및 최적화 포장 구조 표면적으로 인해 이러한 시스템에서 효율적으로 달성 될 수있다. 많은 합성 제조 기술은 미세 혈관 구조를 생성 할 수 있지만 기존의 제조 방법 1-5 복잡성과 호환성을 유지하면서, 아무도 대규모 미세 혈관을 생성 할 수 없습니다. 이러한 조류 폐와 같은 구조는 영감을 제공합니다. 우리가 어떻게 대중 교통을 향상이 복잡한 구조를 조작합니까?

희생 구성 요소의 증발 (VASC)는 대규모의 복잡한 혈관 구조 6-7 생성 할 수 있습니다. 이 방법은 열 해​​중합과 폴리의 증발 제거 (젖산) 섬유 템플릿의 역이다 빈 채널을 형성하는 산 섬유를 사용합니다. 이 기존의 제조와 호환 희생 기술입니다방법. 미터 길이의 원통형 미세 패턴이 제조 공정을 이용하여 형성 될 수있다. 이 예 7-10자가 치유 고분자 및 3D 미세 혈관 탄소 포집 장치와 같은 혈관 장치를 만드는 데 사용할 수 있습니다.

탄소 포집 장치는 비행의 사용에 효율적인 가스 교환에 무게 비율 때문에 제공 조류 폐에 의해 영감을했다. parabronch....

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Protocol

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1. 희생 섬유를 촉매

  1. 낮은 주위 폴리 (젖산) 산 섬유 ¾ 정의 스핀들의 원하는 금액을 래핑합니다. 최대 표면적 노출을 제공하기 위해 섬유 중복을 줄일 수 있습니다.
  2. 밀폐 된 병에 Disperbyk 130 40 ml의 탈 이온화 된 H 2 O를 혼합하고 균질 한 용액이 얻어 질 때까지 흔 듭니다. 그런 다음 37 ° C에서의 물을 욕조에 1,000 ml로 비커를 놓고 비커에 트리 플루오을 붓는다. 사용하는 H 2 O와 TFE의 양이 사용되는 PLA 섬유의 직경에 따라 달라집니다.
    섬유 직경 H 2 O (ML)의 양 TFE의 양 (ML)
    200 400 400
    300 360 440
    500 320 480
  3. 추가H 2 O / Di....

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Results

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이 절차는 수지 내에 포함 된 미세 혈관 구조를 제조하는 방법을 제공합니다. 이러한 구조는 다양한 패턴 (그림 2)을 준수 할 수 있습니다. 미세 혈관 네트워크의 구조는 희생 섬유 형성 할 수 구조에 의해 제한됩니다.

가스 투과성 채널 간 막을 통과로 미세 혈관 채널, 유체 흐름 사이의 가스 수송의 병렬 배열을 사용하는 것이 용이합니다. 이러한 장치는 리소그래피에 대한 필요성 (그림 3)없이 확장 가능한 방식으로 조작 할 수 있습니다. 형성된 미세 완전히 투명하며보다 50 μM로 구분 될 수있다.

누수와 플러그가 모두 마이크로 (그림 4) 내에 표시하는 것이 가능합니다. 플러그의 형성은 마이크로를 통해 어떤 유체의 흐름을 방지하고 수동으로 제거해야합니다. 채널 사이의 누설 승을 형성 할 수암탉 섬유는 철저하게 청소하고 장력이되지 않습니.......

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Discussion

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PLA 섬유에 SnOx 촉매의 도입은 섬유가 낮은 온도에서 depolymerize 할 수 있습니다. 이것은이 경우 PDMS에 임베딩 수지의 열화를 방지 할 수 있습니다. 사용자 정의 스핀들이 제대로 처리 솔루션 (그림 5A)를 혼합해야합니다. 스핀들은 디지털 믹서에 연결하는 중앙 코어를 둘러싸는 여섯 지원 봉으로 구성되어 있습니다. 섬유는 촉매 용액과 접촉하는 포장 섬유의 표면 영역을 최대화하도록 지원 막대 주위에 래핑됩니다. 스핀들의 바닥은 혼돈의 흐름을 소개하는 블레이드의 집합이 포함되어 있습니다. 혼돈의 흐름은 촉매의 응집을 방지 할 수 있습니다.

사용자 정의 장력 보드는 섬유 (그림 5B)의 병렬 집합을 만드는 데 사용됩니다. 이 보드의 가장자리를 따라 기타 튜닝 페그 보드로 구성되어 있습니다. 충분한 튜닝 페그가 prese만큼 보드의 치수만큼 중요하지긴장 패턴에 사용되는 섬유의 모든에 NT. 섬유의 피봇 포.......

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Disclosures

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우리는이 기술 싶게 미국 특허 미국 가출원 일련 번호 590분의 61, 086에 대한 임시 특허를 신청했다.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

이 작품은 FA9550-12-1-0352와 3M 비 종신 교수 상 아래 AFOSR 젊은 조사자 프로그램에 의해 지원되었다. 저자는이 프로젝트에 관한 도움을 토론 Lalisa Stutts과 재닌 톰에게 감사의 말씀을 전합니다. 저자는 시설의 사용을 허용을 위해 캘리포니아 대학 어바인에 Calit2 현미경 센터 및 레이저 분광학 시설을 주셔서 감사합니다. 호지 할 랜드 및 UCI 물리 과학 기계 공장은 도구의 제작을 위해 확인됩니다. 폴리는 (유산균) 산 섬유는 넉넉한 테이 모노 필라멘트에 의해 제공되었다.

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Reagent
Tin (II) oxalateSigma-Aldrich402761
Disperbyk 130BYK 첨가제 기기
TrifluoroethanolHalocarbon
Malachite Green (technical grade)Sigma-AldrichM6880
수산화나트륨 (≥ 98 %, 펠릿)Sigma-AldrichS5881
Polydimethylsiloxane (PDMS)Dow Corning3097358-1004Ellsworth Adhesives에서 배포
폴리 (젖산) 산 섬유Teijin 모노 필라멘트
Material< / strong>
RW 20 디지털 믹서IKA3593001
Desiccator JarPyrex
진공 오븐Fisher Scientific
Third HandJameco Electronics26690플레이트 홀더
접착제 건StanleyGR20L
PLA 스핀들맞춤형
텐셔닝 보드맞춤형

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Bellan, L. M., Singh, S. P., Henderson, P. W., Porri, T. J., Craighead, H. G., Spector, J. A. Fabrication of an artificial 3-dimensional vascular network using sacrificial sugar structures. Soft Matter. 5 (7), 1354(2009).
  2. Bellan, L. M., Strychalski, E. A., Craighead, H. G.

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Vaporization of Sacrificial ComponentSacrificial FibersTin Oxalate CatalystPolylactic Acid FibersThree dimensional PatterningEmbedding ResinPDMS CastingHeat Vacuum EvacuationMicrovascular StructuresFiber Alignment

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