방법 논문

폴리 디메틸 실록산 (PDMS) 공동 축류 초점 장치를 사용하여 이중 에멀젼 생성

DOI:

10.3791/53516

⸱

2015년 12월 25일

 ,  , 
1Department of Pharmaceutical Chemistry, University of California, San Francisco, 2Joint UCSF/UCB Bioengineering Graduate Group, University of California, San Francisco, 3Department of Bioengineering and Therapeutic Sciences, University of California, San Francisco, 4California Institute for Quantitative Biosciences, University of California, San Francisco

이 논문에서

요약

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미세유체 이중 에멀젼 생성에는 일반적으로 패턴이 있는 습윤성 또는 맞춤형으로 제작된 유리 구성 요소가 있는 장치가 포함됩니다. 여기에서는 표면 처리나 복잡한 제조 공정이 필요하지 않고 14μm까지 이중 에멀젼을 생산할 수 있는 모든 폴리디메틸실록산(PDMS) 이중 에멀젼 발생기의 제조 및 테스트에 대해 설명합니다.

초록

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이중 에멀젼은 수성 캐리어 유체를 갖는 것이 중요한 여러 생물학 및 산업 응용 분야에서 유용합니다. 이 논문은 소프트 리소그래피를 사용하여 완전히 제작할 수 있는 동축 유동 초점 기하학을 사용하여 물/오일/물 이중 에멀젼을 생성할 수 있는 폴리디메틸실록산(PDMS) 미세유체 장치를 제시합니다. 유리 모세관을 사용하는 에멀젼 장치와 유사하게, 이중 에멀젼은 균일한 습윤성과 채널 크기보다 훨씬 작은 치수로 채널에서 형성될 수 있습니다. 3차원 플로우 포커싱 형상은 2층 소프트 리소그래피를 사용하여 한 쌍의 PDMS 슬래브를 주조한 다음 클램쉘 구성으로 슬래브를 함께 결합함으로써 달성됩니다. PDMS 슬래브에 성형된 보완 잠금 기능을 통해 각 슬래브 표면의 특징을 정확하게 등록할 수 있습니다. 장치 테스트는 직경이 14μm에서 50μm인 이중 에멀젼의 형성을 보여주면서 오염 및 막힘에 강한 대형 채널을 사용합니다.

서론

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이중 에멀젼은 인해 산업, 의약품에서 사용 가능성, 및 생물학적 응용 1 중간, 비혼 화성 유체 층에 의해 담체 상으로부터 분리 액적로 구성하고, 특히 중요하다. 어떤 경우에는, 이중 에멀젼의 코어에 고 부가가치 화합물을 캡슐화 할 수있는 능력은 보호 물질과 제어 방식으로 방출 될 수있다. 예를 들어, 약물이 외부 캐리어 유체 (2)에 적합하지 않은 조건에서 용해도 캡슐화 될 수있다. 또한, 중간 유층 약물, 화장품 및 영양 3의 캡슐화 및 전송을위한 캡슐 템플릿으로 사용될 수있다. 그들은 서브 나노 리터 실험의 대규모 수가 다음, 실시 감지 (FACS) 악기 4,5 정렬 형광 활성화 된 셀을 사용하여 정렬 할 수 있기 때문에 생물학, 이중 에멀젼은 또한 높은 처리량 검사에 유용하다.

ENT는 "> 원하는 성능 특성을 갖는 이중 에멀젼의 디자인은 이중 에멀젼 크기, 조성 및 균일도의 정밀한 제어를 필요로한다. 이러한 막 유화 같은 벌크 유화 공정은, 업계에서 사용되지만, 생성 된 에멀젼은 높은 다 분산되어 보이는 기능적 특성 (1)의 다양한. 액적 미세 유체 분야는 자연적으로 신중하게 제어 구성 6 단 분산 에멀젼의 생성을 적합하다. 미세 유체 이중 에멀젼....

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프로토콜

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1. SU8 마스터 제작

  1. AutoCAD 소프트웨어를 사용하여 두 개의 층을 제조하기위한 미세 유체 구조를 디자인하고 10 μm의 해상도로 회로 기판 필름 공급 업체에서 인쇄 된 디자인을 가지고있다. 장치 설계의 세부 사항은 첨부 된 기준 (11)에 부여하고, 채널 형상은도 1에 도시되어있다. 각 층은 층 (12)의 제조에서의 기능을 배치 할 수 있도록 정렬 마크를 포함한다.
  2. 스핀 코터에 미리 청소 3 인치 직경의 실리콘 웨이퍼를 놓고 척에 부착하는 진공를 켜. 50 ㎛의 막 두께를 제공하고, 2,000 rpm에서 30 초, 500 rpm에서 20 초간 스핀 웨이퍼의 중심에 SU8-3035 1 ㎖를 적용.
  3. 웨이퍼를 제거하고, 30 분 동안 135 ° C 열판에 굽는다. 웨이퍼는 다음 단계로 이동하기 전에 실온으로 냉각되도록.
  4. 1 차 레이어 마스크로 코팅 된 웨이퍼 (그림 2A 노출 ) 90 초 동안 LED nm의 평행 190 mW의 365 미만. 노출 후, 다음 단계를 진행하기 전에, 1 분 동안 실온에 다음 시원한를 135 ° C 형 열판에 웨이퍼를 놓습니다.
  5. 스핀 ....

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결과

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이중 에멀젼 발생기 3D PDMS 제조를 (도 1a)를 사용하여 만든 공동 축류 집속 장치로 구성된다. 지오메트리는 삼상 동축 제트의 형성 물 / 오일 / 물 이중 에멀젼 (도 1b,도 1c)의 형성을 허용 광장 × 50 μm의 오리피스 50㎛의로 전단 될 수있다. 내부 수상과 유상 중간 10 ㎛, 채널 치수에 함께 접합하게된다 × 50 μm의 (도 1D, 지점 "1"). 갑작스런 팽창 채널 확장에 도달 할 때까지 때문에 PDMS의 소수성, 불소계 오일 안아 채널 벽 및 유체와 같은 채널의 중심에 내부 상 체류가 연속 제트 여행 (도 1D, 포인트 "2" ). 이 위치에서, 내부 두 단계는 320 μm의 높이 junc의 중심에 주입수성 담체상의 상대적 동심 도입을 허용 기. 세 단계는 50.......

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토론

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여기에 설명 된 이중 에멀젼 발생 형상은 유리 모세관 장치 (8)의 물리를 모방하도록 설계된다. 이들에 정렬 원통형 유리 모세관 균일 이중 에멀젼 방울에 전단되는 삼상 동축 제트을 만드는 데 사용됩니다. 우리 3D PDMS 소자의 기능은 전체 높이가 320 μm의 아르 반송파 위상 채널과 50 μm의 높이로 형성 작은 ​​제작 기능의 중앙 정렬에 의존한다. 마스크가 정확히 정렬되지 않는 경우에 50 μm의 높이 형상과 관련하여 단계 170에서 2 차 층을 마스크에 의해 패터닝 키 기능 틀리게에 대한 상당한 잠재력이있다. 적절한 정렬은 포토 패터닝 동안 함께 배치되는 마스크로 예컨대 동심원 같은 얼라인먼트 마크를 설계함으로써 도움을받을 수있다. 상기 장치의 두 반쪽의 PDMS 플라즈마 본딩 최종 디바이스의 상당한 오정렬을 초래할 수 초 과정이다. 플라즈마 본딩단계 2.4에서 우리는 본딩을 지연 및도 3a에 도시 된 정렬 프레임이 잠금으로 허용 할 수 있도록 조.......

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공개 사항

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저자는 공개할 것이 없습니다.

감사의 글

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이 작품은 양적 생명 과학의 캘리포니아 공과 대학 (QB3), 로저스 가족 재단, 혁신적인 생물 의학 연구, BASF에서 보조금에 대한 UCSF / 샌들러 재단 프로그램에서 브리징 격차 상, 그리고 NSF를 통해로부터 연구 상 수상에 의해 지원되었다 학부 조기 경력 개발 (경력) 프로그램 (DBI-1253293).

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
포토 마스크CadArt Servcies
3 "실리콘 웨이퍼, P 형, 버진 테스트 등급대학 웨이퍼447
SU-8 3035MicrochemY311074
SU-8 2050MicrochemY111072
Sylgard 184 실리콘 엘라스토머 키트Krayden4019862
1 ml 주사기BD
10ml 주사기BD309604
27 게이지 바늘BD305109
PE 2 폴리에틸렌 튜브Scientific Commodities, Inc.B31695-PE/2
Novec 7500Fisher Scientific98-0212-2928-5일반적으로 HFE 7500으로 알려져 있음
생체 호환 가능한 계면활성제Ran Biotechnologies008-FluoroSurfactant
35,000 MW PEGSigma Aldrich1546660
Tween 20Sigma AldrichP1369
소듐 도데실 설페이트 시그마 알드리치L3771
309628

참고문헌

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Van Der Graaf, S., Schroën, C. G. P. H., Boom, R. M. Preparation of double emulsions by membrane emulsification - A review. J. Membrane Sci. 251 (1-2), 7-15 (2005).
  2. Laugel, C., Baillet, A. P., Youenang Piemi, M., Marty, J., Ferrier, D.

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재인쇄 및 허가

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태그

PDMS

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