연구 및 교육 응용 프로그램을 위한 맞춤형 미세 유체 장치의 신속한 제조

Megan Levis; Fernando Ontiveros; Jonathan Juan; Anthony Kavanagh; Jeremiah J. Zartman

doi:10.3791/60307

이 콘텐츠를 보려면 JoVE 구독이 필요합니다. 로그인하거나 오늘 무료 평가판을 시작하세요.

방법 논문

연구 및 교육 응용 프로그램을 위한 맞춤형 미세 유체 장치의 신속한 제조

8.4K 조회수

⸱

DOI:

10.3791/60307

⸱

2019년 11월 20일

Megan Levis^*¹^,² , Fernando Ontiveros^*³ , Jonathan Juan¹ , Anthony Kavanagh¹ , Jeremiah J. Zartman¹^,²

¹Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of Notre Dame, ²Bioengineering Graduate Program, University of Notre Dame, ³Biology Department, St. John Fisher College

^* These authors contributed equally

이 논문에서

요약

여기에서 우리는 최소한의 재정적 및 시간 적 투자로 맞춤형 미세 유체 장치를 설계하고 제작하는 프로토콜을 제시합니다. 목표는 생물 의학 연구 실험실 및 교육 환경에서 미세 유체 기술의 채택을 용이하게하는 것입니다.

초록

미세 유체 장치는 나노에서 서브 밀리미터 저울에 이르기까지 채널에서 유체, 입자, 세포, 마이크로 크기의 장기 또는 유기체의 조작을 허용합니다. 생물 과학에서이 기술의 사용의 급속 한 증가 연구 그룹의 광범위 한 범위에 액세스할 수 있는 방법에 대 한 필요성을 자극 했다. PDMS 본딩과 같은 현재 의 제조 표준에는 비용이 많이 들고 시간이 많이 소요되는 리소그래피 및 본딩 기술이 필요합니다. 가능한 대안은 쉽게 저렴하고 최소한의 전문 지식이 필요하며 설계의 신속한 반복을 허용하는 장비 및 재료의 사용입니다. 이 작품에서 우리는 저렴하고 제작하기 쉽고 미세 유체 공학 기술에 대한 다른 접근 법보다 생성 시간이 훨씬 적은 PET 라미네이트 (PETL)를 설계하고 생산하기위한 프로토콜을 설명합니다. 그들은 수로 및 기타 피처가 공예 커터를 사용하여 정의되는 열 결합 필름 시트로 구성되어 있습니다. PETL은 현장별 기술적 과제를 해결하는 동시에 채택에 대한 장애물을 획기적으로 줄입니다. 이 접근 법은 연구 및 교육 설정 모두에서 미세 유체 장치의 접근성을 용이하게하여 새로운 조사 방법에 대한 신뢰할 수있는 플랫폼을 제공합니다.

서론

미세 유체학적 은 마이크로 리터 (1 x 10^-6 L)에서 피콜리터 (1 x 10^-12 L)에 이르는 부피를 가진 작은 규모로 유체 제어를 가능하게합니다. 이러한 제어는 마이크로프로세서 산업에서 차용한 마이크로 제조 기술의 적용으로 인해 부분적으로 가능해졌습니다^1. 채널 과 챔버의 마이크로 크기의 네트워크의 사용은 사용자가 작은 차원의 독특한 물리적 현상특성을 활용할 수 있습니다. 예를 들어 마이크로미터 눈금에서 점성력이 관성력을 지배하는 층류를 사용하여 유체를 조작할 수 있습니다. 그 결과, 확산 수송은 미세 유체학의 두드러진 특징이 되고, 정량적이고 실험적으로 연구될 수 있다. 이러한 시스템은 Fick의 법칙, 브라운 운동 이론, 열 방정식 및/또는 유체 역학 및 운송 현상 분야에서 중요한 파생되는 Navier-Stokes 방정식을 사용하여 적절하게 이해할 수 있습니다^2.

생물과학의 많은 그룹이 현미경 수준에서 복잡한 시스템을 연구하기 때문에, 원래 미세 유체 장치가 생물학^2,^3의연구 응용 프로그램에 즉각적이고 ....