미세 유체 압축 공기를 넣은 케이지 : A의 칩 크리스탈 트래핑, 조작에 대한 새로운 접근 방식 및 제어 화학 처리

여기에서는 폴리디메틸실록산(PDMS)으로 만들어진 이중층 미세유체 시스템의 제조 및 작동에 대해 설명합니다. 우리는 트래핑을 위한 이 장치의 잠재력을 보여주고, 결정질 분자 물질의 배위 경로를 지시하고, 온칩 트랩 구조에 대한 화학 반응을 제어합니다.

이 접근 방식의 전반적인 목표는 트래핑을 위한 이 장치의 잠재력을 입증하고, 결정질 분자 물질의 배위 경로를 지시하고, 온칩 트랩 구조에 대한 화학 반응을 제어하는 것입니다. 이 방법은 자체 조립 구조의 특성에 대한 제어된 화학 처리의 영향과 같은 재료 과학 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한 동적 조건에서 제어된 화학 처리를 가능하게 하는 기술의 수가 현재 매우 제한되어 있으므로 이러한 접근 방식이 재료 관련 분야에서 매우 매력적이라는 점을 강조하는 것이 중요합니다.

먼저 SU8 포토리소그래피를 사용하여 실란화된 마스터 몰드를 준비합니다. 오염 입자는 시간과 온도 모두에 특히 민감합니다. 설명된 시간 프레임과 온도를 따르지 않으면 접착되지 않아 작동하지 않는 장치가 제조될 수 있습니다.

일회용 계량 접시에 엘라스토머 50g과 경화제 10g을 결합하여 PDMS 혼합물을 준비합니다. 플라스틱 주걱을 사용하여 구성 요소를 완전히 혼합합니다. 다음으로, 잘 혼합된 PDMS를 진공 상태에서 15분 동안 건조기에 넣어 혼합물의 가스를 제거하고 갇힌 기포를 제거합니다.

PDMS의 첫 번째 배치가 탈기되는 동안 10g의 엘라스토머와 0.5g의 경화제를 사용하여 두 번째 배치를 혼합합니다. 그런 다음 제어 층이 포함된 마스터 몰드를 원형 11mm PTFE 프레임에 고정합니다. PDMS의 5:1 혼합물이 탈기되면 진공 챔버에서 제거합니다.

이제 혼합물이 PTFE 프레임의 직선 수직 벽 수준에 도달할 때까지 PDMS의 5:1 혼합물을 제어 레이어 마스터 몰드에 붓습니다. 그런 다음 데시케이터에 넣습니다. 동시에 PDMS의 20:1 혼합물을 데시케이터에 넣고 다시 진공을 당깁니다.

추가로 30분 동안 코팅된 마스터 몰드와 PDMS의 20:1 비율의 가스를 모두 제거합니다. 그런 다음 데시케이터에서 둘 다 꺼내 섭씨 80도로 예열된 오븐에 제어 레이어 마스터 몰드를 놓습니다. 제어 레이어가 베이킹되는 동안 유체 레이어의 마스터 몰드를 스핀 코터에 놓습니다.

20 대 1 혼합물의 PDMS를 약 4 밀리리터를 유체 층의 마스터 몰드에 붓고 1200rpm에서 40초 동안 웨이퍼를 스핀 코팅하여 60마이크로미터 두께의 층을 만듭니다. 총 경과 시간 1시간이 지나면 오븐을 열고 스핀 코팅된 웨이퍼를 제어 레이어 옆에 놓고 섭씨 80도에서 15분 더 함께 굽습니다. 그런 다음 총 경과 시간 75분이 지나면 오븐에서 두 웨이퍼를 모두 꺼냅니다.

먼저 제어층을 위한 5:1 혼합물의 PDMS를 벗겨냅니다. 면도날을 사용하여 칩을 잘라냅니다. 그런 다음 1mm 생검 펀치를 사용하여 흡입구의 구멍을 뚫습니다.

다음으로, 접착 테이프를 사용하여 깍둑썰기된 제어 레이어 칩에서 이물질을 제거합니다. 칩이 깨끗해지면 실체 현미경을 사용하여 유체 층 마스터 몰드 위에 제어 레이어 칩을 정렬합니다. 그런 다음 조립된 칩 주위에 잔류 PDMS를 붓고 그립니다.

그리고 전체 설정을 섭씨 80도의 오븐에 넣습니다. 조립된 장치를 밤새 굽습니다. 다음 날, 경화된 어셈블리를 오븐에서 꺼내 실온으로 식히십시오.

그런 다음 유체층 마스터 금형에서 PDMS 어셈블리를 벗겨냅니다. 마스터 몰드에서 분리되면 제작된 이중층 장치를 블레이드로 깍둑썰기하고 1.5mm 생검 펀치를 사용하여 유체 입구와 출구를 형성합니다. 다음으로, 유리 커버 슬립과 조립 된 장치의 유체 층을 1 분 동안 코로나 방전으로 처리하거나 산소 플라즈마를 사용한 다음 즉시 두 표면을 함께 결합하여 미세 유체 장치를 완성합니다.

본딩된 이중층 칩을 섭씨 70-80도의 오븐에서 최소 4시간 동안 굽습니다. 주사통 펌프와 압축 공기를 넣은 관제사를 사용하여 교류 연대를 교묘히 다루기 위하여는, 첫째로 microfluidic 장치의 유동성 인레트 및 압축 공기를 넣은 관제사 체계에 마이크로 유동성 장치의 유동성 인레트에 이전에 적재하고 주사통 펌프에서 둔 주사통을 microfluidic 장치의 통제 인레트에 연결하십시오. 흐름을 시각화하려면 주사기 중 하나에 수성 염료를 로드하고 분당 20마이크로리터의 유속으로 챔버로 흐릅니다.

그런 다음 공압 컨트롤러 시스템을 사용하여 3bar에서 밸브를 작동시켜 밸브를 닫습니다. 밸브가 닫힌 후에도 유체가 밸브 주위로 계속 흐를 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요하며, 이 기능은 배위 폴리머와 같은 갇힌 구조의 제어된 화학적 처리를 달성하는 데 중요합니다. 밸브를 열려면 컨트롤러 시스템을 사용하여 압력을 해제하기만 하면 됩니다.

다이 용액이 첫 번째 채널을 통해 흐르는 동안 동일한 유속으로 다른 수성 유체를 두 번째 입구 채널에 주입하여 두 수성 흐름 사이에 계면을 형성합니다. 그런 다음 3 개의 막대에서 밸브를 작동하여 밸브를 닫으십시오. 이중 흐름 중 밸브의 작동은 두 수성 흐름의 인터페이스를 변경합니다.

다음으로, 두 주사기의 유체 유량을 각각 분당 30마이크로리터 및 분당 10마이크로리터로 변경하여 두 유체 사이의 계면을 이동합니다. 미세입자를 가두는 밸브의 능력을 시각화하려면 먼저 폴리스티렌 형광 미립자 중량 10%가 포함된 수용액을 준비합니다. 입자가 많은 유체를 분당 20마이크로리터의 총 유속으로 두 개의 입구 채널에 도입합니다.

안정적인 흐름이 형성될 때까지 2분 동안 기다립니다. 그런 다음 488나노미터 파장의 광원을 사용하여 형광 비드를 자극하여 비드를 가장 잘 볼 수 있습니다. 준비가 되면 3개의 막대에서 밸브를 작동하여 닫습니다.

밸브 영역을 이미지화하여 흐름이 유지되는 동안 밸브 아래에 갇힌 여러 입자가 표면에 국한된 것을 확인합니다. 제어층의 채널을 통해 가스를 주입하면 유체 층이 표면 쪽으로 압착됩니다. 이것은 여기에서 부재 또는 로다민 염료로 표시된 액추에이터에 의해 제어되는 영역 주위의 유체를 편향시키는 데 사용할 수 있습니다.

이러한 공압 액추에이터는 또한 마이크로 채널 표면에 갇힌 이러한 형광 미세 입자와 같은 입자 또는 세포를 가두는 데 사용할 수 있습니다. 이 장치의 또 다른 특징은 공압 케이지의 작동을 통해 NC2 생성 배위 폴리머를 트랩하는 기능입니다. 이 설정을 위해 두 개의 시약 흐름이 사용되며 층류 내 두 액체의 계면에서 제어된 화학 반응이 발생합니다.

일단 갇히면 배위 폴리머는 공압 밸브를 사용하여 제어된 방식으로 화학적으로 처리될 수 있습니다. 이 비디오를 시청하고 있다면 다양한 튜브 구조에 제어된 화학 반응을 수행하는 데 사용할 수 있는 이중층 미세유체 장치를 효과적으로 제작하는 방법을 잘 이해해야 합니다. 이 절차를 시도하는 동안 현재 프로토콜에 보고된 시간 프레임과 온도로 제한하는 것이 중요합니다.

그렇지 않으면 귀하의 노력으로 인해 접착되지 않거나 결함이 있어 작동하지 않는 장치가 제조될 수 있습니다. 개발 후 이 기술은 재료 과학 분야의 연구자들이 이중층 미세유체 플랫폼을 사용하여 높은 정밀도로 다양한 유형의 튜브 내 제어 화학 처리를 탐구할 수 있는 길을 열었습니다.