뷰-포트 표시 하 고 적외선 빛에 투명 한 플라스틱 미세 소자를 제작 하기 위한 소프트 리소 절차

이 미세 가공 프로토콜의 목표는 간단하고 비용 효율적인 방법으로 푸리에 변환 적외선 미세 분광법과 호환되는 플라스틱 미세 유체 장치를 생산하는 것입니다. 이러한 방법은 세포 생화학에 대한 광범위한 이해에 도움이 될 수 있습니다. 이를 통해 살아 있는 세포의 생화학적 지도를 검색할 수 있는 라벨이 없고 손상이 없는 이미징 기술인 적외선 마이크로 분광법에 대한 간단한 액세스를 제공합니다.

이 기술의 주요 장점은 미세 가공 시설에 대한 접근의 필요성을 줄이고 플라스틱을 최종 장치의 주요 구성 요소로 사용한다는 것입니다. 절차를 시연하는 것은 우리 실험실의 연구 조교인 Mona Suryana가 될 것입니다. 이 절차를 시작하려면 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 실리콘 1차 금형을 준비합니다.

다음으로, PDMS 엘라스토머와 경화제를 10:1 비율로 혼합합니다. 혼합된 총량은 생성된 PDMS의 두께가 대략 1 내지 1.5mm가 되도록 한다. 철저히 혼합한 후 혼합물을 진공 용기에 옮깁니다.

1밀리바에서 10밀리바 사이가 될 때까지 압력을 낮추십시오. 15분 동안 또는 혼합물의 가스를 제거하기 위해 눈에 보이는 거품이 없을 때까지 기다립니다. 가스가 제거된 PDMS를 준비된 실리콘 몰드에 붓습니다.

금형을 진공 용기로 옮기고 15분 동안 압력을 낮추어 혼합물의 가스를 다시 한 번 제거합니다. 그런 다음 금형을 핫 플레이트나 오븐으로 옮깁니다. 혼합물을 경화시키기 위해 금형을 섭씨 70도에서 2시간 동안 가열합니다.

경화된 PDMS를 열에서 제거하고 실온으로 식히십시오. 면도날을 사용하여 실리콘 몰드의 가장자리를 따라 PDMS를 자릅니다. 핀셋을 사용하여 한쪽 모서리를 잡고 실리콘 몰드에서 PDMS 복제본을 조심스럽게 떼어냅니다.

다음으로, PDMS 금형을 플라즈마 세정기로 옮깁니다. 챔버 압력을 1mbar에서 10mbar 사이로 설정하고 20SCCM의 산소 흐름으로 30초 동안 60와트의 산소 플라즈마로 PDMS 금형을 처리합니다. 그런 다음 금형을 진공 용기에 넣고 약 50마이크로리터의 실란을 첨가합니다.

용기를 진공 상태로 2시간 동안 그대로 두십시오. 시작하려면 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 아크릴 템플릿을 설계하거나 획득하고 이 절차의 시작 부분에 표시된 대로 PDMS 엘라스토머 및 경화제를 준비합니다. 탈기된 PDMS 혼합물을 가장 위쪽 표면이 액체 표면에서 약 1mm 아래로 잠길 때까지 아크릴 템플릿에 붓습니다.

그런 다음 물에 잠긴 템플릿을 진공 용기로 옮깁니다. 이전과 동일한 프로세스를 사용하여 PDMS를 탈기합니다. 그런 다음 물에 잠긴 템플릿을 핫 플레이트나 오븐으로 옮깁니다.

혼합물을 경화시키기 위해 섭씨 60도에서 2시간 동안 가열합니다. 경화된 PDMS를 열원에서 제거하고 실온으로 식힙니다. 면도날을 사용하여 아크릴 템플릿의 가장자리를 따라 PDMS를 자릅니다.

그런 다음 핀셋을 사용하여 한쪽 모서리를 잡고 PDMS를 조심스럽게 떼어냅니다. 그런 다음 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 두 번째 PDMS 복제본을 준비합니다. 장치의 패턴화된 절반을 제작하기 시작하려면 20SCCM의 산소 흐름으로 60와트에서 30초 동안 산소 플라즈마로 불화칼슘 창을 처리합니다.

작은 기둥이 있는 첫 번째 PDMS 템플릿을 평평한 표면에 조심스럽게 놓습니다. 그런 다음 처리된 불화칼슘 창을 템플릿 중앙에 놓습니다. 창이 PDMS와 완전히 접촉하도록 부드럽게 누릅니다.

다음으로, 중앙 챔버의 위치에 맞춰 PDMS 금형 뒷면에 UV 투명 플레이트를 놓습니다. 부드럽게 눌러 PDMS와 완전히 접촉했는지 확인합니다. 유체 패턴이 아래를 향하고 유체 챔버가 창 중앙에 정렬된 상태로 금형을 PDMS 템플릿에 놓습니다.

그런 다음 PDMS 템플릿의 주입구에서 NOA 방울을 점차적으로 분주합니다. NOA가 캐비티를 천천히 채울 수 있도록 합니다. 캐비티가 완전히 채워진 후 금형을 자외선에 노출시켜 NOA를 경화시킵니다.

금형에서 UV 투명판을 조심스럽게 제거합니다. NOA 층의 상단에서 PDMS 금형을 부드럽게 벗겨냅니다. 그런 다음 NOA 레이어를 제거합니다.

장치의 평평한 절반을 제작하기 시작하려면 20SCCM의 산소 흐름으로 30초 동안 60와트의 산소 플라즈마로 불화칼슘 창을 처리합니다. 작은 기둥이 없는 두 번째 PDMS 템플릿을 평평한 표면에 조심스럽게 놓습니다. 처리된 불화칼슘 창을 템플릿 중앙에 놓습니다.

창이 PDMS와 완전히 접촉하도록 부드럽게 누릅니다. 다음으로 5cm x 3.5cm 크기의 1mm 두께의 PDMS 시트를 구합니다. 이 시트를 템플릿의 중심에 정렬된 불화칼슘 창 위에 놓습니다.

시트가 창에 완전히 닿도록 부드럽게 누릅니다. PDMS 템플릿의 주입구에서 NOA 방울을 점차적으로 분주합니다. NOA가 캐비티를 천천히 채울 수 있도록 합니다.

캐비티가 완전히 채워진 후 금형을 자외선에 노출시켜 NOA를 경화시킵니다. PDMS 레이어를 벗겨냅니다. 그런 다음 PDMS 템플릿에서 경화된 NOA 레이어를 조심스럽게 제거합니다.

장치의 절반을 다른 절반 위에 놓고 불화칼슘 창을 정렬합니다. NOA 레이어의 모서리를 부드럽게 눌러 두 반쪽의 위치를 고정합니다. 다음으로, 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 PDMS 디스크와 사각형을 획득합니다.

PDMS 디스크를 장치의 해당 구멍에 놓습니다. 다음으로, 미리 절단된 개구부가 있는 PDMS 직사각형을 각 면에 배치합니다. 전체 어셈블리를 진공 프레스로 옮겨 두 플레이트 사이에 끼웁니다.

그런 다음 비닐 봉지를 밀봉하십시오. 진공 펌프를 켜서 어셈블리를 비우고 최소 10분 동안 작동하도록 합니다. 광대역 수은 증기 램프 사용 270와트에서 대피된 어셈블리를 자외선에 15분 동안 노출시킵니다.

그런 다음 진공 펌프를 끄고 어셈블리에서 최종 장치를 제거하기 전에 어셈블리가 대기압으로 천천히 환기되도록 합니다. 이 절차에서는, 가시광선과 적외선에 투명한 전망 항구를 가진 플라스틱 microfluidic 장치는 제작됩니다. 그런 다음 투과율 스펙트럼을 획득하여 새로운 불화칼슘 창, 제작된 장치의 절반 및 전체 장치를 비교합니다.

보시다시피, 세 가지 모두 중적외선까지 80% 이상의 투과율을 나타내며 이 범위에서 높은 수준의 투명도를 나타냅니다. 전체 장치의 스펙트럼은 두 창 사이의 에어 갭으로 인한 간섭 패턴을 나타내지만, 이러한 스펙트럼은 제조 공정이 중적외선 범위까지 불화칼슘 창의 투명도를 변경하지 않음을 보여줍니다. 이 기술을 마스터하면 제대로 수행되고 필요한 템플릿과 금형이 준비되면 1시간 안에 완료할 수 있습니다.

이 비디오를 시청한 후에는 PDMS를 사용한 복제 성형과 UV 경화 수지를 사용한 모세관 충전 공정을 사용하여 푸리에 변환 적외선 분광법과 호환되는 플라스틱 미세유체 장치를 생산하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 실란 및 자외선을 사용하는 것은 매우 위험할 수 있으므로 이 절차를 수행하는 동안 항상 절차 기반 위험 평가를 수행하고 적절한 개인 보호 장비를 착용하십시오.