크기 제어 폴 리 (에틸렌 글리콜) 빛 방울 장치를 통해 세미 3 차원 흐름 초점 미세의 세대

이 방법은 PDMS 칩을 집중시키는 반3차원 흐름 제작 및 순수한 PGD 액적 생성을 포함하여 미세유체 액적 형성 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 전술의 주요 장점은 반 3D 흐름 초점 장치가 흐름 초점 금형에 대한 더 큰 테스트 장소를 제공한다는 것입니다. 순수 PGD는 PGD 입자의 비율이 10% 미만인지 확인합니다.이 기술의 의미는 표면적 대 부피 비율이 더 크기 때문에 많은 생화학적 의미로 확장될 수 있습니다.

노즐, 대규모 응용 분야는 몇 마이크로리터의 샘플을 소비하는 이 기술에 도움이 될 것입니다. 이제 이 방법은 PGD 액적 형성에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 또한 가스 장착 유량 집중 분석과 같은 다른 시스템에도 적용할 수 있습니다.

일반적으로 이 방법을 처음 사용하는 개인은 오리피스의 막힘과 팁 스트리밍 금형의 불안정성으로 인해 어려움을 겪을 것입니다. 이 중 반유체 칩을 손으로 제작하기 위한 상부 및 하부 PDMS 레이어의 정렬이 검토되지 않기 때문에 반3D 플로우 포커싱 칩 제작을 배우기 어렵기 때문에 이 방법이 중요합니다. 표준 기술을 사용하여 두 개의 포토 마스크를 디자인합니다.

동일한 도면 파일에서 마스크 1과 마스크 2에 대해 두 개의 별도 도면층을 사용하여 모든 연결이 서로 다른 채널 간에 정렬되도록 합니다. 마스크 1에는 분산된 위상 유입 채널과 오리피스가 포함되어 있고, 마스크 2에는 연속상 유입 채널, 필터 및 배출구가 포함되어 있습니다. 두 개의 정렬 표시를 사용하고 서로 다른 레이어를 유리의 크롬 플레이트에 독립적으로 인쇄합니다.

다음으로, 지정된 포토리소그래피 실험실에서 깨끗한 3인치 직경의 실리콘 웨이퍼를 스핀 코터에 놓고 진공 청소기를 켜서 웨이퍼를 스핀 척에 부착합니다. 2-3밀리리터의 SU-8 2025 네거티브 포토레지스트를 1, 000rpm에서 10초 동안 웨이퍼에 스핀 코팅합니다. 그런 다음 30초 동안 속도를 3, 000rpm으로 변경합니다.

이것은 첫 번째 레이어에 대해 20 미크론의 레이어 두께를 제공합니다. 첫 번째 층을 섭씨 95도의 핫 플레이트에 6분 동안 올려 소프트 베이킹합니다. 그런 다음 웨이퍼를 제거하고 실온으로 다시 식히십시오.

부드럽게 구운 웨이퍼를 시준된 UV 광선 아래에서 1번 마스크에 18초 동안 노출시킵니다. UV에 노출된 후 섭씨 95도의 핫 플레이트에서 웨이퍼를 6분 동안 굽습니다. 그런 다음 웨이퍼를 실온으로 다시 식히십시오.

2-3밀리리터의 SU-8 2100 네거티브 포토레지스트를 사용하여 스핀코팅 공정을 두 번 반복합니다. 웨이퍼를 1, 000rpm에서 10초 동안 회전한 다음 2, 000rpm에서 30초 동안 회전합니다. 이것은 130 미크론의 두 번째 층 두께를 제공합니다.

섭씨 95도의 핫 플레이트에서 웨이퍼를 35분 동안 소프트 베이킹한 후 두 번째 레이어 포토레지스트에 마스크 2번을 정렬하고 30초 동안 자외선에 노출시킵니다. 그런 다음 섭씨 95도의 핫 플레이트에 7분 동안 포스트 베이킹합니다. 실온으로 다시 냉각되면 웨이퍼의 특징이 명확해질 때까지 50ml의 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트를 교반 수조에 담궈 웨이퍼를 현상합니다.

그런 다음 웨이퍼를 에틸 알코올로 세척하십시오. 마지막으로 웨이퍼를 온도 조절 플랫폼에 놓고 섭씨 95도에서 2시간 동안 열심히 굽습니다. PDMS 단량체와 경화제를 상층의 경우 10:1, 최하층의 경우 8:1 비율로 4분 동안 혼합합니다.

자동 연고 교반기를 사용하여 실리콘 웨이퍼를 90mm 페트리 접시에 넣은 다음 8:1 비율의 PDMS 혼합물을 금형 위에 2-3mm 두께로 붓습니다. 그런 다음 모든 기포가 사라질 때까지 진공 챔버에서 PDMS의 가스를 제거합니다. 페트리 접시를 오븐에 넣고 섭씨 80도에서 1시간 동안 PDMS를 경화시킵니다.

다시 실온으로 냉각되면 메스를 사용하여 장치를 형상에서 최소 3mm 떨어진 곳으로 자르고 실리콘 웨이퍼에서 PDMS 층을 천천히 벗겨냅니다. 그런 다음 0.75mm 직경의 펀치를 사용하여 분산된 상 입구, 연속상 입구 및 상단 PDMS 레이어의 출구를 펀칭합니다. PDMS 표면을 접착 테이프로 청소하여 먼지 입자를 제거합니다.

그런 다음 상단 및 하단 PDMS 레이어를 모두 플라즈마 클리너에 동시에 넣고 300와트에서 2분 동안 플라즈마에 노출시킵니다. 플라즈마 노출 직후, 상단 레이어를 하단 레이어에 놓고 피처가 실체 현미경을 통해 볼 수 있도록 정렬될 때까지 표면을 상대적으로 밉니다. 섭씨 120도의 오븐에서 하루 동안 장치를 경화시켜 강도를 높이고 접착을 완료합니다.

시작하려면 헥사데칸에 실리콘 기반 비이온 계면활성제 18%를 용해하여 연속상 용액을 준비합니다. 다음으로, 친수성 페그 디아크릴레이트, 형광 염료 리터당 1밀리몰로 시작하고 광 개시제의 밀리리터당 5밀리그램을 첨가하여 분산상의 용액을 준비합니다. 공압 압력 컨트롤러의 1ml 저장소를 연속 위상으로 채웁니다.

그런 다음 200마이크로리터 젤 로딩 팁에 분산상을 채웁니다. 반 3D 미세 유체 장치를 고속 카메라가 장착 된 도립 광학 현미경의 무대에 놓습니다. 다음으로, 불소화 에틸렌 프로필렌 튜브를 먼저 짧은 스테인리스강 튜브에 부착하고, 튜브를 겔 로딩 팁의 끝에 삽입하고, 팁을 분산상의 펀칭 구멍에 배치하여 연속상의 펀칭 구멍에 연결합니다.

그런 다음 20cm 길이의 FEP 튜브를 장치의 배출구에 삽입하고 끝을 페트리 접시에 넣습니다. 도립 현미경을 2상 교차점, 오리피스 영역 및 다운스트림 채널을 포함하는 영역에 초점을 맞춥니다. 그런 다음 연결된 공압 컨트롤러를 사용하여 두 단계의 압력을 설정합니다.

분산상을 15mbar로 설정하고 연속상을 30mbar로 설정합니다. 압력이 안정화될 때까지 3분 정도 기다리면 기포나 PDMS 잔류물이 없는 안정적인 유체 흐름에 도달합니다. 다음으로, 분산상의 압력을 시스템의 기본 레벨 압력으로 45mbar로 설정합니다.

에멀젼 파괴 모드가 분사에서 팁 스트리밍 모드로 변경될 때까지 연속상의 압력을 증가시킵니다. 그런 다음 안정될 때까지 5분 동안 기다립니다. 설정이 완료되면 배출구 구멍을 페트리 접시에 연결하는 튜브 끝을 놓고 물방울을 수집합니다.

자외선에 노출시켜 빠르게 구체로 응고시킵니다. 분산된 위상 채널과 연속상 채널의 깊이 차이로 인해 분산된 위상 흐름은 연속상 흐름에 의해 모든 방향으로 압착됩니다. 그 결과, 대칭 원뿔형 액체 팁이 형성되어 연속적으로 액적을 생성합니다.

액적의 크기는 분산된 연속상 흐름의 압력비에 의해 변경됩니다. 여기서, 연속상의 압력은 전단력에 영향을 미치도록 수정되어 액적 분해 과정이 분사 모드에서 팁 스트리밍 모드로 변경됩니다. 물방울은 광중합에 의해 응고되어 칩을 빠져나갈 때 입자를 형성합니다.

여기에 표시된 물방울은 서로 다른 압력비로 형성되었습니다. 결과 액적 반경은 연속 위상 대 분산상 압력 비율과 반비례 관계를 갖습니다. 이 기술은 생물학적 응용 분야의 연구자를 위한 길을 열어주고 약물 발견, 생체 분자 합성 및 진단 테스트를 위한 강력한 도구를 제공합니다.

이 비디오를 시청한 후에는 반3차원 미세유체 칩을 제조하는 방법과 몇 개의 마이크로 PGD 액적을 생산하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 포토레지스트 PGMEA로 작업하는 것은 매우 위험할 수 있으므로 이 절차를 수행하는 동안 항상 일회용 장갑과 마스크를 착용하는 등의 예방 조치를 취해야 한다는 것을 잊지 마십시오.