Name: Herconfigureerbare Microfluidic kanaal met zijwanden Pin-discretized (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-04-12T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 39 s
Description: Leer een herconfigureerbare microfluidische kanaal met zijwanden van pinnen te fabriceren voor verbeterde stroomregeling en deeltjesmanipulatie. Deze methode biedt onderzoekers een betrouwbaar protocol voor aanpasbare apparaten.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit onderzoek werd gesteund door KAKENHI (20800048, 23700543).

1. de etsen van Pins (Figuur 2)
<ol><li>Ontvetten rechthoekige pinnen door onderdompeling in aceton.</li>
	<li>Passivate van de pinnen door onder te dompelen in 4 mL salpeterzuur 10%, dan Verwarm de oplossing bij 65 ° C gedurende 30 minuten in een oven.</li>
	<li>Bewerk ultrasone trillingen ten de pinnen in gedeïoniseerd water gedurende 5 minuten droog met een papieren handdoek te verwijderen van de resterende zuur. Dompel de pennen van 0,5 mL van schimmel release agent voor 2 h.Sonicate de pinnen in gedeïoniseerd water gedurende 5 minuten.</li>
	<li>Het fabriceren van een ETS schotel (Figuur 2C).<ol>
<li>Teken of twee parallelle lijnen graveren met een gat van 4 mm op een glasplaatje met behulp van een liniaal.</li>
		<li>Breng een chemisch bestendige en lage viscositeit kleefstof op een oppervlak van twee rechthoekig gesneden coverglasses.</li>
		<li>Bond van de twee gesneden coverglasses op het glasplaatje op een kloof van 4 mm. De parallelle lijn gebruiken als een gids.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Afzien van twee lijnen van siliconen lijm op de etsen-schotel (Zie Figuur 2C voor de positie en de grootte van de omtrek). Opmerking: Een 3D-gedrukte sjabloon (een STL-modelbestand is opgenomen als een aanvullend materiaal) zal helpen trekken lijnen gemakkelijk en nauwkeurig.</li>
	<li>Zet de pinnen op de etsen-schotel zodat de 2 mm lang tips op hun rechte uiteinden worden ondergedompeld in de zelfklevende lijnpatroon. Afzien van de lijm weer om ervoor te zorgen dat de pinnen volledig gedekt zijn en tot het opstellen van een contour. De etsen-schotel overbrengen in een bevochtigde gister verwarmd tot 38 ° C. Wachten 's nachts om te genezen van de lijm.</li>
	<li>0,2 mL 0,5 M salpeterzuur aan 0,2 mL 5.0 M zoutzuur langzaam in een glazen ampul toevoegen. Let op: Het mengsel, ook bekend als Aqua regia, is zeer corrosief en ontploffingsgevaar. Zuurbestendig rubber handschoenen en veiligheidsbril dragen, en extreem voorzichtig te zijn bij de behandeling van zuren. Nooit slaan de oplossing. Verminderen salpeterzuur mogelijk om te verlagen zijn agressiviteit.</li>
	<li>Zet de schotel etsen op een kookplaat verwarmd tot 65 ° C. 0.4 mL van het zure mengsel giet de ongedekte regio van de pinnen. Wacht 10 minuten en het zuur overbrengen in een bekerglas.</li>
	<li>Neutraliseer het resterende zuur met inbegrip van de geëtste regio van de pinnen met 5 mL van 0,8 M natriumbicarbonaat oplossing in gedeïoniseerd water.</li>
	<li>Verwijder de pennen uit de etsen-schotel door te trekken van de pinnen lengterichting met een pincet. Bewerk ultrasone trillingen ten de pinnen in gedeïoniseerd water gedurende 5 minuten, gevolgd door ultrasoonapparaat in aceton voor 5 min.</li>
	<li>Passivate de geëtste regio van de pinnen zoals in stap 1.2.</li>
	<li>Controleer de breedte van de geëtste pinnen met een Microscoop winkel met een dradenkruis. Aanpassen van de tijd van de etsen in 1.7 beschreven, zodat de breedte van de geëtste regio 0,2 bedraagt ± 0,02 mm.</li>
	<li>De pinnen overbrengen in een glazen ampul met 5 ml 70% ethanol. De flacon brengen een laminaire kap. Pak de pinnen uit de flacon en laten drogen.</li>
</ol>2. fabricage van siliconen slab met Reservoirs en een ruimte voor pinnen.
<ol><li>Het fabriceren van een mal voor een ruimte voor pinnen en een vaste zijwand door typische lithografische processen.<ol>
<li>Jas een ontvette glasplaatje met 1 mL negatieve epoxy fotoresist met behulp van een draai-coater bij 1000 omwentelingen per minuut. Droog de fotoresist op een warmhoudplaat 95 ° C gedurende 15 minuten Herhaal deze stap eenmaal.</li>
		<li>Spin jas de derde laag van de dezelfde fotoresist op 2.000 rpm op het glasplaatje met gecoate fotoresist. Droog de fotoresist op een kookplaat van 95 ° C gedurende 30 minuten.</li>
		<li>Bloot de fotoresist laag 450 mJ/cm2 van 365 nm ultraviolet licht van een UV spot lichtbron door middel van een photoplotted film. Bak de blootgestelde fotoresist op een kookplaat van 95 ° C gedurende 15 minuten ontwikkelen de fotoresist door het spuiten van een oplosmiddel (2-methoxy-1-methylethylacetaat) met behulp van een sproeier van de hand, en föhnen met stikstofgas.</li>
		<li>Plaats het glasplaatje met gedessineerde fotoresist onderin een kunststof schotel.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Giet prepolymeren van Polydimethylsiloxaan (PDMS) op de mal met een dikte van 3 mm. Debubble de PDMS prepolymeren in een vacuüm exsiccator bij-800 kPa gedurende 10 minuten.</li>
	<li>Genezen het PDMS prepolymeren in een oven bij 65 ° C gedurende 1 h. Demold de gedeeltelijk uitgeharde PDMS slab met behulp van een scalpel. Volledig genezen het PDMS in een oven op 120° C gedurende 1 uur.</li>
	<li>Langs het richtsnoer patroon, trim weg onregelmatige randen van het PDMS slab met de dezelfde scalpel. Maak zo nauwkeurig en schoon een verlaging mogelijk, met name aan de oppervlakte die de invoersleuf (Zie Figuur 1A) voor de pinnen definieert.</li>
	<li>Perforate 2 mm diameter gaten voor de inlaat/uitlaat in de uiteinden van het belangrijkste kanaal van het PDMS slab met behulp van de biopsie stoten. Evenzo perforate 1 mm-dimeter gaten aan de uiteinden van het luchtkanaal. Zie Figuur 1A voor de lay-out van het kanaal en de positie van deze gaten.</li>
</ol>3. assemblage van het apparaat met ter plaatse fabricage van Gap vuller en barrière.
<ol><li>Fabriceren een microchannel-vergadering.<ol>
<li>Het onderdompelen van een 10 × 20 mm nr.4 dekglaasje in een schoonmaak oplossing verwarmd tot 60 ° C gedurende 10 minuten.</li>
		<li>Tweemaal de coverglasses met gedeïoniseerd water spoelen en drogen bij 120 ° C gedurende 10 minuten.</li>
		<li>Plasma-bond het PDMS plaat naar een dekglaasje:<ol>
<li>Plaats de PDMS plaat (kanaal functie kant omhoog) en de schoongemaakte 10 × 20 mm nr.4 dekglaasje in de Vacuuemcel van een sputter coater.</li>
			<li>Start pompen beneden de zaal tot 60 Pa. genereren lucht vacuum plasma (20 mA) voor 30 s.</li>
			<li>Onmiddellijk het luchten van de kamer. Bond de kanaal functie kant van het PDMS slab om het dekglaasje met de randen is uitgelijnd.</li>
			<li>Plaats de gelijmde lagen in een oven van 65 ° C gedurende 10 minuten.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Breng de gelijmde lagen aan een laminaire kap met behulp van een steriele container. Steriliseren hen met UV-licht voor 30 min.</li>
		<li>In de vlakke motorkap, plaats u de pinnen in de sleuf zodat hun uiteinden de andere zijkant van de microchannel vormen. Aangrenzende pinnen moeten afwijken in lengte tot Vermijd contact van beide verticale uiteinden (Zie Figuur 1B). Grote afstand tussen de verticale uiteinden verdient de voorkeur. Een ruimte van (N-1) × (pin breedte) is mogelijk wanneer er N soort pinnen met de pin van verschillende lengten (L in Figuur 2) worden opgesteld.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Het fabriceren van een base ( Figuur 2B).<ol>
<li>Maken of lezen van een bestand deel van de basis en twee numerieke besturing (NC)-bestanden (die toolpaths bevatten; opgenomen als aanvullend materiaal) met behulp van CAD/CAM software. Het eerste bestand voor aanvullende NC gebruikt een 4 mm diameter einde molen en de tweede een 1 mm-diameter einde molen.</li>
		<li>Klem een 3 mm dik helder polymethylmethacrylaat (PMMA) bord op een CNC mill.</li>
		<li>Open het eerste NC-bestand op de domeincontroller van een computer NC (CNC) molen. Installeren van een 4 mm einde molen naar de molen CNC en zoek deel nul door het aanraken van de molen van de einde aan het PMMA-bestuur. Voer de code NC te snijden van de Raad van bestuur. Opmerking: Blazen af en toe het einde molen puntje met perslucht voor koeling en chip verwijderen.</li>
		<li>Herhaal 3.2.3 met behulp van de tweede NC-bestand en een 1 mm einde molen.</li>
		<li>Ontvet de machinaal bewerkte onderdelen met afwasmiddel en drogen met een papieren handdoek. Spray de delen met 70% ethanol en breng ze naar een laminaire kap.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Het fabriceren van een pin gat vuller en elastomere barrière: Opmerking: Stappen 3.3.1 - 3.3.7 moeten aseptisch uitgevoerd worden in een laminar kap.<ol>
<li>Bereid kloof vuller door het mengen van witte petrolatum en polytetrafluorethyleen poeder op een 2:1-verhouding van het gewicht. Meng het mengsel met behulp van een ultrasoon homogenizer.</li>
		<li>Giet kloof vuller in een dispenser spuit. Invoegen van een zuiger en duw te vullen het puntje van de spuit. Hechten van een naald en duw de plunjer opnieuw tot het uiteinde van de naald is gevuld. Op dezelfde manier bereiden een dispenser spuit met een zuiger en een naald, en vul met siliconen lijm.</li>
		<li>Elke injectiespuit verbinden met een pneumatische kitspuit met behulp van een adapter-buis. Aanpassen van de doseer-druk siliconen lijm en vulmiddel tot 250 kPa en 280 kPa.</li>
		<li>Afzien van siliconen lijm aan de rand van een zak van de base. Plaats van een 10 × 20 mm No.4 dekglaasje op de zak en druk er stevig aan de band.</li>
		<li>Afzien van siliconen lijm tot een diepte van ongeveer 1 mm tot twee segmenten tekenen langs twee buitenste "slots" van de basis. Afzien kloof vuller tot een diepte van ongeveer 1 mm, om de segmenten langs de andere sleuf tekenen.</li>
		<li>Siliconen lijm aan de rand van een andere zak afzien. Plaats een microchannel-vergadering (3.1) op de zak en druk er stevig aan de band.</li>
		<li>Herhaal 3.3.5 om ervoor te zorgen dat zowel kloof vuller en siliconen lijm volledig de pinnen insluiten en dat er geen opening aan de "slots".</li>
		<li>Zet het apparaat in een steriele container zoals een roestvrij stalen doos met deksel. De container overbrengen in een bevochtigde gister verwarmd tot 38 ° C. In de vlakke motorkap, genezen de elastomere barrière voor één dag.</li>
		<li>Elk pin tot 1 mm langs aangrenzende pinnen om vrij de pinnen van de uitgeharde elastomere barrière te verplaatsen</li>
		<li>Steriliseren van het apparaat met UV-licht voor 30 min.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. evaluatie van het Microfluidic-apparaat
<ol><li>Sporen van lekkage met behulp van fluorescentie<ol>
<li>Open de microchannel met een fijn gereedschap of een bureaublad robot. De breedte van het kanaal als consequent door het kanaal mogelijk te maken.</li>
		<li>Verdun een groen fluorescente kleurstof met gedeïoniseerd water op 10 µM om fluorescentie oplossing te maken.</li>
		<li>Fluorescentie oplossing toevoegen aan een van de poorten van het einde van de microchannel met een micropipettor. Deze stap zal vullen het kanaal met de oplossing.</li>
		<li>Zet de microfluidic apparaat en twee stuks absorberend papier nat met gedeïoniseerd water in een grote kunststof schotel. Incubeer de schotel op 37 ° C en 5% CO2 gedurende ten minste 24 uur.</li>
		<li>Groene fluorescentie beelden van de microchannel met een omgekeerde fluorescente microscoop met een Microscoop camera registreren.</li>
		<li>Open de fluorescerende afbeeldingen met een passende afbeelding analysesoftware en bevestig dat er is geen lekkage (groene fluorescentie) op het raakvlak van de vuller van de kloof en de pinnen.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Zaad-cellen aan de microchannel.<ol>
<li>Een cel cultuur vaartuig met 70-80% confluente cellen (afhankelijk van de celtypes) voor te bereiden. Loskoppelen en het opschorten van de cellen in groeimedium.</li>
		<li>Centrifugeer de cellen (de snelheid en de tijd afhankelijk celtypes) en het medium gecombineerd.</li>
		<li>Resuspendeer de cellen met een kleine hoeveelheid van medium. De cellen met de teller van een cel tellen en aanpassen van de celdichtheid van 1,5 × 10-6 tot 1,5 × 107 cellen/mL.</li>
		<li>Open de microchannel met een fijn gereedschap of een bureaublad robot (Figuur 1B) om een kanaaloproep rechtstreeks 400-µm-wide. Pin positie zodat de zijwand als platte gedurende het kanaal mogelijk aanpassen. Celsuspensie toevoegt aan een van de haven van het einde van de microchannel en vul het kanaal.</li>
		<li>Zoek één van de pinnen die definieert de zijwand van de regio om te beginnen met cultuur. Sluit de twee aangrenzende pinnen om omsluiten cellen in de cel cultuur regio onder een omgekeerde Microscoop.</li>
		<li>Sluit alle pinnen uit in volgorde van inner naar buitenste tot uitzetting van alle cellen van het kanaal. Zachtjes gecombineerd van schorsing van de einde-poorten, en voeg medium aan hen.</li>
		<li>Incubeer het apparaat zoals beschreven in 4.1.4. Wanneer cellen zijn ongeveer 70-80% confluente, langzaam open een pincode om te verbreden het gebied van cultuur.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Nge, P. N., Rogers, C. I., Woolley, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+microfluidic+materials%2C+functions%2C+integration%2C+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Rev%22%5BJournal%5D)">Advances in microfluidic materials, functions, integration, and applications.</a> Chem Rev. 113 (4), 2550-2583 (2013).</li>
<li>Araci, I. E., Brisk, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+developments+in+microfluidic+large+scale+integration%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Opin+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Recent developments in microfluidic large scale integration.</a> Curr Opin Biotechnol. 25, 60-68 (2014).</li>
<li>Gu, W., Chen, H., Tung, Y. -C., Meiners, J. -C., Takayama, S. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2431771?journalCode=apl">Multiplexed hydraulic valve actuation using ionic liquid filled soft channels and Braille displays.</a> Appl Phys Lett. 90 (3), 033505(2007).</li>
<li>Konda, A., Taylor, J. M., Stoller, M. A., Morin, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reconfigurable+microfluidic+systems+with+reversible+seals+compatible+with+2D+and+3D+surfaces+of+arbitrary+chemical+composition%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Reconfigurable microfluidic systems with reversible seals compatible with 2D and 3D surfaces of arbitrary chemical composition.</a> Lab Chip. 15 (9), 2009-2017 (2015).</li>
<li>Hahn, Y., Hong, D., Kang, J., Choi, S. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/307850143_A_Reconfigurable_Microfluidics_Platform_for_Microparticle_Separation_and_Fluid_Mixing">A Reconfigurable microfluidics platform for microparticle separation and fluid mixing.</a> Micromachines. 7 (8), 139(2016).</li>
<li>Kintses, B., van Vliet, L. D., Devenish, S. R. A., Hollfelder, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+droplets%3A+new+integrated+workflows+for+biological+experiments%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Opin+Chem+Biol%22%5BJournal%5D)">Microfluidic droplets: new integrated workflows for biological experiments.</a> Curr Opin Chem Biol. 14 (5), 548-555 (2010).</li>
<li>Jebrail, M. J., Bartsch, M. S., Patel, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+microfluidics%3A+a+versatile+tool+for+applications+in+chemistry%2C+biology+and+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Digital microfluidics: a versatile tool for applications in chemistry, biology and medicine.</a> Lab Chip. 12 (14), 2452-2463 (2012).</li>
<li>Frey, O., Misun, P. M., Fluri, D. A., Hengstler, J. G., Hierlemann, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reconfigurable+microfluidic+hanging+drop+network+for+multi-tissue+interaction+and+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Reconfigurable microfluidic hanging drop network for multi-tissue interaction and analysis.</a> Nat Commun. 5, 4250(2014).</li>
<li>Futai, N. Reconfigurable microchannels with discretized moving sidewalls. Chem Micro-Nano Syst. 10 (1), 24-25 (2011).</li>
<li>Oono, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reconfigurable+microfluidic+device+with+discretized+sidewall%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">Reconfigurable microfluidic device with discretized sidewall.</a> Biomicrofluidics. 11 (3), 034103(2017).</li>
</ol>

De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende financiële belangen hebben.

De microchannel pin-discretized is een volledig-gekenmerkte microfluidic kanaal, en wij geloven dat er uiteraard hoge herconfigureerbaar in kanaal vorm ten opzichte van alle bestaande microfluidic kanalen. Het protocol dat wij die hier zullen microfluidic apparaten staat van de cultuur van de cel met het geleidelijk uitbreiden van cel cultuur oppervlakte om te houden van de culturen onder confluentie voor een lange duur. Het apparaat biedt tevens in-het-kanaal patronen van cellen zonder patronen van eiwitten op het substraat vooraf of iedere andere overweging op het tijdstip van ontwerp of fabricage. Bovendien, dit herconfigureerbare microfluidic apparaat genereert gemakkelijk sterke in-het-kanaal verplaatsing stroom, die zou helpen bij het implementeren van de behandeling van dergelijke materialen moeilijk-aan-flow dat zeer weinig bestaande microfluidic apparaten kunnen omgaan. Dit betekent dat de interactie tussen de cellen en andere micro-organismen, gassen en andere niet-vloeistoffen kan worden geëvalueerd met behulp van dit apparaat zonder grote wijzigingen in het ontwerp van het apparaat.
We hebben overwogen Laplace druk of hydrostatische toepassen op één inlaat van het kanaal als externe stroom controlemethoden. Wij adviseren niet duwen vloeistof op een doodlopende weg, omdat het zal het genereren van stroom naar het luchtkanaal door de kloof tussen de pinnen en de plafond/vloer van het kanaal. Veel vloeistof operaties vereisen geen dergelijke pin-operaties. Mengen kan bijvoorbeeld worden bereikt door het Maischen vloeistof door een pin (dat wil zeggen, slechts één pin heen en weer meerdere malen verplaatsen).
De meest kritieke onderdelen van het apparaat zijn de pinnen. Precisie in lengte, parallellisme, perpendicularity en oppervlakkwaliteit zijn vereist voor de pinnen, zoals ze een microchannel vormen moeten soepel bewegen moeten en het verkeer van aangrenzende pinnen moeten begeleiden. Daarom is het raadzaam dat de pinnen moeten worden besteld bij een bedrijf dat zich specialiseert in precisie verspanen door het indienen van een tekening vergelijkbaar met Figuur 2. Er kunnen bedrijven die extra geometrische dimensionering vereisen en expliciete oppervlakteruwheid richtingen. Echter, de pinnen zijn herbruikbare als ze zijn met zorg behandeld en af en toe gepassiveerd met salpeterzuur.
De elastomere barrière is een andere belangrijke functie, en de formatie is de meest kritische stap in de fabricage processen van het apparaat. Een juist machinaal base zal nodig zijn om herhaalbare en betrouwbare resultaten te verkrijgen. Het plaatsen van de pinnen op de niet-uitgeharde barrière is ook een cruciale stap. De pinnen moeten worden gehouden goed uitgelijnd en ingebed in de vuller van de kloof en de barrière zonder luchtbellen. Volgt voorkomen lekkage via de pinnen, die is een gemeenschappelijk probleem met dit microfluidic apparaat.
Andere veelvoorkomende problemen bij het gebruik van dit apparaat zijn een) frictionally ingetogen pinnen, en b) celdood, en lage groei. Mogelijke oorzaken voor deze in een) omvatten ongelijke (taps toelopende of golvende) etsen van de pin midden, slechte kwaliteit van de geëtst oppervlak en dimensionale buitenbeentje tussen de hoogte van de tip pin en de hoogte van de fotoresist laag op een mal voor siliconen platen. Aanpassing van de formulering van de etchant, temperatuur en agitatie kan helpen verbeteren van de pin-verkeer. Daarnaast zorgt proces zonder gebruik te maken van wax of lijm montage tips voor oplossen naar de werkstuk. Mogelijk factoren in b) zijn van onvoldoende passivering van de pinnen, fouten in de selectie van lijmen voor elastomere belemmeringen en onvolledig uitharden van de lijm. Sommige cellen mogelijk coating binnen de microchannel met fibronectine of andere eiwitten of polymeren die cel adhesie bevorderen. Bovendien zal de optimalisatie in de cel cultuur praktijk zoals trypsinebehandeling en centrifugeren dode cellen in de microchannel afnemen.
Een van de beperkingen van het gepresenteerde fabricage-protocol is dat slechts één van de zijwanden is discretized. De herconfigureerbaar van het kanaal zal verder verbeteren als de beide zijwanden zijn gebouwd door pin matrices. Hoewel het dubbele van het bedrag van pinnen en langere fabricage stappen vereist, is dit een technisch haalbare optie.

Microfluidic apparaten - micro-formaat waarmee kleine hoeveelheden vloeistof en hun stromen - bieden miniaturisatie van biomedische procedures in een "chip"-formaat met grotere draagbaarheid en, vaak, betaalbaarheid. Zoals beschreven in een recente beoordeling1, zijn verschillende microfluidic componenten bestaande uit spaties en positieve kenmerken ontwikkeld voor het realiseren van fundamentele en belangrijkste fluidic functies zoals mengen, scheiding, deeltje overlapping of reacties.
Terwijl het gedrag van veel microfluidic apparaten is bepaald in de ontwerpfase, kunnen sommige soorten microfluidic apparaten na fabricage wijzigingen van hun structuur of gedrag. Hier verwijzen we naar deze functie als "herconfigureerbaar". De herconfigureerbaar van microfluidic systemen in het algemeen vermindert de tijd en de kosten die nodig zijn voor het ontwerpen van een apparaat, en/of aanpassing van de indeling van de microfluidic of de functies na verloop van tijd in staat stelt.
Eerder beschreven herconfigureerbare microfluidic apparaten in de volgende drie categorieën worden ingedeeld. In de eerste kunt vervorming van elastomere kanalen stroomsnelheid en richtingen worden gewijzigd tijdens het gebruik. Om te krijgen herconfigureerbaar, zijn elastomere kanalen vervormd door verschillende externe en beheersbare krachten zoals pneumatische druk bronnen2, Braille actuatoren3of compressie afdichten van4. In de tweede herconfigureerbare apparaten afhankelijk modulaire ontwerpen, zoals multi-layer fluidic circuits, modulaire kanalen met magnetische telefoniebronnen met elkaar verbindt, en buis gebaseerde microfluidics5. In de derde inning het apparaat zelf is niet herconfigureerbare, maar microdroplet vervoer op elektrode matrices (vaak aangeduid als digitale microfluidics)6,7 en hangende microfluidic daling-gebaseerde apparaten8 inschakelen op aanvraag schakelen van de stroom of de route van vloeistof.
Veel van deze reconfigurations zijn echter beperkt de topologische en macroscopische niveau. Bijvoorbeeld, veel geïntegreerde microfluidic apparaten stroom stoppen of wijzigen van de stroomrichting door instortende microchannels in vooraf gedefinieerde regio's. De positie en het aantal regio's moet worden samengevouwen zijn echter niet herconfigureerbare. Hoewel de digitale microfluidics een scala aan mogelijkheden voor vloeistofbehandeling heeft, moeten mogelijk stromen grotendeels worden beperkt door het volume van elke druppel. Bovendien, wanneer cellen worden gekweekt in dergelijke druppels van cel cultuurmedia, is extra inspanning nodig ter voorkoming van verdamping en gas dissipatie van druppels en Vermijd osmolaliteit schokken en plotselinge pH verandering.
Om te beseffen kanaal functie-niveau herconfigureerbaar, voorgesteld hebben wij een microfluidic-apparaat met beweegbare zijwanden die bestond van arrays van machine-elementen dynamisch configureren wanneer in gebruik9. Om een vervormbare zijwand, kleine rechthoekige pinnen stonden zodat elk uiteinde van de pinnen gedefinieerd een segment van de zijkant aangegeven spanningsindex. De pinnen glijden toegestaan de vervorming van de zijkant waardoor vervoer of patronen van cellen, bubbles, en deeltjes in het kanaal. Dood volume minimaliseren en maximaliseren herconfigureerbaar, moest de afstand tussen de aangrenzende pennen worden geminimaliseerd. Echter sterke capillair actie op de kleine hiaten tussen pinnen verbinden binnen en buiten de microchannel veroorzaakt lekkage van iedere vloeistof invoeren van de pin-kloof, waardoor media verdamping, bacteriële of cytotoxische verontreiniging en uiteindelijk cel dood. Daarom hebben we lekvrije discretized zijwand-type herconfigureerbare microfluidic kanalen die weerstaan cyclische pin acties en op de lange termijn cel cultuur10ontwikkeld.
In dit artikel geven wij een protocol om te bouwen microfluidic cel cultuur apparaat met een discretized van de zijkant aangegeven spanningsindex die na de geleidelijke stijging van de cel cultuur gebied kan worden geconfigureerd. Schopvorm van de zijwanden van de discrete kanaal is getest met behulp van fluorescentie imaging. De celcultuur compatibiliteit en het vermogen van de cel patronen worden geëvalueerd aan de hand van de op de chip celkweek.
Dit microfluidic systeem is geschikt wanneer passende Kanaalweergave kan niet vooraf worden bepaald en moet worden gewijzigd op aanvraag. Bijvoorbeeld dit systeem kan worden gebruikt, de kanaal-breedte en flow-snelheid op basis van de celgroei of migratie, naar stroom of val actief aaltjes of andere kleine voorwerpen die zich onverwacht in het kanaal gedragen, aanpassen of accepteren diverse ruwe monsters of bioproducten die waren nog niet bedacht op het tijdstip van ontwerp.

<table><tbody><tr><td>Oven</td><td>Yonezawa</td><td>MI-100</td><td></td></tr><tr><td>10% Nitric Acid</td><td>Wako Chemicals</td><td>149-06845</td><td></td></tr><tr><td>Stainless steel pins</td><td>Micro Giken</td><td>N/A</td><td>0.3 mm doorsnede, Grade 316L roestvrij staal, wire-cut EDM</td></tr><tr><td>Mold release agent</td><td>Fluoro Technology</td><td>FG-5093SH</td><td></td></tr><tr><td>Polydimethylsiloxane (PDMS)</td><td>Shin-Etsu Chemicals</td><td>KE-106</td><td></td></tr><tr><td>Negative epoxy photoresist</td><td>Nippon Kayaku</td><td>SU-8 3050</td><td></td></tr><tr><td>Coverglasses (Rechthoekig)</td><td>Matsunami Glass</td><td>26 x 60mm No.4</td><td></td></tr><tr><td>Acetone</td><td>Kanto Chemicals</td><td>01060-79</td><td></td></tr><tr><td>Glass slides (Groot)</td><td>Matsunami Glass</td><td>76 x 52mm No.1</td><td></td></tr><tr><td>Silicone adhesive</td><td>Shin-Etsu Chemicals</td><td>KE-41</td><td></td></tr><tr><td>White petrolatum</td><td>Nikko Rica</td><td>Sun White P-1</td><td></td></tr><tr><td>Polytetrafluoroethylene (PTFE) powder</td><td>Power House Accele</td><td>Microfluon II</td><td></td></tr><tr><td>Clear acrylic plate (3 mm-dik)</td><td>Various</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Pneumatic dispenser</td><td>Musashi Engineering</td><td>ML-5000XII</td><td></td></tr><tr><td>Hydrochloric acid</td><td>Kanto Chemicals</td><td>180768-00</td><td></td></tr><tr><td>Computer numerical control (CNC) mill</td><td>Pro Spec Tools</td><td>PSF240-CNC</td><td></td></tr><tr><td>End mill (4 mm diameter)</td><td>Mitsubishi Materials</td><td>MS2MSD0400</td><td></td></tr><tr><td>End mill (1 mm diameter)</td><td>Mitsubishi Materials</td><td>MS2MSD0100</td><td></td></tr><tr><td>Adhesive (chemisch bestendig en lage viscositeit)</td><td>Cotronics</td><td>Duralco 4460</td><td></td></tr><tr><td>Borisilicate glasbuisjes</td><td>Various</td><td></td><td>Om HNO3+HCl oplossing (Aqua regia) voor te bereiden. Kies altijd voor borosilicaatglas.</td></tr><tr><td>Sodium bicarbonate</td><td>Kanto Chemicals</td><td>37116-00</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasoon schuimreiniger</td><td>AS ONE</td><td>AS12GTU</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasoon boor</td><td>Shinoda Tools</td><td>SOM-121</td><td>Wordt gebruikt als een ultrasone homogenisator.</td></tr><tr><td>Spin coater</td><td>Active</td><td>ACT-220DII</td><td></td></tr><tr><td>Hotplate</td><td>AS ONE</td><td>ND-1</td><td></td></tr><tr><td>Photoplotted film (12,700 dpi)</td><td>Unno Giken</td><td>N/A</td><td>Negatieve afbeelding van de uitsparing aan de onderkant van een PDMS plaat worden geplot.</td></tr><tr><td>2-methoxy-1-methylethyl acetate</td><td>Wako Chemicals</td><td>130-10505</td><td></td></tr><tr><td>UV spot lichtbron</td><td>Hamamatsu</td><td>L8327</td><td>Ultraviolet bron</td></tr><tr><td>Nitrogen</td><td>Various</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Vacuum desiccator en pomp</td><td>AS ONE</td><td>MVD-100, GM-20S</td><td></td></tr><tr><td>Scalpels</td><td>Various</td><td>No.11</td><td></td></tr><tr><td>Biopsy punches (1.0mm en 2.0mm)</td><td>Kai Medical</td><td>BP-10F(1.0m), BP-20F(2.0mm)</td><td></td></tr><tr><td>Glas graveerpen</td><td>Various</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Reinigingsoplossing</td><td>Tama Chemicals</td><td>TMSC</td><td>Verdun 1:100 met gedeïoniseerd water</td></tr><tr><td>Sputter coater</td><td>San-yu Electron</td><td>SC-708</td><td>Voor plasma bonding.</td></tr><tr><td>Dispenser spuit (5 ml)</td><td>Musashi Engineering</td><td>PSY-5E</td><td></td></tr><tr><td>Plunger</td><td>Musashi Engineering</td><td>FLP-5E</td><td></td></tr><tr><td>Blunt naald (21G)</td><td>Musashi Engineering</td><td>PN-21G-B</td><td></td></tr><tr><td>Adapterbuis</td><td>Musashi Engineering</td><td>AT-5E</td><td></td></tr><tr><td>Fermenter</td><td>Japan Kneader</td><td>PF100</td><td></td></tr><tr><td>Groene fluorescerende kleurstof (Alexa Fluor 488 carbonzuur)</td><td>Thermo Fisher</td><td>A33077</td><td></td></tr><tr><td>Grote plastic schotel</td><td>Greiner bio-one</td><td>688161</td><td></td></tr><tr><td>Absorberend papier</td><td>Asahi Kasei</td><td>BEMCOT M-1</td><td></td></tr><tr><td>Inverted microscoop</td><td>Leica</td><td>DMi8</td><td></td></tr><tr><td>Microscoop camera</td><td>Qimaging</td><td>Retiga 2000R</td><td></td></tr><tr><td>Dulbecco gemodificeerd Eagle medium (DMEM)</td><td>GE Health Care</td><td>SH30021.01</td><td></td></tr><tr><td>Antibioticum-antimycotisch oplossing</td><td>Thermo Fisher</td><td>15240-062</td><td></td></tr><tr><td>Trypsine/EDTA oplossing</td><td>Thermo Fisher</td><td>25200-056</td><td></td></tr><tr><td>Fosfaat gebufferde zoutoplossing (PBS)</td><td>GE Health Care</td><td>SH30256.01</td><td></td></tr><tr><td>Foetaal bovien serum (FBS)</td><td>Biowest</td><td>S1820</td><td></td></tr><tr><td>Celteller</td><td>FPI</td><td>OC-C-S02</td><td></td></tr><tr><td>Celkweekvat</td><td>VIOLAMO</td><td>VTC-D100</td><td></td></tr><tr><td>15 ml conische buis</td><td>Corning</td><td>352095</td><td></td></tr><tr><td>Shop microscoop</td><td>PEAK</td><td>2034-20</td><td></td></tr><tr><td>Hand sproeier</td><td>FURUPLA</td><td>No.3530</td><td></td></tr><tr><td>Coverglasses (Rechthoekig)</td><td>Matsunami Glass</td><td>10 x 20mm No.4</td><td></td></tr><tr><td>CAD/CAM software</td><td>Autodesk</td><td>Inventor HSM</td><td></td></tr><tr><td>Stikstof gasdrukregelaar</td><td>AS ONE</td><td>GF1-2506-RN-V</td><td>Instellen op 0.1 MPa</td></tr></tbody></table>

herconfigureerbare microfluidic kanaal met zijwanden pin-discretized

Reconfigurable Microfluidic Channel with Pin-discretized Sidewalls

Microfluidic onderdelen moeten verschillende vormen te realiseren van verschillende belangrijke microfluidic functies zoals mengen, scheiding, deeltje overlapping of reacties. Een microfluidic-kanaal dat zelfs na fabricage vervormt met behoud van de vorm van het kanaal kan hoge Spatio herconfigureerbaar. Deze herconfigureerbaar is vereist in zulke belangrijke microfluidic functies die moeilijk te bereiken in bestaande "herconfigureerbare" of "geïntegreerde" microfluidic systemen. Beschrijven we een methode voor de fabrikatie van een microfluidic-kanaal met een vervormbare zijwand die bestaat uit een lateraal uitgelijnde matrix van de uiteinden van de rechthoekige pinnen. Bedieningsrichting, de pennen in hun lengterichting richtingen verandert de pinnen eind posities, en dus de vorm van discretized kanaal zijwanden. Pin gaten kunnen leiden tot ongewenste lekkage of hechting op aangrenzende pinnen veroorzaakt door troepen van de meniscus. Tot slot de pin gaten hebben we geïntroduceerd koolwaterstof-fluorpolymeer schorsing gebaseerde kloof vuller vergezeld van een elastomere barrière. Dit apparaat herconfigureerbare microfluidic sterke tijdelijke verplaatsing van de in-het-kanaal flow kan genereren, of de stroom in elk gebied van het kanaal kunt stoppen. Deze functie zal vergemakkelijken, op aanvraag, de behandeling van de cellen, viskeuze vloeistoffen, gasbellen en niet-vloeistoffen, zelfs als hun bestaan of gedrag onbekend op het moment van de fabricage is.

De bouw van de herconfigureerbare microchannel is afgebeeld in Figuur 1. Meerdere rechthoekige pennen werden geplaatst op een glazen substraat en werden opgesteld zodat de lange kant van de pinnen in contact waren. Een PDMS blad met geperforeerd gaten en een uitsparing van de dezelfde diepte als de hoogte van de pin bedekt de uiteinden van de pinnen te vormen van het kanaal inlaat/uitlaat reservoirs, kanaal, plafond, en een andere zijwand tegenover de kanaal muur die bestond uit de pinnen. De regio daaromheen pinnen, een muur (een van de gezichten van het PDMS blad) en het glas-substraat vormen één microfluidic kanaal.
Zoals eerder is beschreven, wordt de herconfigureerbaar van het voorgestelde microfluidic systeem bereikt door vele kleine pinnen geplaatst in parallel met zeer klein, maar niet-nulzijnde hiaten. Het probleem in eerdere verslagen was de sterke stroom gegenereerd via de lacunes door de capillaire werking. Om dit probleem te verhelpen, werden eerst de gaten gevuld met een kloof vulmiddel. In dit protocol werd een disperse mengsel van viskeuze koolwaterstof en fluorpolymeer poeder gebruikt als een vuller kloof. Echter, de kloof vuller zelf is ook onderworpen aan de capillaire werking. Daarom, zoals aangegeven in Figuur 1, heeft de resulterende herconfigureerbare microchannel zowel koolwaterstof/fluorpolymeer kloof vuller en een elastomere barrière gevormd rond de buitenste rand van de kloof filler. Uitdunnen van het midden van de pennen is nodig voor een voldoende hoeveelheid kloof vuller om ervoor te zorgen de dikte en sterkte van de elastomere barrière tussen twee pinnen.
Figuur 2 A toont een tekening van een pin die een zijwand segment vormt. RVS kwaliteit 316L werd geselecteerd als het materiaal vanwege zijn corrosiebestendig en lage uitloging van eigenschappen. Er was echter een extra passivering proces vereist de cultuur van de cel van de pinnen om compatibel te maken. Een pincode moet beschikken over een juist rechthoekige tip zonder bramen met succes vormen een zijwand-segment. Een pincode moet bovendien een "handle" zodat de pin kan gemakkelijk worden verplaatst door het indrukken van de handgreep. Omdat elke pin een smalle midden heeft, was de dikte van elastomeer tussen pinnen genoeg om het schuintrekken veroorzaakt door pin verkeer weerstaan. In tegenstelling tot andere delen bestaande uit het apparaat, moet de fabricage van pins, behalve de middelste dunner worden, worden besteld bij een bedrijf dat zich specialiseert in elektrische ontlading machinale bewerking (EDM) omdat het een van de meest nauwkeurige en kosteneffectieve methoden voor het verspanen van kleine onderdelen gemaakt van harde metalen. Uitvoeren van middelste uitdunnen door ETS zelf vermindert de kosten van de bewerking en het risico van buigen of breken tijdens het verspanen.
Om te bevestigen dat de vuller van de kloof, de elastomere barrière, en uiteindelijk de waterdichtheid van de herconfigureerbare microchannel goed functioneren, werd lekdetectie door fluorescentie gebruikt. Figuur 3 toont een beeld van de fluorescentie van het gebied in de buurt van de rand van het elastomere blok 3 dagen nadat de microchannel was gevuld met water met fluorescerende tracer kleurstof. Het beeld van de fluorescentie blijkt dat de vloeistof vullen het kanaal bereikt een diepte van ongeveer 200 µm van de zichtbare rand van de elastomere barrière. Echter, de vloeistof haalde niet de kloof vuller. Bovendien, werd geen lekkage van kloof vuller door de elastomere barrière waargenomen. Deze constatering geeft aan dat de strakke pasvorm tussen de smalle midden van de insteeknokken en elastomere barrière de migratie van de vloeistof door de gaten voorkomen.
Ten slotte, we uitgevoerd langetermijnkweek van de cel met het gebied van de cultuur aangepast door de zijkant van het apparaat herconfigureerbare microfluidic zoals weergegeven in Figuur 4Ageleidelijk uit te breiden. Bij 0 d, waren een klein aantal cellen binnen een ruimte die gelijk is aan een pin-breedte en andere cellen werden aanzuiging beperkt. Op 2 d, de cellen werden gekoppeld aan de onderkant en begon prolifererende. Twee pinnen waren ingetrokken, zodat alle cellen duidelijk zichtbaar, waren hoewel de confluentie nog steeds laag was. Bij 5 d, de cellen blijven vermenigvuldigen en de confluentie verhoogd. Op 6 en 9 d, waren twee andere naalden ingetrokken om te houden van de cellen underconfluent. Het effect van de geleidelijke uitbreiding van de ruimte van de cultuur wordt weergegeven in Figuur 4B. Er waren plotselinge veranderingen in de celdichtheid op de dag dat de kegel werden ingetrokken. Echter de groei van het aantal cellen bleef constant, terwijl die gezien in typische celkweek exponentieel is.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57230/57230fig1.jpg"> Figuur 1 : Herconfigureerbare microfluidic apparaat met één pin-discretized zijkant aangegeven spanningsindex. (A) delen en de bouw van een herconfigureerbare microfluidic apparaat. Het apparaat heeft een rechte kanaal met één zijwand gevormd door de uiteinden van 10 roestvrij stalen pinnen PDMS/glas microchannel functies ingevoegd. Kloof vuller en een elastomere barrière voorkomt vloeistof lekt door de pin gaten. Coverglasses, gap vuller en de elastomeer barrière zijn bevestigd aan een polymethylmethacrylaat (PMMA) basis. (B) automatische pin manipulator. Een einde effector gemaakt van een blad van metaal is bevestigd aan een 3-as desktop robot. Als u wilt verplaatsen van één pin, duwt het einde effector zijn verticale einde. Pinnen met verschillende lengtes worden geplaatst met een tussenpoos van drie keer de breedte van de pin. Het interval zorgt ervoor dat het einde effector stuurlieden één pin tegelijk met voldoende afstand. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57230/57230fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57230/57230fig2.jpg"> Figuur 2 : Mechanische tekening van machinaal bewerkte onderdelen gebruikt in het protocol. Eenheden worden uitgedrukt in millimeter; R geeft aan een RADIUS-dimensie; de vierkante (□) symbool vierkante functies; t geeft de dikte aan. (A) een 316 L roestvast stalen pin als onderdeel van de zijkant aangegeven spanningsindex. Pinnen kunnen worden besteld en machinaal zoals beschreven. Uitdunnen van de pin midden hond bot-achtige shapes wilt maken wordt niet weerspiegeld in deze tekening omdat dit niet was besteld als onderdeel van de machinale bewerking maar werd uitgevoerd in het kader van het protocol. (B) een basis voor polymethylmethacrylaat (PMMA) die in het bezit van de coverglasses, gap vuller en elastomere barrière in plaats tegen pin beweging. (C) een schotel voor etsen die wordt gebruikt om het midden van pins etch. Om te bouwen van een schotel etsen, zijn vier stukjes glas gebonden met siliconen lijm. Het patroon van een werklast van siliconen lijm wordt op de schotel gevolgd door de plaatsing van de pinnen op de schotel zoals aangegeven in de tekening getekend. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57230/57230fig2large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57230/57230fig3.jpg"> Figuur 3 : Fluorescentie detectie van het laten weglekken van een herconfigureerbare microchannel via pin gaten. Fluorescentie beeld van groene fluorescente kleurstof vullen de herconfigureerbare microchannel heen wordt weergegeven op een fase contrast beeld van de zegel-structuur, die uit een kloof vulmiddel (ondoorzichtig bestaat) en elastomere barrière (doorschijnend). Een rand van de barrière van elastomeer is zichtbaar als de meniscus-achtige functies en wordt aangeduid met een bovenste stippellijn; de interface tussen elastomeer barrière en gap vuller wordt weergegeven als de meniscus-achtige functies die contact maken met het zwarte gebied en wordt aangegeven door de onderste stippellijn. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57230/57230fig3large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57230/57230fig4.jpg"> Figuur 4 : Progressieve en continu celgroei met variabele cel cultuur gebied in een herconfigureerbare microchannel. (A) COS-7 celgroei in een cel cultuur gebied beperkt door het bewegen van de zijwanden. (B) groei curve en tijd evolutie van de dichtheid van COS-7 cellen opgesloten in variabele grootte cultuur gebieden in de herconfigureerbare microchannel weergegeven in A). Drie verticale pijlen duiden expansie van de cel cultuur gebied in 2, 5 en 6 d, respectievelijk. Naast de cel de graaf, worden cel dichtheden voor dezelfde cultuur gebieden, individueel op elke exponentiële groeicurve gemonteerd en gebruikt om te schatten van de lokale verdubbeling tijd (td van [h]) die wordt weergegeven in de frames weergegeven. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57230/57230fig4large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>

Een microfluidic-kanaal met vervormbare zijwanden biedt datatransportbesturing, deeltje handling, aanpassing van de dimensie van het kanaal en andere reconfigurations terwijl in gebruik. Beschrijven we een methode voor het fabriceren van een microfluidic-kanaal met zijwanden gemaakt van een matrix van spelden waarmee hun vorm te wijzigen.

Herconfigureerbare Microfluidic kanaal met zijwanden Pin-discretized

Microfluidic components need to have various shapes to realize different key microfluidic functions such as mixing, separation, particle trapping, or ...

Het algemene doel van deze procedure is om een reconfigureerbaar microfluïdisch apparaat te fabriceren met zijwanden gemaakt van een reeks pinnen. Het grootste voordeel van dit microfluïdische apparaat is de mogelijkheid om om te gaan met moeilijk te stromen objecten en situaties die mogelijk onbekend zijn in de ontwerpfase van het kanaal. Over het algemeen zullen individuen die nieuw zijn in deze methode moeite hebben om kleine pinnen in hondsbeenvormen te etsen.Visuele demonstratie van deze methode is cruciaal, omdat het assembleren van veel microfluïdische onderdelen en het monteren ervan op de basis moeilijk te leren is vanuit alleen de geschreven protocol. Deze foto is van het voltooide microfluïdische apparaat met een configureerbaar kanaal. Hier is het configureerbare gedeelte langs de bovenkant van de afbeelding.Een ontploste plattegrond toont enkele van de belangrijkste componenten. Let in het bijzonder op het microkanaal en de pinnen die worden gebruikt om het te configureren. Als eerste stap etch de pinnen.Begin met ontvet, 0,3 millimeter dikke, L-vormige, roestvrijstalen pinnen van verschillende lengtes. Houd vier milliliter 10% salpeterzuur klaar en dompel de pinnen erin. Plaats vervolgens de container in een oven van 65 graden Celsius gedurende 30 minuten.Na het verwijderen van de pinnen, zet ze met behulp van een pincet één voor één over in een container met gedeïoniseerd water. Soniceer ze vervolgens vijf minuten in het water. Droog ze vervolgens af met een papieren handdoek.Houd 0,5 milliliter vormscheidingsmiddel klaar en dompel de pinnen erin. Plaats de pinnen na twee uur in gedeïoniseerd water en soniceer ze vijf minuten. Voor het vervolg is een etsbak nodig.De etsbak is gemaakt van glas en siliconenlijm. Begin het etsproces door siliconenlijm voor de pinuiteinden op de bak te spuiten. Plaats de pinnen zodat de uiteinden van hun rechte uiteinden in de lijm zijn ondergedompeld.Dit is de bak nadat alle pinnen op hun plaats zijn en klaar zijn voor de volgende stap. Breng de etsbak met pinnen over naar een bevochtigde fermentor verwarmd tot 38 graden Celsius en wacht een nacht om de lijm uit te harden. Wanneer het klaar is, plaats de etsbak met pinnen op een hotplate van 65 graden Celsius.Giet 0,8 milliliter etszuur over het onbedekte gebied van de pinnen. Na 10 minuten brengt u het zuur over naar een beker met behulp van een micropipettor. Voeg vervolgens meer etszuur toe aan de bak om de etsstap te herhalen.Na het etsen, controleer of de breedte van het geëtste gebied ongeveer 0,2 millimeter is. Als dat zo is, pipetteer vijf milliliter natriumbicarbonaat oplossing op de etsbak om het resterende zuur te neutraliseren. Gebruik vervolgens een pincet om de pinnen te verwijderen door er longitudinaal aan te trekken.Begin met een gefabriceerde mal. Zoals in dit schema, is de mal voor een apparaat met een vaste zijwand en ruimte voor pinnen. Maak de mal op een glasplaatje met behulp van litografie.Plaats de voorbereide plaat op de bodem van een plastic bakje. Giet nu polymeer van PDMS over de mal tot een dikte van drie millimeter. Plaats de bak in een vacuümdroger gedurende 10 minuten.Vervolgens verplaatst u het naar een oven van 65 graden Celsius gedurende een uur. Het resultaat is een gedeeltelijk uitgeharde plaat. Gebruik een scalpel om de plaat voor de volgende stappen uit de mal te verwijderen.Plaats de plaat in een oven van 120 graden Celsius gedurende een uur om het volledig uit te harden. Werk nu met de volledig uitgeharde plaat. Het zal onregelmatige randen hebben langs het richtlijnpatroon.Gebruik een scalpel om de onregelmatige randen precies en netjes bij te snijden. Besteed speciale aandacht aan het oppervlak voor de pininvoersleuven om het beste apparaat te maken. Maak gaten voor inlaat/uitlaat van de hoofdkamer en elders met behulp van biopsie-ponsen.Fabriceer nu een microkanaalassemblage. Verwarm een reinigingsoplossing tot 60 graden Celsius en bekom een nummer vier dekglas. Het dekglas meet 10 millimeter bij 20 millimeter.Dompel het dekglas gedurende 10 minuten in de oplossing. Plaats het gespoelde en gedroogde dekglas en de PDMS-plaat op de onderste elektrode van een sputtercoater. Genereer luchtvacuümplasma gedurende 30 seconden.Bind het opgehaalde item zodat de randen uitlijnen en de kanaalfuncties zichtbaar zijn door het dekglas. Gebruik een steriele container om de gebonden lagen naar een laminaire kap te brengen om ze te steriliseren. Wanneer u klaar bent, steekt u de pinnen in de sleuf.Aangrenzende pinnen moeten van verschillende lengtes zijn. De pinnen vormen de andere zijwand van de microkamer. Ga door met werken in de laminaire kap.Voor de volgende stappen, houd een basis klaar voor het apparaat. Bereid gap filler voor door een mengsel van witte petrolatum en polytetrafluorethyleenpoeder te homogeniseren. Giet het gehomogeniseerde mengsel in een dispenserspuit en steek een zuiger in.Duwt de zuiger om de spuittip te vullen. Bevestig vervolgens een naald en duwt de zuiger tot de naald gevuld is. Bereid een tweede spuit met siliconenlijm op een vergelijkbare manier voor en verbind deze met een pneumatisch dispenser.Spuit nu siliconenlijm op de basis. Plaats het langs een van de zakken. Plaats vervolgens een nummer vier dekglas op de zak en druk het stevig vast om het te hechten.Spuit vervolgens siliconenlijm langs de twee buitenste sleuven van de basis door segmenten van ongeveer één millimeter diep te trekken. Langs een andere sleuf in het midden, spuit u gap filler in een segment van een millimeter diep. Doe meer lijm op de rand van de andere zak.Plaats een microkanaalassemblage op de zak en druk het stevig vast. Doe opnieuw gap filler in de sleuf langs het midden van de basis. Volg dit door lijm op de aangrenzende sleuven aan te brengen.Laat het apparaat een dag in de steriele kap staan. Na het uitharden, bewee

reconfigurable-microfluidic-channel-with-pin-discretized-sidewalls

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Tonen we protocollen voor de productie en het automatiseren van elastomeer polydimethylsiloxaan (PDMS) op basis van microklep arrays dat er geen extra energie nodig te sluiten en zijn voorzien van photolithographically gedefinieerd precieze volumes. Een parallel subnanoliter-volume mixer en een geïntegreerd microfluïdische perfusie-systeem worden gepresenteerd.

Microfluïdische Chips Gecontroleerde met elastomeer microklep Arrays

Een microchannels-on-a-chip platform werd ontwikkeld door de combinatie van fotolithografische reflowable fotolak techniek, zachte lithografie, en microfluidics. Het endotheel microkanalen platform bootst de driedimensionale (3D) geometrie van in vivo micro-vaatjes, loopt onder gecontroleerde continue perfusie stroom, zorgt voor hoge kwaliteit en real-time beeldvorming en kan worden toegepast voor microvasculaire onderzoek.

Procedure voor de ontwikkeling van multi-diepte Circulaire Cross-sectionele endotheel Microkanalen-on-a-chip

Twee aangrenzende vloeistoffen die door een gegroefd microfluïdisch kanaal gaan, kunnen worden gericht om een schede rond een prepolymeerkern te vormen; waardoor zowel vorm als doorsnede worden bepaald. Foto-geïnitieerde polymerisatie, zoals thiol click chemie, is zeer geschikt voor het snel stollen van de kernvloeistof tot een microvezel met vooraf bepaalde grootte en vorm.

Microfluïdische fabricage van polymere en biohybridevezels met vooraf ontworpen grootte en vorm

We stellen een eenvoudige zelfassemblerende techniek voor van silica colloïdale nanodeeltjes om een nanofluïdische kruising te creëren tussen twee microkanalen in polydimethylsiloxaan (PDMS). Met behulp van deze techniek werd een nanoporeuze parelmembraan met een poriegrootte tot ~45 nm gebouwd binnen een microkanaal en toegepast op elektrokinetische preconcentratie van DNA-monsters.

Het creëren van Sub-50 Nm nanofluidic Knooppunten in PDMS microfluïdische chip via Self-assemblageproces van colloïdale deeltjes

Hier beschrijven we de fabricage en werking van een dubbellaags microfluïdisch systeem gemaakt van polydimethylsiloxaan (PDMS). We tonen het potentieel van dit apparaat aan voor het vangen, richten van de coördinatieroute van een kristallijn moleculair materiaal en het controleren van chemische reacties op in chip gevangen structuren.

Microfluïdische Pneumatische Cages: een nieuwe benadering voor de In-chip Crystal Trapping, manipulatie en gecontroleerde chemische behandeling

Meerlagige microfluïdische apparaten omvatten vaak de fabricage van mastervormen met complexe geometrieën voor functionaliteit. Dit artikel presenteert een volledig protocol voor meertraps fotolitografie met kleppen en functies met variabele hoogte die afstembaar zijn op elke toepassing. Als demonstratie fabriceren we een microfluïdische druppelgenerator die in staat is om hydrogelkorrels te produceren.

Multi-stap Variabele Hoogte fotolithografie voor Valved Multilayer microfluïdische apparaten

Een protocol voor de fabrikatie van kunststof microfluidic apparaten met transparante weergave-poorten voor zichtbaar en infrarood licht beeldvorming wordt beschreven.

Zachte lithografische Procedure voor de productie van kunststof Microfluidic apparaten met weergave-poorten transparant voor zichtbaar en infrarood licht

Verschillende methoden zijn beschikbaar voor de fabricage van alle zenders van niet-rechthoekige stukken ingesloten in Polydimethylsiloxaan microfluidic apparaten. De meeste van hen betrekken meerstaps productie en uitgebreide uitlijning. In deze paper is een one-step-aanpak voor het fabriceren van microfluidic kanalen van verschillende geometrische kruissecties gerapporteerd door Polydimethylsiloxaan sequentiële nat etsen.

Één stap aanpak te fabriceren Polydimethylsiloxaan Microfluidic kanalen van verschillende geometrische secties door sequentiële nat etsen processen

Dit protocol beschrijft een herconfigureerbaar, op membraan gebaseerd celkweekplatform dat het open-well-formaat integreert met vloeistofstroommogelijkheden. Dit platform is compatibel met standaardprotocollen en maakt omkeerbare overgangen mogelijk tussen open-well en microfluïdische kweekmodi, om tegemoet te komen aan de behoeften van zowel technische als biowetenschappelijke laboratoria.

Statische barrièreweefselmodellen transformeren in dynamische microfysiologische systemen

De fabricage van een dubbellaags apparaat op basis van polydimethylsiloxaan (PDMS) voor de productie van combinatorische bibliotheken in water-in-olie-emulsies (pluggen) wordt hier gepresenteerd. De benodigde hardware en software die nodig zijn om de productie van stekkers te automatiseren, worden gedetailleerd beschreven in het protocol en de productie van een kwantitatieve bibliotheek van fluorescentiestekkers wordt ook gedemonstreerd.

Dubbellaags microfluïdisch apparaat voor de productie van combinatorische pluggen

Leer een herconfigureerbare microfluidische kanaal met zijwanden van pinnen te fabriceren voor verbeterde stroomregeling en deeltjesmanipulatie. Deze methode biedt onderzoekers een betrouwbaar protocol voor aanpasbare apparaten.

Herconfigureerbare Microfluidic kanaal met zijwanden Pin-discretized

Meer video's verkennen