Pneumatisch aangedreven microfluïdisch platform voor microdeeltjesconcentratie

Dit protocol beschrijft onze methode om pneumatisch aangedreven microfluïdische platformen te fabriceren en te bedienen voor concentraties van meerdere deeltjes die tekortkomingen zoals deeltjesverstopping en complexe structuren overwinnen. Deze methode maakt het mogelijk om een onbeperkt aantal deeltjes te verwerken, zich te concentreren op een groot aantal kleine deeltjes en ongewenste celschade te voorkomen en de entropie-efficiëntie te verhogen. Vanwege het belang van biologische analyse worden microfluïdische en biomedische micro-elektromechanische systeemtechnologieën gebruikt om apparaten te ontwikkelen en te bestuderen voor de zuivering en verzameling van micromaterialen.

Gebruik om te beginnen een vooraf voorbereide su8-mal voor pneumatisch klepkanaal om de PDMS-laag te repliceren voor het pneumatisch regelen van de klep. Giet 10 milliliter vloeibare PDMS en één milliliter uithardingsmiddel in een voorbereide pneumatische klepkanaalvorm en activeer gedurende 30 minuten bij 90 graden Celsius. Nadat de PDMS-structuren zijn uitgehard, scheidt u de SU8-mal.

Pons drie pneumatische poorten van 1,5 millimeter in het pneumatische klepkanaal met behulp van een punctie van 1,5 millimeter. Giet 10 milliliter vloeibaar PDMS en één milliliter uithardingsmiddel in een schone SU8-mal. Spin coat gedurende 15 seconden met 1500 omwentelingen per minuut met behulp van een spincoater en activeer vervolgens gedurende 30 minuten bij 90 graden Celsius.

Scheid de SU8-mal nadat de PDMS-structuren zijn uitgehard. Behandel de PDMS-structuur gedurende 20 seconden met atmosferisch plasma. Lijn met behulp van een microscoop de met plasma behandelde PDMS-structuren uit volgens de kanaalstructuur.

Verlijm de uitgelijnde PDMS-structuren door ze gedurende 30 minuten op 90 graden Celsius te verwarmen. Maak met behulp van een punctie van 1,5 millimeter een gat met een diameter van 1,5 millimeter in de inlaat van het vloeistofkanaal en de uitlaten in het pneumatische kanaaldeel dat aan de dunne membraanlaag is gebonden. Repliceer beide zijden van de PDMS-laag met behulp van twee SU8-mallen om een microfluïdisch kanaal te maken.

Gebruik een gebogen en rechthoekige microfluïdische kanaalmal aan de voorkant en een microfluïdische verbindingskanaalmal aan de achterkant. Giet 10 milliliter vloeibare PDMS en een milliliter uithardingsmiddel in de gebogen en rechthoekige microfluïdische kanaalvorm en spin het gedurende 15 seconden met 1200 omwentelingen per minuut en maak vervolgens mallen voor de gebogen vloeistofkamer en vloeistofkanalen door warmteactivering bij 90 graden Celsius gedurende 30 minuten. Scheid de PDMS-laag waarop het microfluïdische kanaal wordt gevormd.

Behandel het vervolgens gedurende 20 seconden met atmosferisch plasma om een warmtegeactiveerde mal te maken die de verzegelde ontluchtingswand bedekt door zich aan de glazen wafer te hechten. Giet drie milliliter vloeibare PDMS in het verbindingskanaal van de SU8-mal. Rangschik de structuur, vervaardigd met de interconnectiekanaalmal, in vloeibare PDMS op de microfluïdische verbindingskanaalmal.

Droog vervolgens de boven elkaar geplaatste structuur gedurende 30 minuten op 130 graden Celsius. Verwijder na het uitharden de voorste SU8-mal van de microfluïdische kanaalnetwerklaag en pel voorzichtig de achterste PDMS-mal af. Giet 10 milliliter vloeibaar PDMS en een milliliter uithardingsmiddel in een schone SU8-mal en activeer het gedurende 30 minuten op 90 graden Celsius.

Scheid de SU8-mal nadat de PDMS-structuren zijn uitgehard. Behandel de PDMS microfluïdische verbindingskanaalmallen gedurende 20 seconden met atmosferisch plasma. Lijn met behulp van een microscoop de met plasma behandelde PDMS-structuren uit volgens de kanaalstructuur.

Verlijm de uitgelijnde PDMS-structuren door gedurende 30 minuten op 90 graden Celsius te verwarmen. Lijn de PDMS-structuren die tijdens dit proces zijn voorbereid uit volgens de kanaalstructuur en bind ze door gedurende 20 seconden met atmosferisch plasma te behandelen. Vul met een spuit van 10 milliliter het microfluïdische kanaal met bellenvrij, gedemineraliseerd water.

Om de druk van de werkvloeistof en de drie pneumatische kleppen die de microbead-stroom regelen te regelen, plaatst u een precisiedrukregelaar met vier of meer uitlaatkanalen voor de werkvloeistof in het microfluïdische platform. Bereid carboxylpolystyreentestdeeltjes van verschillende groottes in gedestilleerd water. Om het debiet van de werkvloeistof te regelen, vult u de helft van een glazen fles met het water en sluit u de dop van de glazen fles aan op het uitgangskanaal en de microklep van de controller.

Observeer met behulp van een omgekeerde microscoop alle platformbewerkingen en meet het operationele debiet in de loop van de tijd aan de uitlaat met een vloeistofstroommeter. Injecteer het deeltje of vloeistofmengsel onder druk bij de inlaat met de deeltjesklep. Oefen druk uit op de CIV-klep op 15 kilopascal en de deeltjesklep op 18 kilopascal om de klep te bedienen.

Wanneer de deeltjes geconcentreerd zijn, oefent u alleen druk uit op de vloeistofklep. Het debiet van de vloeistoffen werd verdeeld in een viertraps platformbewerking. De eerste fase was de laadtoestand.

De werkvloeistof en deeltjes waren bijna identiek als het microfluïdische kanaalnetwerk structurele symmetrie vertoonde. De tweede fase was de blokkerende toestand. Het debiet versmalde en het debiet gemeten aan de uitlaatpoort werd verminderd door hydraulische weerstand.

De derde fase was de concentratietoestand. De gemeten QP was bijna nul en de QF was ongeveer 1,42 keer die van de blokkerende toestand. De laatste fase was de releasestatus.

De resulterende stroom- en concentratiesnelheden bewezen dat de sequentiële bediening geprogrammeerd met de pneumatische klep goed werkt als gevolg van stroomveranderingen. Deeltjes werden geconcentreerd en opgehoopt in het verzamelgebied wanneer de CIV-klep en deeltjesklep gesloten waren, en alle verzamelde, geconcentreerde deeltjes kwamen binnen vier seconden vrij wanneer alleen de vloeistofklep gesloten was. Een essentieel onderdeel van deze procedure is het uitharden van de achterste structuur waar de PDMS-laag wordt geïmplanteerd door de wat meer druk van de luchtlaag.

En de vervormde filmlaag wordt plotseling geactiveerd. Dit platform kan worden gebruikt voor automatische voorbehandeling van zeer geconcentreerde en rechte en gesuspendeerde biodeeltjes, omdat de werking niet wordt beïnvloed door de eigenschappen van de fysieke deeltjes.