Method Article

Projekt i opracowanie trójwymiarowo drukowanego adaptera do wyrównywania maski mikroskopowej do wytwarzania wielowarstwowych urządzeń mikroprzepływowych

DOI:

10.3791/61877

⸱

January 25th, 2021

 ,  ,  , 
1Department of Chemical Engineering, Texas Tech University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ten projekt pozwala małym laboratoriom na opracowanie łatwej w użyciu platformy do produkcji precyzyjnych wielowarstwowych urządzeń mikroprzepływowych. Platforma składa się z wydrukowanego w trzech wymiarach adaptera do ustawiania maski mikroskopowej, za pomocą którego uzyskano wielowarstwowe urządzenia mikroprzepływowe z błędami wyrównania <10 μm.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ten projekt ma na celu opracowanie łatwej w użyciu i opłacalnej platformy do produkcji precyzyjnych, wielowarstwowych urządzeń mikroprzepływowych, co zazwyczaj można osiągnąć tylko przy użyciu kosztownego sprzętu w pomieszczeniach czystych. Kluczową częścią platformy jest drukowany w trzech wymiarach (3D) adapter do wyrównywania maski mikroskopowej (MMAA) kompatybilny ze zwykłymi mikroskopami optycznymi i systemami naświetlania światłem ultrafioletowym (UV). Cały proces tworzenia urządzenia został znacznie uproszczony ze względu na pracę wykonaną w celu optymalizacji projektu urządzenia. Proces ten polega na znalezieniu odpowiednich wymiarów dla sprzętu dostępnego w laboratorium i wydrukowaniu 3D MMAA ze zoptymalizowanymi specyfikacjami. Wyniki eksperymentów pokazują, że zoptymalizowany MMAA zaprojektowany i wyprodukowany przez druk 3D dobrze radzi sobie ze zwykłym mikroskopem i systemem ekspozycji na światło. Korzystając z formy wzorcowej przygotowanej przez wydrukowane w 3D MMAA, powstałe urządzenia mikroprzepływowe o wielowarstwowych strukturach zawierają błędy wyrównania <10 μm, co jest wystarczające dla zwykłych mikroczipów. Chociaż błąd ludzki spowodowany transportem urządzenia do systemu naświetlania światłem UV może powodować większe błędy produkcyjne, minimalne błędy osiągnięte w tym badaniu są osiągalne przy praktyce i staranności. Co więcej, MMAA można dostosować do każdego mikroskopu i systemu naświetlania UV, wprowadzając zmiany w pliku modelowania w systemie druku 3D. Projekt ten zapewnia mniejszym laboratoriom użyteczne narzędzie badawcze, ponieważ wymaga jedynie użycia sprzętu, który zazwyczaj jest już dostępny dla laboratoriów produkujących i używających urządzeń mikroprzepływowych. Poniższy szczegółowy protokół przedstawia proces projektowania i drukowania 3D dla MMAA. Ponadto opisano w niniejszym dokumencie etapy pozyskiwania wielowarstwowej formy wzorcowej przy użyciu MMAA i produkcji mikroprzepływowych chipów z poli(dimetylosiloksanu) (PDMS).

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dobrze rozwiniętą i obiecującą dziedziną badań inżynieryjnych jest mikrofabrykacja ze względu na szeroki zakres zastosowań wykorzystujących platformy mikroprzepływowe. Mikrofabrykacja to proces, w którym konstrukcje są wytwarzane o rozmiarach μm lub mniejszych przy użyciu różnych związków chemicznych. Wraz z rozwojem badań mikroprzepływowych w ciągu ostatnich 30 lat, miękka litografia stała się najpopularniejszą techniką mikrowytwarzania za pomocą mikrochipów wykonanych z poli(dimetylosiloksanu) (PDMS) lub podobnych substancji. Te mikroczipy były szeroko stosowane do miniaturyzacji powszechnych praktyk laboratoryjnych1,2,3,4 i stały się potężnymi narzędziami badawczymi dla inżynierów do naśladowania procesów reakcji5,6,7, badaj mechanizmy reakcji i naśladuj narządy znajdujące się w ludzkim ciele in vitro (np. narząd na chipie)8,9,10. Jednak wraz ze wzrostem złożoności aplikacji typowe jest, że bardziej złożona konstrukcja urządzenia mikroprzepływowego pozwala na lepszą replikację rzeczywistego systemu, który ma imitować.

Podstawowa procedura miękkiej litografii polega na pokryciu podłoża substancją fotorezystu i nałożeniu fotomaski na pokryte podłoże przed poddaniem podłoża działaniu światła UV11. Fotomaska ma przezroczyste obszary, które naśladują pożądany wzór kanałów urządzenia mikroprzepływowego. Podczas poddawania powlekanego podłoża działaniu światła UV, przezroczyste obszary umożliwiają przenikanie światła UV przez fotomaskę, powodując usieciowanie fotorezystu. Po etapie naświetlania nieusieciowany fotorezyst jest zmywany za pomocą wywoływacza, pozostawiając solidne struktury o zamierzonym wzorze. Ponieważ złożoność urządzeń mikroprzepływowych staje się coraz większa, wymagają one wielowarstwowej konstrukcji o niezwykle precyzyjnych wymiarach. Proces mikrofabrykacji wielowarstwowej jest znacznie trudniejszy w porównaniu z mikrofabrykacją jednowarstwową.

Wielowarstwowa mikrofabrykacja wymaga precyzyjnego dopasowania cech pierwszej warstwy do wzorów na drugiej masce. Zwykle proces ten jest wykonywany przy użyciu komercyjnego nakładacza do masek, który jest drogi i wymaga przeszkolenia w zakresie obsługi maszyny. W związku z tym proces wielowarstwowej mikrofabrykacji jest zazwyczaj nieosiągalny dla mniejszych laboratoriów, które nie mają funduszy lub czasu na takie przedsięwzięcia. Chociaż opracowano kilka innych niestandardowych nakładek do masek, systemy te często wymagają zakupu i montażu wielu różnych części i nadal mogą być dość złożone12,13,14. Jest to nie tylko kosztowne dla mniejszych laboratoriów, ale także wymaga czasu i szkolenia w celu zbudowania, zrozumienia i użytkowania systemu. Nakładka na maskę szczegółowo opisana w tym artykule miała na celu złagodzenie tych problemów, ponieważ nie ma potrzeby kupowania dodatkowego sprzętu, a jedynie sprzętu, który zwykle jest już obecny w laboratoriach produkujących i używających urządzeń mikroprzepływowych. Ponadto nakładka na maskę jest wytwarzana metodą druku 3D, która wraz z niedawnym postępem technologii druku 3D stała się łatwo dostępna dla większości laboratoriów i uniwersytetów po przystępnej cenie.

Protokół opisany w tym artykule ma na celu stworzenie opłacalnego i łatwego w obsłudze alternatywnego nakładki na maskę. Opisany tutaj nakładek do masek może sprawić, że wielowarstwowa mikroprodukcja stanie się możliwa dla laboratoriów badawczych bez konwencjonalnych urządzeń produkcyjnych. Za pomocą adaptera do wyrównywania maski mikroskopu (MMAA) można uzyskać funkcjonalne mikroczipy o złożonych cechach przy użyciu zwykłego źródła światła UV, mikroskopu optycznego i zwykłego sprzętu laboratoryjnego. Wyniki pokazują, że MMAA dobrze radzi sobie z przykładowym systemem wykorzystującym mikroskop pionowy i pudełko do naświetlania światłem UV. MMAA wytworzony w procesie drukowania 3D został wykorzystany do pozyskania dwuwarstwowej formy wzorcowej urządzenia mikroprzepływowego w jodełkę z minimalnymi błędami wyrównania. Korzystając z formy wzorcowej wykonanej za pomocą wydrukowanego w 3D MMAA, przygotowano urządzenia mikroprzepływowe z wielowarstwowymi strukturami zawierającymi błędy wyrównania <10 μm. Błąd wyrównania wynoszący <10 μm jest na tyle minimalny, że nie utrudnia zastosowania urządzenia mikroprzepływowego.

Ponadto, potwierdzono pomyślne wyrównanie czterowarstwowej formy wzorcowej wyprodukowanej przy użyciu MMAA, a błędy wyrównania określono na <10 μm. Funkcjonalność urządzenia mikroprzepływowego i minimalne błędy wyrównania potwierdzają udane zastosowanie MMAA w tworzeniu wielowarstwowych urządzeń mikroprzepływowych. MMAA można dostosować do każdego mikroskopu i systemu naświetlania promieniami UV, wprowadzając drobne zmiany w pliku w drukarce 3D. Poniższy protokół przedstawia kroki niezbędne do dopracowania MMAA tak, aby pasował do sprzętu dostępnego w każdym laboratorium i wydrukowania 3D MMAA z wymaganymi specyfikacjami. Ponadto w protokole szczegółowo opisano, jak opracować wielowarstwową formę wzorcową za pomocą systemu, a następnie wyprodukować urządzenia mikroprzepływowe PDMS przy użyciu formy głównej. Generowanie formy głównej i chipów mikroprzepływowych pozwala następnie użytkownikowi przetestować skuteczność systemu.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Projektowanie MMAA

  1. Uzyskaj wymiary tacy dostępnego systemu emisji światła UV jako górną granicę wymiarów uchwytu płytki (lub jednostki naświetlania UV) pokazanej na Rysunek 1. Jak pokazano w Rysunek 2A, zmierz średnicę (d) wewnętrznej okrągłej krawędzi, wewnętrzną wysokość (h) tacki systemu emisji światła UV, całkowitą szerokość (w) i długość (l) tacy.
    UWAGA: Na przykład dostępny system naświetlania światłem UV miał wewnętrzne wymiary tacy 5 cali (") x 5" x 0,25" z okrągłym wycięciem 4". Wymiary MMAA zostały następnie zaprojektowane tak, aby nie były większe niż wewnętrzne wymiary tacy, aby pasowały prawidłowo i leżały płasko w tacce systemu, jak pokazano na Rysunek 2B. Zobacz Rysunek 3 dla wydrukowanych w 3D elementów MMAA: pokryty fotorezysłem wafel silikonowy i łącznik do mocowania zestawu do mikroskopu.
  2. Zmierz długość między na dostępnym pionowym stoliku mikroskopu, które utrzymują uchwyt szkiełka na miejscu. Dodatkowo zmierz szerokość. Zastosuj te wymiary, aby dostosować uchwyt magnetyczny (Rysunek 1) tak, aby pasował do dostępnego mikroskopu, aby umożliwić łatwe i precyzyjne przymocowanie MMAA do mikroskopu (Rysunek 4A).
  3. Korzystając z dostępnej aplikacji komputerowej, dostosuj uchwyt na wafel i łącznik mikroskopu magnetycznego tak, aby pasowały do mierzonych wymiarów. Zaprojektuj wysokość, szerokość i długość uchwytu płytki tak, aby nie była większa niż wysokość (wys.), szerokość (szer.) i długość (l) tacki systemu emisji światła UV. Ponadto należy dołączyć okrągłe wycięcie na dnie uchwytu wafla o tej samej średnicy (d) co taca systemu emisji światła UV. Wygeneruj pliki STL lub CAD dla dwóch elementów MMAA, które mają być używane do drukowania 3D urządzenia (patrz Materiały dodatkowe).

2. 3D Drukowanie MMAA

  1. Prześlij wygenerowane pliki STL lub CAD do dostępnego software. 3D druku 3D-Wydrukuj dwa elementy MMAA, postępując zgodnie z odpowiednią procedurą dla używanego procesu 3D i drukarki. Uzupełnij elementy, wykonując wszelkie wymagane kroki po wydrukowaniu (np. usunięcie materiału podporowego, usunięcie nieutwardzonej żywicy, dodatkowe etapy mycia lub utwardzania). Alternatywnie skorzystaj z dostępnego urządzenia do drukowania 3D, aby wydrukować zaprojektowane elementy i ukończyć je w innym miejscu.
  2. Upewnij się, że uchwyt na wafel jest dobrze dopasowany i leży płasko w tacy dostępnego systemu naświetlania światłem UV (Rysunek 2B). Dodatkowo upewnij się, że łącznik mikroskopu jest przymocowany do stolika mikroskopu i można go łatwo przesuwać za pomocą pokręteł sterujących pozycjami x i y stolika mikroskopu (Rysunek 4A).
  3. Po sfinalizowaniu elementów włóż i przymocuj magnesy do uchwytu wafla i łącznika mikroskopu (Rysunek 3A), używając super kleju lub innej substancji mocującej. Poczekaj, aż klej wyschnie przed testowaniem systemu.
    UWAGA: W razie potrzeby element protype można najpierw wydrukować za pomocą drukarki 3D Fused Deposition Modeling (FDM), aby zaoszczędzić zasoby i pieniądze15. Ten prototyp może być następnie oceniony pod kątem dokładnego dopasowania do dostępnego sprzętu, a następnie projekt może być modyfikowany, jeśli zajdzie taka potrzeba. Końcowe urządzenie można następnie wydrukować przy użyciu dokładniejszego procesu (np. stereolitografii) w celu uzyskania lepszej precyzji. Końcowe urządzenie można również wydrukować z półprzezroczystym wykończeniem w celu optymalnego wykorzystania pod mikroskopem.

3. Eksperymentalne testy MMAA

  1. Projektowanie i drukowanie fotomasek urządzenia mikroprzepływowego ze znacznikami wyrównania
    1. Użyj aplikacji do projektowania komputerowego, aby zaprojektować fotomaski dla żądanego dwuwarstwowego urządzenia mikroprzepływowego.
    2. Dołącz dodatkowe struktury po stronie struktur kanału urządzenia mikroprzepływowego, które będą działać jako znaczniki wyrównania (bliżej krawędzi fotomaski/formy głównej), jak pokazano na Rysunek 5A,B. Upewnij się, że po każdej stronie urządzenia mikroprzepływowego znajduje się po jednym znaczniku wyrównania (w sumie co najmniej cztery). Ponadto upewnij się, że fotomaska zawiera prostą krawędź, która może idealnie wyrównać się z prostą krawędzią płytki krzemowej.
      UWAGA: Większa złożoność struktury znacznika wyrównania pozwoli na większą dokładność wyrównania dodatkowych warstw. Należy przynajmniej użyć prostej struktury krzyżowej o wymiarach 1 mm x 1 mm (Rysunek 6A). Przykład znaczników wyrównania można zobaczyć w rogach i dolnej środkowej krawędzi Rysunek 5A,B, które przedstawiają fotomaski pierwszej i drugiej warstwy używane do generowania dwuwarstwowej formy wzorcowej.
    3. Wydrukuj fotomaski za pośrednictwem komercyjnego sprzedawcy lub za pośrednictwem innych dostępnych obiektów
  2. Stworzenie dwuwarstwowej formy wzorcowej przy użyciu MMAA (fotolitografia)
    1. Korzystając ze standardowych technik fotolitografii i instrukcji producenta fotorezystu, utwórz pierwszą warstwę formy wzorcowej za pomocą pierwszej warstwy photomask16. Użyj 4-calowej płytki krzemowej z odpowiednim fotorezystem (tj. SU-8), aby uzyskać żądaną grubość warstwy. Upewnij się, że grubość pierwszej warstwy jest większa niż kolejnych warstw, aby ułatwić identyfikację znaczników wyrównania.
    2. Użyj jasnego markera (np. złotego), aby pokolorować znaczniki wyrównania pierwszej warstwy ze wszystkich czterech stron.
    3. Korzystając z instrukcji producenta fotorezystu, rozpocznij drugą warstwę formy wzorcowej, obracając fotokursor na płytce i wykonując miękkie pieczenie16. Włóż powlekaną płytkę do uchwytu wafla MMAA (Rysunek 3B) i przymocuj powlekaną płytkę do MMAA za pomocą taśmy.
    4. Przymocuj uchwyt wafla do dostępnego mikroskopu pionowego za pomocą łącznika mikroskopu magnetycznego (Rysunek 4A). Przesuwaj pozycję MMAA za pomocą pokręteł w kierunku x i y stolika mikroskopu, aż jeden z kolorowych znaczników wyrównania na płytce znajdzie się w view przez soczewkę mikroskopu.
    5. Włóż fotomaskę drugiej warstwy do uchwytu wafla, na wierzchu powlekanej płytki (Rysunek 3C). Upewnij się, że kolorowe znaczniki wyrównania pierwszej warstwy są częściowo widoczne przez znaczniki wyrównania na fotomasce.
    6. Przymocuj fotomaskę do podnośnika nożycowego (znanego również jako podnośnik podporowy) przez jedno z bocznych wycięć (Rysunek 4B) za pomocą taśmy. Użyj podnośnika nożycowego, aby wyregulować pozycję fotomaski w kierunku z, aż znajdzie się tuż nad powlekaną płytką (Rysunek 3C).
      UWAGA: Podnośnik nożycowy pozwala na precyzyjną regulację pozycji Z fotomaski, ponieważ podnośnik nożycowy może być używany do przesuwania pozycji dołączonej fotomaski w kierunku Z.
    7. Trzymając fotomaskę nieruchomo, spójrz przez obiektyw mikroskopu i zidentyfikuj kolorowe znaczniki wyrównania pierwszej warstwy pod znacznikami wyrównania fotomaski. Użyj pokręteł w kierunku x i y stolika mikroskopu, aby przesunąć pozycję MMAA ( Rysunek 4D). Dostosuj położenie MMAA, aż znacznik wyrównania na fotomasce zostanie nałożony na kolorowy znacznik wyrównania na pierwszej warstwie (Rysunek 6A,B), obserwując położenie znaczników wyrównania przez soczewkę mikroskopu.
    8. Ostrożnie przyłóż lekką siłę do fotomaski i użyj taśmy, aby przymocować fotomaskę na miejscu na powlekanej płytce. Odłącz fotomaskę od podnośnika nożycowego. Upewnij się, że wszystkie cztery znaczniki wyrównania na fotomasce są wyrównane z czterema znacznikami wyrównania na pierwszej warstwie.
    9. Po osiągnięciu wyrównania ostrożnie odłącz uchwyt płytki od stolika mikroskopu. Włóż szklaną górną płytkę na wierzch płytki i fotomaskę, aby zmniejszyć odstęp między dwoma kawałkami (Rysunek 1). Umieść cały uchwyt wafla w dostępnym systemie naświetlania światłem UV, jak pokazano na Rysunek 4E. Naświetl drugą warstwę przez odpowiedni czas i natężenie światła, zgodnie z opisem w instrukcjach producenta fotorezystu16.
    10. Wyjmij uchwyt wafla z systemu naświetlania światłem UV. Wyjmij powlekaną płytkę z uchwytu wafla i odłącz fotomaskę od płytki. Zakończ obróbkę drugiej warstwy (np. po upieczeniu, wywoływanie, płukanie i suszenie) zgodnie z instrukcjami producenta fotorezystu16.
      UWAGA: Dokładne wirowanie, miękkie pieczenie, naświetlanie, po pieczeniu i warunki wywoływania (czas, temperatura) będą się różnić w zależności od użytego fotorezystu i pożądanej grubości warstwy. Rzeczywiste warunki i dokładna procedura fotolitografii powinny być oparte na instrukcjach producenta fotorezystu.
  3. Przygotowanie urządzenia mikroprzepływowego z wykorzystaniem formy wzorcowej (litografia miękka)
    1. Wyjmij formę wzorcową i zabezpiecz ją taśmą na środku plastikowej szalki Petriego o wymiarach 150 mm x 15 mm.
    2. Przygotuj ~15-20 g PDMS zgodnie z instrukcją producenta. Umieść PDMS w komorze próżniowej lub pozwól mu odpocząć, aż będzie wolny od pęcherzyków. Wlać PDMS na szalkę Petriego zawierającą formę wzorcową.
    3. Pozwól szalce Petriego z foremką główną spoczywać na blacie, aż PDMS będzie wolny od pęcherzyków. Umieścić szalkę Petriego w piekarniku w temperaturze 65 °C, aż PDMS całkowicie się utwardzi (co najmniej 3 godziny).
    4. Wytnij PDMS, aby odsłonić struktury mikrokanałów. Wytnij PDMS wokół struktur mikrokanalików na osobne mikroczipy i utwórz otwory wlotowe i wylotowe dla urządzenia mikroprzepływowego. Użyj taśmy, aby delikatnie usunąć wszelkie małe cząstki, które mogą leżeć na powierzchni PDMS.
    5. Zakończ produkcję mikroprocesora, łącząc chip PDMS z PDMS lub szkiełkiem mikroskopowym poprzez obróbkę plazmową chipa PDMS i dodatkowego podłoża.
  4. Określanie błędu wyrównania
    1. Odzyskaj formę wzorcową i użyj mikroskopu pionowego, aby określić odległość przerwy (błąd wyrównania) między pierwszą warstwą a drugą warstwą. Zrób to, po prostu mierząc odległość, o jaką druga warstwa jest przesunięta i niewspółosiowa od pierwszej warstwy na strukturach mikrokanałów (zobacz Rysunek 5D dla przykładu zmierzonej odległości przerwy).
    2. Użyj mikroskopu pionowego, aby określić, czy układ PDMS zawiera proste ścianki kanałów z wyraźnymi krawędziami urządzenia. Dodatkowo sprawdź układ PDMS pod kątem ewentualnych usterek, które mogą utrudniać działanie urządzenia.
      UWAGA: Wykonanie formy głównej (sekcje 3.2 i 3.3) może wymagać powtórzenia, aby uzyskać niższy błąd wyrównania. Wykazano, że powtarzające się ćwiczenia przy użyciu MMAA zwiększają zdolność użytkownika do tworzenia dobrze wyrównanej formy wzorcowej. Ponadto obrazy można uzyskać za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) (Rysunek 7) w celu potwierdzenia błędu wyrównania.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dzięki optymalizacji i użyciu MMAA (Rysunek 1), wyprodukowano wielowarstwowe formy wzorcowe z minimalnym błędem wyrównania. Ostateczny MMAA został wyprodukowany przy użyciu procesu drukowania 3D z użyciem topionego filamentu (FFF) (Rysunek 2). Proces FFF zapewnia zwiększoną dokładność dla pożądanych wymiarów urządzenia. MMAA składa się z dwóch głównych części (Rysunek 3): podstawy i niestandardowego zapięcia. Podstawa składa się z jednostki naświetlającej promie...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wspomniany protokół przedstawia procedurę drukowania 3D MMAA i wykorzystania systemu do stworzenia precyzyjnej, wielowarstwowej, mikroprzepływowej formy wzorcowej urządzenia. Chociaż urządzenie jest łatwe w użyciu, w protokole znajdują się krytyczne kroki, które wymagają praktyki i staranności, aby zapewnić prawidłowe wyrównanie warstw formy głównej. Pierwszym krytycznym krokiem jest zaprojektowanie MMAA. Istotne przy projektowaniu MMAA jest określenie dokładnych wymiarów urządzenia, które pozwolą na odpowiednie dopasowa...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy pragną podziękować Center for Transformative Undergraduate Experiences z Texas Tech University za udzielenie finansowania dla tego projektu. Autorzy pragną również podziękować za wsparcie ze strony Wydziału Inżynierii Chemicznej Texas Tech University.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Akrylonitryl-butadien-styren (ABS), filamentdostarczony przez drukarnię 3D Texas Tech University
BX53, mikroskop pionowyOlympus
Form 2, stereolitograficzną drukarkę 3DFormlabs
VWR97042-642
Alkohol izoproylowy, 70% (v/v)VWRBDH7999-4
magnesymarkerowe Sharpie
, 3 mm x 3 mmWOTOYASIN #: B075PLVW8W
SYLGARD 184 Zestaw elastomerów silikonowychDOW4019862
szalka Petriego, 150 mm x 15 mmVWR25384-326
Drukowane maskifotograficzne CAD/Art Services, Inc.
Aluminiowy podnośnik nożycowy - 8" x 8", podnośnik nożycowyVWR12620-904
Wafelkrzemowy University Wafer452
Wodorotlenek soduVWR
Kąpiel SonicationBransonCPX3800H
Spin CoaterLaurell Technologies CorporationModel WS-650MZ-23NPPB
STRATASYS SR-30MakerBot Industries, LLCSR-30Rozpuszczalny materiał podporowy do druku 3D
Stratasys uPrint SE Drukarka 3D Technologiawspomagana komputerowo, LLC
SU-8 50KayakuY131269 0500L1GL
SU-8 100KayakuY131273 0500L1GL
SU-8 DeveloperKayakuY020100 4000L1PE
Super klejGorilla Glue
Trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctylo)silanSigma-Aldrich448931-10G
TaśmaScotch
Form Cure, komora utwardzania UVFormlabsFH-CU-01
UV-KUB2, Pudełko do ekspozycji światłem UVKloeUV-KUB2
do druku 3D Zaawansowane mieszadło z gorącą płytą jasne

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Betancourt, T., Brannon-Peppas, L. Micro- and nanofabrication methods in nanotechnological medical and pharmaceutical devices. International Journal of Nanomedicine. 1 (4), 483-495 (2006).
  2. Wheeler, A. R., et al. Microfluidic device for single-cell analysis. Analytical Chemistry. 75 (14), 3581-3586 (2003).
  3. Kong, D. S., Carr, P. A., Chen, L., Zhang, S., Jacobson, J. M. Parallel gene synthesis in a microfluidic device. Nucleic Acids Research. 35 (8), 61(2007).
  4. Yang, M., Li, C. -W., Yang, J. Cell docking and on-chip monitoring of cellular reactions with a controlled concentration gradient on a microfluidic device. Analytical Chemistry. 74 (16), 3991-4001 (2002).
  5. Keles, H., et al. Development of a robust and reusable microreactor employing laser based mid-IR chemical imaging for the automated quantification of reaction kinetics. Organic Process Research & Development. 21 (11), 1761-1768 (2017).
  6. Losey, M. W., Jackman, R. J., Firebaugh, S. L., Schmidt, M. A., Jensen, K. F. Design and fabrication of microfluidic devices for multiphase mixing and reaction. Journal of Microelectromechanical Systems. 11 (6), 709-717 (2002).
  7. Kobayashi, J., et al. A microfluidic device for conducting gas-liquid-solid hydrogenation reactions. Science. 304 (5675), 1305-1308 (2004).
  8. Shuler, M. L. Advances in organ-, body-, and disease-on-a-chip systems. Lab on a Chip. 19 (1), 9-10 (2019).
  9. Kimura, H., Sakai, Y., Fujii, T. Organ/body-on-a-chip based on microfluidic technology for drug discovery. Drug Metabolism and Pharmacokinetics. 33 (1), 43-48 (2018).
  10. Lee, H., et al. A pumpless Multi-Organ-on-a-Chip (MOC) combined with a Pharmacokinetic-Pharmacodynamic (PK-PD) model. Biotechnology and Bioengineering. 114 (2), 432-443 (2017).
  11. Kang, S. -W. Application of soft lithography for nano functional devices. Lithography. Wang, M. , IntechOpen. 403-426 (2010).
  12. Challa, P. K., Kartanas, T., Charmet, J., Knowles, T. P. J. Microfluidic devices fabricated using fast wafer-scale LED-lithography patterning. Biomicrofluidics. 11, 014113(2017).
  13. Li, X., et al. Desktop aligner for fabrication of multilayer microfluidic devices. Review of Scientific Instruments. 86 (7), 075008(2015).
  14. Pham, Q. L., Tong, N. -A. N., Mathew, A., Voronov, R. S. A compact low-cost low-maintenance open architecture mask aligner for fabrication of multilayer microfluidics devices. Biomicrofluidics. 12 (4), 044119(2018).
  15. Ravi, T., Ranganathan, R. Topology and build path optimization for reducing cost in FDM uPrint SE. Advances in Additive Manufacturing and Joining. Shunmugam, M. S., Kanthababu, M. , Springer. Singapore. 189-198 (2019).
  16. SU-8 Permanent Negative Epoxy Photoresist. Kayaku Advanced Materials. , Available from: https://kayakuam.com/wp-content/uploads/2020/09/KAM-SU-8-50-100-Datasheet-9.3.20-Final.pdf (2020).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

3D Printed Microscope Mask Alignment AdapterMultilayer Microfluidic Device FabricationUV Light Exposure SystemOptical Microscope AlignmentSU 8 Master MoldPDMS Microfluidic ChipsWafer Holder CustomizationMagnetic Microscope FastenerPhoto Mask AlignmentHerringbone Pattern Microfluidics

Related Articles