Chipy mikroprzepływowe sterowane za pomocą elastomerowych układów mikrozaworów

Mikrofluidyka oferuje biologom komórkowym technologię do przeprowadzania eksperymentów o wysokiej przepustowości, w których wymagane jest precyzyjne obchodzenie się z płynami. Cześć, nazywam się Nin Chen Lee i pracuję w Laboratorium Ludowym na Wydziale Bioinżynierii Uniwersytetu Waszyngtońskiego. Dzisiaj pokażę Ci, jak zrobić końcówki mikroprzepływowe sterowane przez układ mikrozaworów PDMS.

Urządzenie składa się z trzech warstw. Pierwsza warstwa to warstwa płynowa zawierająca mikrokomory o różnych rozmiarach, a druga warstwa to warstwa kontrolna zawierająca kanały między dwiema warstwami. Membrana PMS jest cienka ze względu na hydrofobowość i podatność PMS.

Membrana uszczelnia się przed nasionami, więc odizoluj komory płynu od siebie. Jeśli zastosujemy podciśnienie przez kanały sterujące, membrana PDMS może następnie odchylić się i połączyć wcześniej odizolowane komory płynów. Dzisiaj pokażę Wam mikser równoległy, który pozwala mieszać sub nanolitrowe objętości roztworów aqui w różnych proporcjach mieszania.

A potem szybki krok z naszego laboratorium pokaże Ci zintegrowany system mikroprzepływowy, który pozwala na wlewanie wielu roztworów do kultur komórkowych. Zacznijmy. Tutaj pokażę wam mistrza z nadgarstkowymi cechami A SUH na wierzchu płytki krzemowej.

Mistrz został wykonany ze standardowych procedur fotograficznych SUH od tego mistrza. Możemy tworzyć repliki PDMS w kółko. Aby ułatwić zwolnienie PDMS z masterów, musimy najpierw zmodyfikować master.

Zwykle używamy F foods, ponieważ pracujemy z Florence Island, najpierw wkładam wafel do atora i umieszczam kropelki lasu, a następnie zamykam komorę łyżwy na biurku, włączam próżnię, pozostawiam odkurzacz na 1, 2, 3 minuty, a następnie zamykam odkurzacz. Pozwól mu odparować przez pół godziny, a następnie weź kroplę fali. Przed repliką MOD PDMS musimy najpierw wstępnie wymieszać polimer wstępny PDMS i utwardzacze w stosunku 10 do jednego.

Ważę więc wstępny polimer o wadze 31 gramów, a następnie ważę utwardzacze na 3,1 grama i dokładnie mieszam je przez pięć minut. Gotowy produkt na to patrzył. Następnie wrzucam do gęstego ciepła, aby usunąć PS przez pięć do 10 minut, aż stanie się klarowne.

Czekając, aż PMS się zdebubuje, mogę przykleić silikonowe rurki do obszaru warstwy kontrolnej. Wybieramy rurkę silikonową, ponieważ jest to ten sam składnik PMS, więc później można go osadzić w urządzeniu i stworzyć hermetyczne i płynne uszczelnienie. Teraz dodaję trochę kleju D cementu na końcówkę małego kawałka silikonowej rurki i dociskam go do obszaru wlotowego mistrza.

Tak więc, aby rurki nie przekraczały zbyt dużych amperów tych silikonowych rurek, muszą być bardzo płaskie podczas cięcia i nie nakładaj zbyt dużo kleju na wierzch, na wierzch, Wyjaśnij, w jaki sposób naciskasz klej. Więc zobaczmy. Regiony są tworzone zarówno na otworze wentylacyjnym, jak i na zdjęciu pokrywy.

Teraz PS został opracowany. Wyleję PS na wierzch mistrza. Uważaj, aby pociągnąć za PGA otaczające rurki.

Teraz nalewam na drugi master, który ma cechy warstwy płynnej. Po nalaniu PS do mistrzów, muszą być one ponownie odsadzone w kopaczu kurzu przez pięć do 10 minut. Po bulgotaniu utwardzamy PMS w piekarniku w temperaturze od 65 do 70 stopni od godziny do 24 godzin.

Okej, świetnie. Po dwóch godzinach PMS został wyleczony. Teraz odcinamy urządzenie PMS od mastera SU i okresu dla warstwy kontrolnej.

W trybie wężyków usuwamy klej z obszarów wlotowych. W naszych urządzeniach. Obszary wlotowe są tworzone zarówno na trzech warstwach, jak i warstwach kontrolnych, ale modyfikujemy rurki silikonowe tylko na jednej warstwie.

Na przykład tutaj tylko w warstwie kontrolnej. Aby zapewnić dostęp do warstwy płynu, możemy przebić membranę pod silikonowymi rurkami, aby zapewnić dostęp. Możemy więc uzyskać dostęp do wszystkich tych urządzeń od góry, dzięki czemu łatwiej jest wykonać mikroskopię mikrofonową na stereoskopie i tradycyjnym mikroskopie odwróconym.

Teraz przechodzimy do sali C. Aby przygotować membrany CTM S, pokażę Ci, jak obracać membranę PDFs za pomocą kołpaka do przodu. Zanim położyłem wafel na wierzchu wafla, zakryłem kulkę w plastikowym wykresie i umieściłem pod spodem ręcznik papierowy, aby później łatwo wyczyścić czysty bałagan.

Więc jeśli został sfinalizowany, tak jak zrobiliśmy to wcześniej z mistrzami, po oczyszczeniu w odkurzaczu, dozuję około dwóch mililitrów taksówki PMS następnie na wierzch płytki krzemowej, ponieważ chcemy mieć membranę o grubości od 11 do 12 mikronów sześcio, wafel będzie wirowany z prędkością 7 000 RTM przez 20 sekund, zaczyna A teraz powiedziałbym coś w stylu: Więc tutaj możesz zobaczyć, jak wiruje wafel. Będziemy go kręcić, tak długo Po odwirowaniu kładziemy fer na gorącej płycie w temperaturze 85 stopni Przez cztery minuty. Teraz membrana PDMS została utwardzona.

Następnie utleniamy membranę P, DM, S i warstwę kontrolną w piecu plazmowym. Wpływamy na moc platyny na poziomie 75% i używamy ciśnienia tlenu wołu 30 PSI i wskaźnika grypy pięciu. Parametry te można zawsze dostosować do różnych zastosowań.

Włącz ząb, włącz plazmę na 30 sekund. Teraz umieść warstwę kontrolną na wierzchu membrany. Doprowadź je do kontaktu w ciągu kilku minut, warstwa kontrolna zostanie połączona z membraną.

Po kilku minutach usuń warstwę kontrolną z membraną. Okej, teraz jesteśmy gotowi, aby wyrównać warstwę kontrolną do w pełni czystej. Ponieważ nie jesteśmy już w czystym pomieszczeniu, używamy końcówki do szkockiej, aby usunąć kurz z całkowicie czystego pomieszczenia.

Musimy również usunąć membranę z obszaru wlotu warstw kontrolnych. Ma to na celu zapewnienie dostępu do znajdującej się pod spodem warstwy płynu. Umieść więc warstwę kontrolną z membraną na warstwie płynu.

Spójrz na wszystkie komory płynów komorowych i zawory. Upewnij się, że wszystkie są wyrównane od lewej do prawej. Jeśli nie jest wyrównany, możesz usunąć warstwę kontrolną i zrobić to ponownie.

Tutaj możesz zobaczyć, że warstwa płynu i warstwa kontrolna są wyrównane. Teraz włożę kilka cieńszych rurek do tych wlotów, aby połączyły się ze źródłami płynów i źródłami ciśnienia. Teraz podłączamy zawory do źródła ciśnienia i podłączamy wloty płynu do źródła płynu.

Tutaj mamy dwa różne barwniki, jeden niebieski i jeden żółty do otwierania i zamykania mikrozaworów PDMS. Używamy zaworów elektromagnetycznych podłączonych do źródła podciśnienia i siły ciśnienia powietrza, a zawory są sterowane za pomocą oprogramowania do podglądu światła. Teraz otwieram zestaw zaworów numer jeden.

Widzimy, że membrany PDMS odchylają się, a zawory są otwarte. Teraz zamykam pierwszy pierwszy zestaw zaworów, zamykam i otwieram drugi zestaw, otwieram i zamykam. Teraz wszystkie mikrozawory działają.

Zamierzam wypełnić mikro komory fluidyczne dwiema różnymi kostkami. Otworzę zestaw zaworów numer jeden, a także za pomocą podciśnienia wciągnę dwie kostki do komór. Po napełnieniu komór kostkami zamykam zestaw zaworów numer jeden, aby odizolować każdą komorę, a następnie włączam zestaw zaworów.

Numer dwa, aby wymieszać pary w dwóch tablicach. Otwarcie zaworu i mieszanie mieszanki trwa zwykle od jednej do dwóch minut. Ponieważ zaprojektowaliśmy rozmiary studzienek w 10 różnych rozmiarach.

Mamy więc proporcje mieszania 11 różnych proporcji. Tak więc po zakończeniu mieszania zamykam zawór i tak można zobaczyć każdą pojedynczą komorę. Istnieją różne proporcje mieszania.

Kolor zmienił się z niebieskiego na zielony i bardziej żółty. Po wyprodukowaniu urządzenia te mogą być potencjalnie wykorzystywane w esejach biomedycznych, takich jak badania przesiewowe leków lub badania biologii komórki, takie jak chemotaksja lub odpowiedź komórek na różne stężenia chemikaliów i czynników wzrostu lub leków. Nazywam się Chris Sip i zamierzam zademonstrować urządzenie, które jest zintegrowanym systemem perfuzji mikroprzepływowej i jest bardzo podobne do urządzenia wcześniej widzianego w produkcji.

Jedyna główna różnica polega na tym, że zamiast oddzielnych komór oddzielonych zaworem, który miesza się poprzez dyfuzję, mamy wiele wlotów, które zbiegają się i są kontrolowane przez zawory, schemat zaworów multipleksowych. Zamierzam zademonstrować selektywne uruchamianie zaworów, które będą sterować włączaniem i wyłączaniem różnych wlotów. Dodatkowo pokażę działanie zintegrowanego kanału mieszającego i sterowanie gradientami.

Na górze ekranu widać 16 wlotów, które zbiegają się, a przepływ będzie odbywał się od góry do dołu przez ten pionowy kanał do tej sieci bifurkacji, która jest komorą hodowli komórkowej. Więc teraz widzimy, jak wloty przełączają się na niebieski barwnik, który płynie i można zobaczyć profil przepływu laminarnego, gdy przechodzi przez komorę. Teraz robimy kombinację niebieskiego i żółtego, a następnie możemy to przełączyć, aby stworzyć odwrotną kombinację.

Możemy skierować nasze nachylenie w prawą stronę. Możemy tworzyć inne rodzaje gradientów. Pokazuje to szybkie przełączanie zaworów, dzięki czemu możemy dość szybko przełączać się między różnymi rozwiązaniami.

Teraz podajemy kolor niebieski i żółty przez ten homogenizator, a roztwór wychodzi na zielono w komorze i możemy również przełączać dowolną liczbę różnych wlotów. W tym przypadku przepuszczamy czerwony wlot, który zastępuje cały zielony roztwór. Dzisiaj właśnie pokazałem, jak zrobić urządzenia oparte na zaworach z mikrostopami i zademonstrowałem mieszanie dwóch kolorowych barwników w różnych proporcjach, ponieważ objętości poniżej litrów są ostre.

Chris z naszego laboratorium zademonstrował również zintegrowane systemy mikroprzepływowe do obfitowania różnych roztworów. Dziękujemy za oglądanie i życzymy powodzenia w własnym eksperymencie.