6 października 2023
Ten protokół opisuje prosty proces, który wykorzystuje wygodne plastikowe mikro-formy do prostych operacji mikrotłoczenia w celu wytworzenia mikrokanałów na nanofibrylowanym papierze celulozowym, osiągając minimalną szerokość 200 μm.
Nasze badania wprowadzają papier Nano jako innowacyjne podłoże w przeciwieństwie do papieru konwencjonalnego. Papier Nano zapewnia przezroczystość optyczną, wyjątkową gładkość i zdolność adaptacji chemicznej. Obecnie nasz substrat nie ma wydajnej metody wytwarzania mikrokanałów, co ogranicza jego szersze zastosowanie w mikrofluidyce.
Postęp technologii produkcyjnych, w tym cięcia laserowego i druku 3D w skali mikro lub nano, znacznie poprawił precyzję silnika. W związku z tym uprościł i zwiększył precyzję wytwarzania mikroprzepływowego. Ponadto obrazy innowacyjnych materiałów podłoża, takich jak papier nanocelulozowy, jeszcze bardziej podniosły wydajność urządzeń analitycznych mikroprzepływowych opartych na papierze.
Obecnie jednym z wyzwań eksperymentalnych, przed którymi stoimy, jest obróbka laserowa, która ogranicza większość szerokości do 200 mikrometrów i wpływa na dokładność mikrokanałów. Dla wszystkich firm, przyszłe badania będą dotyczyły druku 3D Nano dla mos, mając na celu osiągnięcie wyższego poziomu przetwarzania w urządzeniach analitycznych opartych na papierze Nano, zwanych urządzeniami mikroprzepływowymi. W przeciwieństwie do uznanych technik wytwarzania mikrokanalików na papierze komórkowym Nano, takich jak druk 3D, powlekanie 3D lub ręczne cięcie i montaż, nasza metoda oferuje wyraźną przewagę.
Łączy w sobie prostotę z najwyższą dokładnością, zapewniając przyjazność dla użytkownika, opłacalność, oszczędność czasu i osiągnięcie makrokanałów na poziomie mikrometrów. Nasze odkrycia dostarczają nowej, dokładnej i prostej metody wytwarzania mikrokanałów na papierze Nano, a ostatecznie do wytwarzania urządzeń mikroprzepływowych opartych na papierze Nano. W szerszej perspektywie, dzięki tej metodzie, istniejące podłoże papierowe Nano może być z łatwością wykorzystane w dziedzinie mikrofluidyki.
Na początek wytnij laserowo folie polietrafluoroetylenowe lub PTFE o grubości 500 mikrometrów za pomocą maszyny do cięcia laserowego, aby wygenerować formę mikrokanałową. Rozproszyć cztery gramy utlenionego nanowfibrylowanego żelu celulozowego w wodzie destylowanej. Mocno mieszać zawiesinę o stężeniu 120,8 G przez 30 minut, aż nie będzie widać kłaczki celulozy.
Przefiltruj próżniowo przezroczystą zawiesinę, aby uzyskać żel papierowy Nano. Następnie umieść formę PTFE na powierzchni żelu papierowego Nano. Użyj gorącej prasy, aby wytłaczać żel przez 10 minut pod ciśnieniem 750 kilopaskali w temperaturze 50 stopni Celsjusza.
Aby uwolnić formę, oderwij dodatkową warstwę żelu filtracyjnego Nano paper z membrany filtracyjnej. Przymocuj obraną warstwę na wierzchu wytłaczanego żelu papierowego Nano i ułóż dwie warstwy, aby utworzyć pustą strukturę mikrokanalików. Suszyć ułożone warstwy w suszarce w temperaturze 75 stopni Celsjusza przez 30 minut.
Następnie przygotuj podkładki Nano z prostymi i zakrzywionymi kanałami. Dodaj jednocześnie czerwone i niebieskie kropelki w strefie wlotowej, umożliwiając automatyczny przepływ kanału. Modelowanie mikrokanałów na poziomie 200 mikrometrów było możliwe dzięki mikrotłoczeniu.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Niniejsze badanie przedstawia papier nanopalpowy jako innowacyjny podłoże dla mikrofluidyki, oferujące przezroczystość optyczną i wyjątkową gładkość. W pracy zaprezentowano prosty protokół wytwarzania mikrokanałów na papierze z nanofibrylowanej celulozy z wykorzystaniem plastikowych mikrosform.
Mikrotłoczenie papieru nanocelulozowego umożliwia szybkie i precyzyjne wytwarzanie mikrokanałów dla mikroprzepływowych urządzeń nowej generacji, rozwiązując problemy związane z kontaminacją i skalowalnością na wczesnych etapach rozwoju analitycznego. To udoskonalenie zapewnia wyższą pewność predykcyjną i powtarzalność w platformach gotowych do analiz, bezpośrednio wpływając na przejście z fazy odkryć do procesów przedklinicznych. Prostota operacyjna tej metody oraz poprawiona rozdzielczość kanałów sprawiają, że jest ona wielokrotnego użytku zasobem w portfelach badawczo-rozwojowych branży biofarmaceutycznej.
Proces mikrowytrawiania ten integruje etap wczesnych odkryć z opracowywaniem testów, umożliwiając płynne przejście do przedklinicznej walidacji analitycznej.