Name: Metody budowy hybrydowych mikrofluidycznych urządzeń poliwęglanowych-krzemianowych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2026-07-28T12:35:00.000+00:00
Duration: 8 min 18 s
Description: Poznaj trzy niedrogie metody łączenia hybrydowych urządzeń mikrofluidycznych poliwęglanowo-krzemianowych: wiązanie rozpuszczalnikowe, termiczne z warstwą LDPE oraz kompresję uszczelką. Protokoły nie wymagają specjalistycznego sprzętu.

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

Dziękujemy dr Dorian Liepmannowi z UC Berkeley za jego wskazówki i wiedzę na temat wytwarzania urządzeń mikrofluidycznych.
Finansowanie: Grant Narodowych Instytutów Zdrowia U01 EB025136, Grant Narodowych Instytutów Zdrowia R21 HD113527, Grant Departamentu Obrony PR2104827, Program dla naukowców pediatrów & March of Dimes, Narodowe Instytuty Zdrowia K12HD047349

1. Device design: polycarbonate housing modifications
UWAGA: Każda strategia łączenia wymagała ukierunkowanych modyfikacji projektowych obudowy z poliwęglanu. Zatem podstawowa układ mikrofluidyczny została przystosowana, aby umożliwić proste i skuteczne wdrożenie różnych podejść do łączenia dla naszych urządzeń hybrydowych. Pliki projektowe urządzenia są dostarczane w Pliku uzupełniającym 1.
<ol>
	<li>Ogólny projekt obudowy
	<ol>
		<li>Zaprojektuj warstwę poliwęglanu tak, aby zawierała wgłębienie do krzemu z wnętrznym rowkiem na klej epoksydowy.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zagadnienia projektowe dotyczące łączenia LDPE
	<ol>
		<li>Umieść otwory na kołki stykowe w projekcie obudowy, aby umożliwić precyzyjne wyrównanie warstw poliwęglanu i arkusza LDPE.</li>
		<li>Uwzględnij dodatkową wysokość kanału stworzony przez grubość warstwy LDPE.</li>
		<li>Upewnij się, że końcowe cechy projektowe LDPE są następujące: uszczelniona powierzchnia: ~15 cm2, docelowa wysokość kanału: 200 µm.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zagadnienia projektowe dotyczące łączenia rozpuszczalnikami
	<ol>
		<li>Umieść otwory na kołki stykowe, aby umożliwić wyrównanie warstw poliwęglanu.</li>
		<li>Dostosuj wysokość kanału, aby zrekompensować potencjalne zmniejszenie wysokości po łączeniu rozpuszczalnikami.</li>
		<li>Utwórz wargę lub krawędź, wgłębiając krawędzie jednego elementu poliwęglanowego. Ułatwia to kapanie rozpuszczalnika na interfejsie łączeniowym.</li>
		<li>Upewnij się, że końcowe cechy projektowe rozpuszczalnika są następujące: uszczelniona powierzchnia: ~11 cm2, docelowa wysokość kanału: 200 µm.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zagadnienia projektowe dotyczące łączenia ściskowego uszczelki
	<ol>
		<li>Zaprojektuj tuleję uszczelkową dla sznura uszczelkowego, który przebiega wzdłuż kanału płynowego. Wymień tuleję tak, aby osiągnąć około 25% ściskania wybranego przekroju uszczelki.</li>
		<li>Umieść tuleję uszczelkową w dolnym elemencie poliwęglanowym; zaprojektuj górną powierzchnię poliwęglanu tak, aby była płaska.</li>
		<li>Dodaj otwory na śruby wokół obwodu, aby umożliwić użycie śrub. Aby uzyskać równomierne ściskanie, użyj podkładek lub mocnych płyt ściskających. Użyj śrub do wyrównania warstw podczas montażu, zamiast kołków stykowych.</li>
		<li>Upewnij się, że końcowe cechy projektowe uszczelki są następujące: uszczelniona powierzchnia: ~3 cm2, docelowa wysokość kanału: 200 µm.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Produkcja i przygotowanie warstw urządzenia
<ol>
	<li>Wyprodukuj obudowę poliwęglanową.
	<ol>
		<li>Wyprodukuj warstwy poliwęglanu zgodnie ze specyfikacjami projektowymi, za pomocą odpowiedniej metody (np. frezowanie CNC). Aby przestrzegać tego protokołu, wykonaj frezowanie CNC, aby uzyskać płaską powierzchnię łączeniową i chropowatość powierzchni wynoszącą 0,8 µm. 
		​UWAGA: Druk 3D również został oceniony, ale wynikał z ugięcia, co zmniejszyło efektywną powierzchnię łączenia.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wyczyść obudowy poliwęglanowej i chipy krzemu.
	<ol>
		<li>Sprawdź i wyczyść wyprodukowane obudowy pod kątem zanieczyszczeń, grzebieni czy resztek obróbki pod optycznym powiększeniem. Przepłucz części dokładnie alkoholem izopropylowym i pozostaw do całkowitego wyschnięcia w temperaturze pokojowej.</li>
		<li>Sprawdź i wyczyść chipy krzemu pod kątem defektów lub nadmiaru resztek. Wyczyść w razie potrzeby za pomocą alkoholu izopropylowego, aby usunąć zanieczyszczenia w postaci cząstek. 
		​UWAGA: Żadne dalsze przygotowanie powierzchni nie zostało zastosowane w celu przeprowadzenia tej oceny.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotuj klej epoksydowy.
	<ol>
		<li>Wymieszaj dwuskładnikowy klej epoksydowy zgodnie z instrukcjami producenta. Pozostaw klejowi częściowo stwardnieć w temperaturze pokojowej, aż osiągnie gęstszą lepkość, nadającą się do precyzyjnego nakładania.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Nałóż klej epoksydowy i zamontuj chip krzemu.
	<ol>
		<li>Nałóż lepki klej epoksydowy do strzykawki wyposażonej w igłę dozującą. Nałóż kontrolowany sznur kleju epoksydowego do rowka otaczającego miejsce na chip.</li>
		<li>Delikatnie umieść chip krzemu w wgłębieniu, upewniając się pełnego kontaktu z klejem i bez uwięzionych bąbelek powietrza. Nałóż dodatkowy klej, jeśli jest to konieczne, aby wypełnić ewentualne szczeliny. 
		​UWAGA: Użycie częściowo stwardniałej, lepkiej masy epoksydowej minimalizuje przelewanie poza obszar łączenia. Jednakże uwięzione bąbelki mogą tworzyć punkty awarii, dlatego należy rozważyć odgazowywanie lub wykłuwanie pozostałych bąbelek z rowka.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wy

<ol><li>Yang, S. -M., Lv, S., Zhang, W., Cui, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+point-of-care+%28POC%29+devices+in+early+diagnosis%3A+a+review+of+opportunities+and+challenges%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Microfluidic point-of-care (POC) devices in early diagnosis: a review of opportunities and challenges.</a> Sensors (Basel). 22 (4), 1620(2022).</li>
<li>Kankaanpää, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+the+use+of+comprehensive+point-of-care+test+panel+to+conventional+laboratory+process+in+emergency+department%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Emerg+Med%22%5BJournal%5D)">Comparison of the use of comprehensive point-of-care test panel to conventional laboratory process in emergency department.</a> BMC Emerg Med. 18 (1), 43(2018).</li>
<li>Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+organs-on-chips+for+disease+modelling%2C+drug+development+and+personalized+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Genet%22%5BJournal%5D)">Human organs-on-chips for disease modelling, drug development and personalized medicine.</a> Nat Rev Genet. 23 (8), 467-491 (2022).</li>
<li>Baudoin, R., Griscom, L., Monge, M., Legallais, C., Leclerc, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+renal+microchip+for+in+vitro+distal+tubule+models%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol+Prog%22%5BJournal%5D)">Development of a renal microchip for in vitro distal tubule models.</a> Biotechnol Prog. 23 (1), 124-131 (2007).</li>
<li>Spinelli, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wearable+microfluidic+biosensors+with+haptic+feedback+for+continuous+monitoring+of+hydration+biomarkers+in+workers%5BTitle%5D)+AND+%22npj+Digit+Med%22%5BJournal%5D)">Wearable microfluidic biosensors with haptic feedback for continuous monitoring of hydration biomarkers in workers.</a> npj Digit Med. 8 (1), 76(2025).</li>
<li>Pour, S. R. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic-based+non-invasive+wearable+biosensors+for+real-time+monitoring+of+sweat+biomarkers%5BTitle%5D)+AND+%22Biosensors%22%5BJournal%5D)">Microfluidic-based non-invasive wearable biosensors for real-time monitoring of sweat biomarkers.</a> Biosensors. 14 (1), 29(2024).</li>
<li>S, A. D., P, S. P. A., Naveen, J., Khan, T., Khahro, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advancement+in+biomedical+implant+materials%E2%80%94a+mini+review%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Bioeng+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Advancement in biomedical implant materials—a mini review.</a> Front Bioeng Biotechnol. 12, 1400918(2024).</li>
<li>Ranjan, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chitosan+with+PVC+polymer+for+biomedical+applications%3A+a+bibliometric+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Mater+Today+Proc%22%5BJournal%5D)">Chitosan with PVC polymer for biomedical applications: a bibliometric analysis.</a> Mater Today Proc. 81, 894-898 (2023).</li>
<li>Szydzik, C., Brazilek, R. J., Nesbitt, W. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+design+considerations+for+hemocompatibility+within+microfluidic+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Semin+Thromb+Hemost%22%5BJournal%5D)">A review of design considerations for hemocompatibility within microfluidic systems.</a> Semin Thromb Hemost. 46 (5), 622-636 (2020).</li>
<li>Xu, Y., Yu, G., Nie, R., Wu, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+systems+toward+blood+hemostasis+monitoring+and+thrombosis+diagnosis%3A+from+design+principles+to+micro%2Fnano+fabrication+technologies%5BTitle%5D)+AND+%22VIEW%22%5BJournal%5D)">Microfluidic systems toward blood hemostasis monitoring and thrombosis diagnosis: from design principles to micro/nano fabrication technologies.</a> VIEW. 3 (1), 20200183(2022).</li>
<li>Blauvelt, D. G., Abada, E. N., Oishi, P., Roy, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+extracorporeal+membrane+oxygenator+design+for+artificial+placenta+technology%5BTitle%5D)+AND+%22Artif+Organs%22%5BJournal%5D)">Advances in extracorporeal membrane oxygenator design for artificial placenta technology.</a> Artif Organs. 45 (3), 205-221 (2021).</li>
<li>Matellan, C., Del Río Hernández, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cost-effective+rapid+prototyping+and+assembly+of+poly%28methyl+methacrylate%29+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Cost-effective rapid prototyping and assembly of poly(methyl methacrylate) microfluidic devices.</a> Sci Rep. 8 (1), 6971(2018).</li>
<li>Yu, H., Chong, Z. Z., Tor, S. B., Liu, E., Loh, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low+temperature+and+deformation-free+bonding+of+PMMA+microfluidic+devices+with+stable+hydrophilicity+via+oxygen+plasma+treatment+and+PVA+coating%5BTitle%5D)+AND+%22RSC+Adv%22%5BJournal%5D)">Low temperature and deformation-free bonding of PMMA microfluidic devices with stable hydrophilicity via oxygen plasma treatment and PVA coating.</a> RSC Adv. 5 (11), 8377-8388 (2015).</li>
<li>Testa, G., Persichetti, G., Sarro, P. M., Bernini, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+hybrid+silicon-PDMS+optofluidic+platform+for+sensing+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Opt+Express%22%5BJournal%5D)">A hybrid silicon-PDMS optofluidic platform for sensing applications.</a> Biomed Opt Express. 5 (2), 417-425 (2014).</li>
<li>Toniolo, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+and+reliable+encapsulation+for+perovskite%2Fsilicon+tandem+solar+modules%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Efficient and reliable encapsulation for perovskite/silicon tandem solar modules.</a> Nanoscale. 15 (42), 16984-16991 (2023).</li>
<li>Chiang, C. -C., Immanuel, P. N., Chiu, Y. -H., Huang, S. -J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heterogeneous+bonding+of+PMMA+and+double-sided+polished+silicon+wafers+through+H2O+plasma+treatment+for+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Coatings%22%5BJournal%5D)">Heterogeneous bonding of PMMA and double-sided polished silicon wafers through H2O plasma treatment for microfluidic devices.</a> Coatings. 11 (5), 580(2021).</li>
<li>Moyer, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surgical+refinement+of+silicon+nanopore+membrane+devices+for+implantable+kidney+replacement+therapy%3A+7-year+experience+across+90+prototypes%3A+SA-PO557%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Soc+Nephrol%22%5BJournal%5D)">Surgical refinement of silicon nanopore membrane devices for implantable kidney replacement therapy: 7-year experience across 90 prototypes: SA-PO557.</a> J Am Soc Nephrol. 35 (10S), (2024).</li>
<li>Santandreu, A. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+human+islet+function+in+a+convection-driven+intravascular+bioartificial+pancreas%5BTitle%5D)+AND+%22Bioeng+Transl+Med%22%5BJournal%5D)">Characterization of human islet function in a convection-driven intravascular bioartificial pancreas.</a> Bioeng Transl Med. 8 (2), e10444(2023).</li>
<li>Kim, E. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Feasibility+of+an+implantable+bioreactor+for+renal+cell+therapy+using+silicon+nanopore+membranes%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Feasibility of an implantable bioreactor for renal cell therapy using silicon nanopore membranes.</a> Nat Commun. 14 (1), 4890(2023).</li>
<li>Dharia, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silicon+micropore-based+parallel+plate+membrane+oxygenator%5BTitle%5D)+AND+%22Artif+Organs%22%5BJournal%5D)">Silicon micropore-based parallel plate membrane oxygenator.</a> Artif Organs. 42 (2), 166-173 (2018).</li>
<li>Blauvelt, D. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+silicon+membrane+microfluidic+oxygenator+for+use+as+an+artificial+placenta+with+minimal+anticoagulation%5BTitle%5D)+AND+%22Bioeng+Transl+Med%22%5BJournal%5D)">A silicon membrane microfluidic oxygenator for use as an artificial placenta with minimal anticoagulation.</a> Bioeng Transl Med. , e70037(2025).</li>
<li>Aralekallu, S., Boddula, R., Singh, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+glass-based+microfluidic+devices%3A+a+review+on+its+fabrication+and+biologic+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Mater+Des%22%5BJournal%5D)">Development of glass-based microfluidic devices: a review on its fabrication and biologic applications.</a> Mater Des. 225, 111517(2023).</li>
<li>Carvell, T., Burgoyne, P., Fraser, A. R., Bridle, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Categorising+hybrid+material+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Lab+Chip+Technol%22%5BJournal%5D)">Categorising hybrid material microfluidic devices.</a> Front Lab Chip Technol. 3, 1412290(2024).</li>
<li>Yadavali, S., Jeong, H. -H., Lee, D., Issadore, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silicon+and+glass+very+large+scale+microfluidic+droplet+integration+for+terascale+generation+of+polymer+microparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Silicon and glass very large scale microfluidic droplet integration for terascale generation of polymer microparticles.</a> Nat Commun. 9 (1), 1222(2018).</li>
<li>Thompson, A. J., Ma, L. J., Plegue, T. J., Potkay, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+analysis+and+optimization+of+a+single-layer+PDMS+microfluidic+artificial+lung%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Design analysis and optimization of a single-layer PDMS microfluidic artificial lung.</a> IEEE Trans Biomed Eng. 66 (4), 1082-1093 (2019).</li>
<li>Tony, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+additive+manufacturing+approach+to+polydimethylsiloxane+%28PDMS%29+microfluidic+devices%3A+review+and+future+directions%5BTitle%5D)+AND+%22Polymers%22%5BJournal%5D)">The additive manufacturing approach to polydimethylsiloxane (PDMS) microfluidic devices: review and future directions.</a> Polymers. 15 (8), 1926(2023).</li>
<li>Gonçalves, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polydimethylsiloxane+surface+modification+of+microfluidic+devices+for+blood+plasma+separation%5BTitle%5D)+AND+%22Polymers%22%5BJournal%5D)">Polydimethylsiloxane surface modification of microfluidic devices for blood plasma separation.</a> Polymers. 16 (10), 1416(2024).</li>
<li>Khoo, H., Allen, W. S., Arroyo-Currás, N., Hur, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+prototyping+of+thermoplastic+microfluidic+devices+via+SLA+3D+printing%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Rapid prototyping of thermoplastic microfluidic devices via SLA 3D printing.</a> Sci Rep. 14 (1), 17646(2024).</li>
<li>Gencturk, E., Mutlu, S., Ulgen, K. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+microfluidic+devices+made+from+thermoplastics+used+in+cell+biology+and+analyses%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">Advances in microfluidic devices made from thermoplastics used in cell biology and analyses.</a> Biomicrofluidics. 11 (5), 051502(2017).</li>
<li>Islam, M. M., Loewen, A., Allen, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simple%2C+low-cost+fabrication+of+acrylic+based+droplet+microfluidics+and+its+use+to+generate+DNA-coated+particles%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Simple, low-cost fabrication of acrylic based droplet microfluidics and its use to generate DNA-coated particles.</a> Sci Rep. 8 (1), 8763(2018).</li>
<li>Giri, K., Tsao, C. -W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+in+thermoplastic+microfluidic+bonding%5BTitle%5D)+AND+%22Micromachines%22%5BJournal%5D)">Recent advances in thermoplastic microfluidic bonding.</a> Micromachines. 13 (3), 486(2022).</li>
<li>Wan, A. M. D., Moore, T. A., Young, E. W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solvent+bonding+for+fabrication+of+PMMA+and+COP+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Solvent bonding for fabrication of PMMA and COP microfluidic devices.</a> J Vis Exp. (119), e55175(2017).</li>
<li>Ogończyk, D., Węgrzyn, J., Jankowski, P., Dąbrowski, B., Garstecki, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bonding+of+microfluidic+devices+fabricated+in+polycarbonate%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Bonding of microfluidic devices fabricated in polycarbonate.</a> Lab Chip. 10 (10), 1324-1327 (2010).</li>
<li>Ahmed, M. A. M., Jurczak, K. M., Lynn, N. S., Mulder, J. -P. S. H., Verpoorte, E. M. J., Nagelkerke, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+prototyping+of+PMMA-based+microfluidic+spheroid-on-a-chip+models+using+micromilling+and+vapour-assisted+thermal+bonding%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Rapid prototyping of PMMA-based microfluidic spheroid-on-a-chip models using micromilling and vapour-assisted thermal bonding.</a> Sci Rep. 14 (1), 2831(2024).</li>
<li>Hassanpour-Tamrin, S., Sanati-Nezhad, A., Sen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+and+low-cost+approach+for+irreversible+bonding+of+polymethylmethacrylate+and+polydimethylsiloxane+at+room+temperature+for+high-pressure+hybrid+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">A simple and low-cost approach for irreversible bonding of polymethylmethacrylate and polydimethylsiloxane at room temperature for high-pressure hybrid microfluidics.</a> Sci Rep. 11 (1), 4821(2021).</li>
<li>Zhao, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plastic+polymers+for+efficient+DNA+microarray+hybridization%3A+application+to+microbiological+diagnostics%5BTitle%5D)+AND+%22J+Clin+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Plastic polymers for efficient DNA microarray hybridization: application to microbiological diagnostics.</a> J Clin Microbiol. 46 (11), 3752-3758 (2008).</li>
<li>Nielsen, J. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidics%3A+innovations+in+materials+and+their+fabrication+and+functionalization%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Microfluidics: innovations in materials and their fabrication and functionalization.</a> Anal Chem. 92 (1), 150-168 (2020).</li>
<li>Washburn, A. L., Gunn, L. C., Bailey, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Label-free+quantitation+of+a+cancer+biomarker+in+complex+media+using+silicon+photonic+microring+resonators%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Label-free quantitation of a cancer biomarker in complex media using silicon photonic microring resonators.</a> Anal Chem. 81 (22), 9499-9506 (2009).</li>
<li>Kojic, S. P., Stojanovic, G. M., Radonic, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+cost-effective+microfluidic+chip+based+on+hybrid+fabrication+and+its+comprehensive+characterization%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Novel cost-effective microfluidic chip based on hybrid fabrication and its comprehensive characterization.</a> Sensors (Basel). 19 (7), 1719(2019).</li>
<li>Boursier, M., Bayon, Y., Negrell, C., Pinaud, J., Caillol, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biocompatible+glues%3A+recent+progress+and+emerging+frontiers+in+surgical+adhesion%5BTitle%5D)+AND+%22Polymers%22%5BJournal%5D)">Biocompatible glues: recent progress and emerging frontiers in surgical adhesion.</a> Polymers. 17 (13), 1749(2025).</li>
<li>Higgins, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+a+silicon+membrane+oxygenator+for+an+artificial+placenta%5BTitle%5D)+AND+%22eScholarship%22%5BJournal%5D)">Engineering a silicon membrane oxygenator for an artificial placenta.</a> eScholarship. , (2025).</li>
<li>Wei, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+prototyping+of+multi-functional+and+biocompatible+Parafilm%C2%AE-based+microfluidic+devices+by+laser+ablation+and+thermal+bonding%5BTitle%5D)+AND+%22Micromachines%22%5BJournal%5D)">Rapid prototyping of multi-functional and biocompatible Parafilm®-based microfluidic devices by laser ablation and thermal bonding.</a> Micromachines. 14 (3), 656(2023).</li>
<li>Madadi, M., Madadi, A., Zareifar, R., Nikfarjam, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+solvent-assisted+method+for+thermal+bonding+of+large-surface%2C+multilayer+PMMA+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Sens+Actuators+A+Phys%22%5BJournal%5D)">A simple solvent-assisted method for thermal bonding of large-surface, multilayer PMMA microfluidic devices.</a> Sens Actuators A Phys. 349, 114077(2023).</li>
<li>Riegger, L., Strohmeier, O., Faltin, B., Zengerle, R., Koltay, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adhesive+bonding+of+microfluidic+chips%3A+influence+of+process+parameters%5BTitle%5D)+AND+%22J+Micromech+Microeng%22%5BJournal%5D)">Adhesive bonding of microfluidic chips: influence of process parameters.</a> J Micromech Microeng. 20 (8), 087003(2010).</li>
<li>Jung, B. -J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+functionalization+and+bonding+of+chemically+inert+parylene+microfluidics+using+Parylene-A+adhesive+layer%5BTitle%5D)+AND+%22BioChip+J%22%5BJournal%5D)">Surface functionalization and bonding of chemically inert parylene microfluidics using Parylene-A adhesive layer.</a> BioChip J. 16 (2), 168-174 (2022).</li>
</ol>

SR jest założycielem Silicon Kidney. NCH, DGB i SR są współwynalazcami patentu tymczasowego dotyczącego technologii opisanej w niniejszej publikacji. Autorzy nie mają żadnych innych spornych interesów do zadeklarowania.

Niezawodne obudowy i uszczelnienia nadal stanowią znaczne wyzwania w mikrosystemach hybrydowych, zwłaszcza w przypadku, gdy integralność strukturalna musi być zachowana podczas pracy pod ciśnieniem. Standardowa produkcja urządzeń mikrofluidycznych wykorzystuje szeroki zakres strategii łączenia, w tym spawanie laserowe, łączenie termiczne, warstwy klejące i chemiczna modyfikacja powierzchni, w zależności od materiału i zastosowania42,43,<sup class="xref...

Systemy mikrofluidyczne umożliwiają kontrolowane manipulowanie małymi objętościami płynów i stały się podstawowymi narzędziami w zastosowaniach biomedycznych, w tym w diagnostyce w punkcie opieki1,2, platformach organ-on-chip3,4 oraz technologiach sensorycznych5,6. Pomimo różnorodności ich zastosowań, urządzenia te dzielą wspólne wymagania inżynieryjne: odpowiedni dobór materiałów, powtarzalne strategie produkcji i utrzymanie biokompatybilności7,8. Te wymagania stają się bardziej surowe w systemach kontaktujących się z krwią, gdzie materiały i architektura urządzeń muszą zapewniać hemokompatybilność, utworzenie trwałej uszczelki płynowej oraz utrzymanie fizjologicznych parametrów przepływu, takich jak nacisk ścinający i gradienty ciśnienia9,10,11.
Hybrydowe systemy mikrofluidyczne integrują termoplastyki z sztywnymi podłożami, takimi jak krzem i szkło, rozszerzając funkcjonalność urządzeń biomedycznych (Dodatkowa Figurka S1)12,13,14,15,16,17. Podejście to jest szczególnie interesujące w zastosowaniach kontaktujących się z krwią, gdzie mechanicznie kruche, ale wysoce precyzyjne komponenty krzemowe lub szklane są połączone z nisko kosztownymi obudowami polimerowymi, aby umożliwić skalowalne, biokompatybilne projekty18,19,20,21,22,23,24. Chociaż urządzenia mikrofluidyczne z PDMS i termoplastyków pozostają rozpowszechnione ze względu na prostotę produkcji, materiały te ograniczają odporność chemiczną, trwałość mechaniczną i wprowadzenie sztywnych materiałów funkcjonalnych, co motywuje rozwój hybrydowych architektur25,26,27,28. Pomimo zalet urządzeń hybrydowych, łączenie różnych materiałów stwarza nieodłączne wyzwania. Różnice w ekspansji termicznej i właściwościach mechanicznych mogą osłabić integralność uszczelki, a warunki produkcji muszą być ściśle kontrolowane, aby zachować hemokompatybilność, utrzymać geometrię kanałów i zapobiec uszkodzeniu kruchych struktur krzemowych lub szklanych. Skuteczne wdrożenie systemów hybrydowych polega zatem na rozważnych wyborach właściwości materiałowych z odpowiednimi strategiami produkcji.
Termoplastyczne materiały, w tym poliwęglan i poli(metakrylan metylu) (PMMA), są szeroko stosowane w systemach mikrofluidycznych, ponieważ zapewniają wytrzymałość mechaniczną, biokompatybilność, efektywność kosztową i są kompatybilne ze skalowalnymi strategiami produkcji, takimi jak wiązanie rozpuszczalnikami, wiązanie termiczne i kleje12,29,30,31,32,33,34,35. Natomiast podłoża krzemowe i szklane oferują zwiększoną odporność chemiczną i wysoce precyzyjne geometrie, jednak ich integracja z termoplastykami pozostaje technicznie trudnym zadaniem ze względu na różnice w chemii powierzchni i właściwościach mechanicznych36,37,38,39. Konwencjonalne wiązanie termiczne może poddawać kruche komponenty krzemowe lub szklane podwyższonym ciśnieniom, zwiększając ryzyko pęknięć. Alternatywnie, podejścia oparte na klejach mogą zmniejszyć stres mechaniczny, ale mogą wprowadzać różnorodność w jednolitości połączeń lub wywoływać obawy dotyczące długoterminowej biokompatybilności40.
Nasze laboratorium opracowuje urządzenia kontaktujące się z krwią przeznaczone do funkcji zastępczych narządów, w tym oksygenatory i hemofiltry17,21. Te systemy integrują krzemiowo-nanoporowe membrany jako aktywne elementy funkcjonalne z poliwęglanowymi obudowami, które ustanawiają ścieżkę przepływu krwi i zapewniają wsparcie mechaniczne18,19,21. Osiągnięcie trwałej i skalowalnej produkcji tych platform zależy od niezawodnego wiązania między tymi różnymi materiałami.
Niniejsza praca ocenia trzy podejścia do wiązania, opracowane w celu rozwiązania ograniczeń konwencjonalnych metod montażu wysokotemperaturowych i wysokociśnieniowych stosowanych w hybrydowych systemach mikrofluidycznych

<table><tbody><tr><td>.040" (1.00 mm) Buna-N 70 O-Ring Cord Stock</td><td>The O-Ring Store</td><td>N70.040</td><td>1 mm uszczelka używana w montażu; średnica regulowana zgodnie z projektem</td></tr><tr><td>18-8 Stainless Steel Dowel Pin</td><td>McMaster</td><td>90145A876</td><td>Używany do wyrównania w wiązaniu LDPE i wiązaniu rozpuszczalnikowym</td></tr><tr><td>18-8 Stainless Steel Washer</td><td>McMaster</td><td>92141A006</td><td>Używany w montażu uszczelki</td></tr><tr><td>316 Stainless Steel Ultra-Low-Profile Socket Head Screw</td><td>McMaster</td><td>91223A315</td><td>Śruby używane w montażu uszczelki</td></tr><tr><td>CAD Software</td><td>OnShape lub SolidWorks (lub równoważne)</td><td>Używany do projektowania urządzenia</td><td></td></tr><tr><td>Desktop CO2 Laser Cutter</td><td>Universal Laser Systems (lub równoważne)</td><td>Używany do cięcia arkuszy LDPE i taśmy klejącej</td><td></td></tr><tr><td>Dichloromethane, anhydrous, 99.7+%</td><td>ThermoFisher</td><td>047352.M1</td><td>Rozpuszczalnik używany do wiązania rozpuszczalnikowego</td></tr><tr><td>Digital Torque Screwdriver</td><td>Checkline</td><td>TSD-400</td><td>Używany do nakładania kontrolowanego ściskania w montażu uszczelki</td></tr><tr><td>Epoxy Resin, two-part</td><td>Epoxy Technology (lub równoważne)</td><td>MED-302</td><td>Używany do wiązania krzemu z poliwęglanem</td></tr><tr><td>Hex Nut, Low-Strength Steel</td><td>McMaster</td><td>90480A007</td><td>Używany z śrubami do ściskania uszczelki</td></tr><tr><td>Low-Density Polyethylene (LDPE) Film</td><td>McMaster</td><td>8593K71</td><td>100&ndash;200 &micro;m arkusz LDPE do wiązania termicznego</td></tr><tr><td>Microfluidic Diagnostic Adhesive Tape</td><td>3M</td><td>9965; 9972A</td><td>Używany jako tymczasowa warstwa maskująca podczas wiązania rozpuszczalnikowego</td></tr><tr><td>Peristaltic Pump Tubing (Size 16 equivalent)</td><td>Masterflex (lub równoważne)</td><td>Kompatybilny z pompą rolkową używaną w testach</td><td></td></tr><tr><td>Polycarbonate Housing (machined)</td><td>Xometry (lub równoważne)</td><td>Wykonane CNC warstwy urządzenia z poliwęglanu</td><td></td></tr><tr><td>Pressure Sensor</td><td></td><td></td><td>Używany do pomiaru ciśnienia wejściowego i wyjściowego</td></tr><tr><td>Programmable Laboratory Oven</td><td></td><td></td><td>Zdolny do utrzymania 145 &deg;C dla wiązania LDPE</td></tr><tr><td>Roller Pump</td><td></td><td></td><td>Używany do testów ciśnienia i przepływu</td></tr><tr><td>Silicon Substrate (solid chip)</td><td>MicroDicing (lub równoważne)</td><td>Używany jako modelowy komponent krzemu</td><td></td></tr><tr><td>Stainless Steel Dispensing Needles with Luer Lock</td><td>McMaster</td><td>75165A688</td><td>Używany do dozowania epoksydu i rozpuszczalnika</td></tr></tbody></table>

metody budowy hybrydowych mikrofluidycznych urządzeń poliwęglanowych-krzemianowych

Construction Methods for Hybrid Polycarbonate-Silicon Microfluidic Devices

Hybrydowe urządzenia mikrofluidalne łączące termoplasty z sztywnymi podłożami, takimi jak krzem i szkło, umożliwiają zaawansowane zastosowania biologiczne, ale są trudne do łączenia ze względu na różnice właściwości termicznych i mechanicznych. Te wyzwania sprawiają, że konwencjonalne metody wysokotemperaturowe i wysokociśnieniowe są nieodpowiednie, motywując potrzebę alternatywnych strategii uszczelniania. Przedstawiamy tu trzy stosunkowo nisko kosztowe strategie uszczelniania dla mikrofluidalnych urządzeń poliwęglanowych–krzemoowych: wiązanie rozpuszczalnikami z ochronnym maskowaniem w celu zachowania geometrii kanałów; niskotemperaturowe wiązanie termiczne z warstwą 100 µm niskociężkiej polietylenu (LDPE) jako warstwa pośrednia; i ściskanie mechaniczne z sznurkiem O-ring, który służy jako uszczelka. Każde podejście wymaga dostosowanych kroków projektowania i montażu, aby zapewnić szczelnościowe uszczelki. Te strategie nie wymagają specjalistycznego sprzętu ani drogich infrastruktur, co sprawia, że są dobrze przystosowane do prototypowania hybrydowych urządzeń mikrofluidalnych w laboratoriach badawczych i środowiskach ograniczonych zasobami. Wiązanie z użyciem rozpuszczalników dało najwyższą odporność na wycieki (do 692 mmHg) z mocnym interfejsem poliwęglanowy–poliwęglanowy, podczas gdy ściskanie uszczelki dało najbardziej powtarzalne, wizualnie czyste uszczelki z minimalnym spadkiem ciśnienia (2 mmHg przy 10 mL/min). Natomiast wiązanie LDPE wykazało wtargnięcie kanału, podwyższony spadek ciśnienia (196 mmHg) i przypadki delaminacji.

Rysunek 1 przedstawia ogólną sekwencję montażu dla trzech metod łączenia ocenianych w niniejszym badaniu. Architektura urządzenia składała się z dwóch obrabianych mechanicznie warstw poliwęglanu, z których każda zawierała kanał fluidyczny. Do każdej warstwy przyłączono element krzemowy, aby ukończyć połowę zamierzonej ścieżki przepływu. Wybrane strategie uszczelniania zostały następnie wykorzystane do połączenia dwóch zestawów poliwęglanowych, co pozwoliło na zamknięcie mikrokanału. Metryki ...

Ten protokół opisuje trzy proste metody uszczelniania do produkcji hybrydowego urządzenia mikrofluidalnego, które integruje komponenty poliwęglanów i krzemowe. Poprzez zastosowanie strategii wiązania rozpuszczalnikami, kompresji termicznej i kompresji mechanicznej, umożliwiamy niezawodne, niskotemperaturowe techniki uszczelniania, które unikają specjalistycznego sprzętu dla hybrydowych urządzeń mikrofluidalnych.

Metody budowy hybrydowych mikrofluidycznych urządzeń poliwęglanowych-krzemianowych

Hybrid microfluidic devices combining thermoplastics with rigid substrates, such as silicon and glass, enable advanced biological applications but are ...

Nasze badania koncentrują się na łączeniu hybrydowych urządzeń mikroprzepływowych do prototypowania w warunkach akademickiego laboratorium. Dążymy do odpowiedzi na pytanie, jakie są niskokosztowe, a jednocześnie optymalne strategie łączenia dla hybrydowego kanału mikroprzepływowego. Łączenie termoplastów z sztywnymi podłożami w mikroprzepływach hybrydowych jest trudne, a konwencjonalne metody wysokotemperaturowe i wysokociśnieniowe są nieodpowiednie.Niniejszy protokół przedstawia praktyczną, dostosowaną do potrzeb badawczych metodę łączenia. W pierwszej kolejności należy przygotować obudowę z poliwęglanu z płaską powierzchnią wiązania. Należy nanieść żywicę epoksydową do zagłębienia na gniazdo układu w obudowie z poliwęglanu, a następnie umieścić w nim oczyszczony chip krzemowy.Pozostaw zespół do utwardzenia, a następnie wypełnij wszelkie szczeliny świeżą żywicą epoksydową. Wytnij laserowo taśmę klejącą tak, aby pasowała do kształtu ścianek kanału. Aby nakleić taśmę klejącą, zdejmij z niej jedną warstwę ochronną.Następnie dopasuj i przyklej taśmę do powierzchni ścian kanału, używając kołków ustalających do wyrównania. Dodaj wystarczającą ilość 1% roztworu alkoholu poliwinylowego, aby pokryć obszar kanału płynowego. Następnie odstaw powleczony kanał do całkowitego wyschnięcia w temperaturze pokojowej.Aby usunąć maskę adhezyjną, po całkowitym utwardzeniu warstwy alkoholu poliwinylowego, ostrożnie odklej dwustronną taśmę klejącą, pozostawiając kanał płynowy powlekany alkoholem poliwinylowym. W razie potrzeby sprawdź i usuń pozostałości kleju ze ścianek kanału. Dopasuj górną i dolną połowę obudowy hybrydowej z poliwęglanu i krzemu, korzystając z pinów pozycjonujących.Umieść końcówkę igły o rozmiarze 30 G strzykawki o pojemności 5 ml zawierającej dichlorometan lub aceton przy krawędzi lub występie urządzenia. Następnie nanieś rozpuszczalnik wzdłuż obu stron, tak aby wniknął on w szczelinę wiążącą i dotarł do bariery z alkoholu poliwinylowego. Następnie połóż umiarkowany ciężar wynoszący około 2–3 funtów równomiernie na zmontowanym urządzeniu i pozostaw urządzenie do pełnego utwardzenia w temperaturze pokojowej przez 10 do 15 minut.Upewnij się, że nie ma dużych pęcherzyków powietrza, aby zminimalizować ryzyko wystąpienia punktów krytycznych. Po utwardzeniu przepuść przez kanał fluidyczny dejonizowaną wodę o temperaturze 80 °C przy niskim przepływie od 1 do 5 ml/min przez co najmniej trzy godziny. Sprawdź wizualnie urządzenie pod kątem obecności pozostałości alkoholu poliwinylowego w kanale i powtarzaj przepływ wody do momentu, aż alkohol poliwinylowy nie będzie już widoczny.Za pomocą laserowej wycinarki do użytku biurowego wytnij z arkuszy polietylenu o niskiej gęstości elementy dopasowane do kształtu ścianek kanałów. Sprawdź wycięte arkusze polietylenu o niskiej gęstości pod kątem obecności popiołu, osadów lub cząsteczek. Dokładnie wypłucz arkusze izopropanolu i pozostaw do całkowitego wyschnięcia.Wyrównaj wycięte elementy z LDPE względem ścian bocznych kanału płynowego, korzystając z bolców pozycjonujących. Nałóż górną część z poliwęglanu na dolny zespół, aby utworzyć kanał płynowy z warstwami LDPE na powierzchni wiązania. Aby złączyć zespół, umieść zmontowaną obudowę w programowalnym piecu z czujnikiem temperatury, ustawionym na 145 °C.Następnie umieść skalibrowany ciężarek, np. metalową płytkę, na górze zestawu, aby przyłożyć umiarkowany nacisk rzędu dwóch do trzech funtów na cal kwadratowy. Po dwóch godzinach wyjmij zestaw z piekarnika. Upewnij się, że LDPE jest równomiernie przezroczyste na całej powierzchni wiązania, a następnie pozwól urządzeniu ostygnąć do temperatury pokojowej.Odciąć materiał uszczelki sznurkowej do wymaganej długości, aby odpowiadała przebiegowi kanału płynowego. Umieścić sznur uszczelki w gnieździe uszczelki w dolnej obudowie z poliwęglanu, zapewniając szczelne i ciągłe dopasowanie wzdłuż całego przebiegu. Wyrównać górną część z poliwęglanu z częścią dolną.Następnie włóż śruby przez górną warstwę do nakrętki sześciokątnej, dodając podkładki lub płytę dociskową w razie potrzeby, aby równomiernie rozłożyć nacisk. Dokręć każdą śrubę ręcznie, aby ustabilizować urządzenie. Następnie użyj klucza dynamometrycznego, aby dokręcić śruby w układzie krzyżowym.Początkowo dokręć do 0,5 pound inch, aby uniknąć pęknięcia płytki krzemowej lub odkształcenia obudowy z poliwęglanu, a moment obrotowy zwiększaj tylko wtedy, gdy wymagane jest dodatkowe uszczelnienie. Przygotuj połączenie hybrydowego urządzenia mikroprzepływowego z układem płynowym za pomocą wężyków pompy perystaltycznej. Połącz szeregowo zbiornik z wodą, pompę rolkową, czujnik ciśnienia oraz hybrydowe urządzenie mikroprzepływowe.Umieść czujnik ciśnienia jak najbliżej wlotu urządzenia, aby zapewnić dokładne pomiary ciśnienia. Przepompuj wodę przez obwód z początkową prędkością przepływu 10 milliliters per minute. Zwiększ prędkość przepływu o 10 milliliters per minute w odstępach 60-sekundowych i zapisz ciśnienie dla każdego przepływu.Jeśli wymagane jest dodatkowe ciśnienie, należy dodać zwężkę igłową za urządzeniem, aby zwiększyć opór obwodu. Ciśnienie znamionowe definiuje się jako ciśnienie, przy którym występuje pierwszy widoczny wyciek. Na koniec, w tym samym obwodzie, należy umieścić drugi czujnik ciśnienia bezpośrednio za urządzeniem.Przepuszczaj wodę z wybranym przepływem 10 mililitrów na minutę i oblicz spadek ciśnienia w urządzeniu jako różnicę między pomiarem ciśnienia przed i za urządzeniem. Trzy metodyy wiązania wykazały różne wyniki wydajności. Urządzenia łączone rozpuszczalnikiem wytrzymały najwyższe nominalne ciśnienie, osiągając 692 milimetrów słupa rtęci przed wystąpieniem wycieku, jednak w niektórych urządzeniach zaobserwowano uwięzione pęcherzyki powietrza lub lekkie zamglenie optyczne.Urządzenia spojone LDPE wykazały wysoki spadek ciśnienia wynoszący 196 mm Hg przy przepływie 10 mL/min, co czyniło je mniej skutecznymi. Wśród badanych technik metoda uszczelniania za pomocą uszczelki wykazała najwyższą powtarzalność i najczystsze interfejsy wizualne. Konfiguracja oparta na uszczelce wytrzymała ciśnienie do 239 mm Hg przed wystąpieniem wycieku i wykazała niski spadek ciśnienia wynoszący 3 mm Hg.Niniejszy protokół umożliwia badaczom analizę różnych niskokosztowych modalności wiązania, odpowiednich do łączenia hybrydowych urządzeń mikroprzepływowych w warunkach laboratoryjnych. Najważniejszą kwestią podczas realizacji tego protokołu jest zapewnienie precyzji zarówno w wykonaniu projektu, jak i w wyrównaniu warstw, aby uzyskać szczelny interfejs oraz odpowiednią powierzchnię wiązania. W przyszłych badaniach można porównać powierzchnie sufitowe w różnych metodach wiązania i ocenić przydatność tego protokołu dla hybrydowych systemów mikroprzepływowych wykorzystujących kruche lub różnorodne materiały podłoży.

construction-methods-for-hybrid-polycarbonate-silicon-microfluidic

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Urządzenia mikrofluidyczne mogą być wykorzystywane do wizualizacji złożonych procesów naturalnych w czasie rzeczywistym i w odpowiednich skalach fizycznych. Opracowaliśmy proste urządzenie mikrofluidyczne, które naśladuje kluczowe cechy naturalnych ośrodków porowatych, służące do badania wzrostu i transportu bakterii w podłożu gruntowym.

Okno na mikroświat: Proste systemy mikrofluidyczne do badania transportu drobnoustrojów w ośrodkach porowatych

Źródło: Kurz, D. L. i in. Platforma mikrofluidyczna do badania biozatkania w porowatych ośrodkach. J. Vis. Exp. (2022)Film demonstruje użycie urządzenia mikrofluidycznego do badania powstawania biofilmu. Do mikrokanału wprowadzana jest zawiesina bakteryjna, po której następuje inkubacja, umożliwiająca rozwój biofilmu. Następnie wznawia się przepływ, a monitorowanie ciśnienia wraz z obrazowaniem wykorzystuje się do wykrywania powstawania biofilmu i zatkania porów w czasie.

Urządzenie mikrofluidyczne do obrazowania w czasie rzeczywistym i śledzenia ciśnienia podczas tworzenia biofilmu

Wielowarstwowe urządzenia mikroprzepływowe często wiążą się z wytwarzaniem form wzorcowych o skomplikowanej geometrii dla funkcjonalności. W tym artykule przedstawiono kompletny protokół wieloetapowej fotolitografii z zaworami i funkcjami o zmiennej wysokości, które można dostosować do dowolnego zastosowania. W ramach demonstracji wytwarzamy mikroprzepływowy generator kropel zdolny do wytwarzania kulek hydrożelowych.

Wieloetapowa fotolitografia o zmiennej wysokości dla wielowarstwowych urządzeń mikroprzepływowych z zaworami

Kontrola gradientów chemicznych i tlenu jest niezbędna dla hodowli komórkowych. W artykule opisano urządzenie mikroprzepływowe z polidimetylosiloksanu i poliwęglanu (PDMS-PC) zdolne do niezawodnego generowania kombinacji gradientów chemicznych i tlenowych do badań migracji komórek, które można praktycznie wykorzystać w laboratoriach biologicznych bez wyrafinowanego oprzyrządowania.

Urządzenia mikroprzepływowe z polidimetylosiloksanu i poliwęglanu do badań migracji komórek w prostopadłych gradientach chemicznych i tlenu

Prezentujemy platformę mikroprzepływową ze zintegrowaną siecią elektrod powierzchniowych, która łączy rezystancyjne wykrywanie impulsów (RPS) z wielokrotnym dostępem z podziałem kodu (CDMA), do wielokrotnego wykrywania i wymiarowania cząstek w wielu kanałach mikroprzepływowych.

Platforma mikroprzepływowa z multipleksowaną detekcją elektroniczną do przestrzennego śledzenia cząstek

Opisano protokół wytwarzania plastikowych urządzeń mikroprzepływowych z przezroczystymi otworami do obrazowania światłem widzialnym i podczerwonym.

Miękka procedura litograficzna do wytwarzania plastikowych urządzeń mikroprzepływowych z otworami widokowymi przezroczystymi dla światła widzialnego i podczerwonego

Dostępnych jest kilka metod wytwarzania kanałów o przekrojach nieprostokątnych osadzonych w urządzeniach mikroprzepływowych z polidimetylosiloksanu. Większość z nich wiąże się z wieloetapową produkcją i rozległym wyrównaniem. W artykule przedstawiono jednoetapowe podejście do wytwarzania kanałów mikroprzepływowych o różnych przekrojach geometrycznych za pomocą sekwencyjnego trawienia na mokro polidimetylosiloksanu.

Jednoetapowe podejście do wytwarzania kanałów mikroprzepływowych z polidimetylosiloksanu o różnych przekrojach geometrycznych za pomocą sekwencyjnych procesów trawienia na mokro

Tutaj prezentujemy protokół do projektowania i produkcji niestandardowych urządzeń mikroprzepływowych przy minimalnym nakładzie finansowym i czasowym. Celem jest ułatwienie przyjęcia technologii mikroprzepływowych w biomedycznych laboratoriach badawczych i placówkach edukacyjnych.

Szybka produkcja niestandardowych urządzeń mikroprzepływowych do zastosowań badawczych i edukacyjnych

Obecny protokół opisuje platformę mikroprzepływową do badania rozwoju biofilmu w porowatych ośrodkach quasi-2D poprzez połączenie obrazowania mikroskopowego o wysokiej rozdzielczości z jednoczesnymi pomiarami różnicy ciśnień. Platforma określa ilościowo wpływ wielkości porów i natężenia przepływu płynu w porowatych ośrodkach na biozatkanie.

Platforma mikroprzepływowa do badania biozatykania w pożywkach porowatych

Ten artykuł opisuje protokoły wysokoprzepustowej produkcji mikrożelu żelowego z żelatyny metakryloylowej za pomocą urządzeń mikroprzepływowych, przekształcania mikrożeli w proszek do resuspensable (mikroaerożele), chemicznego łączenia mikrożeli w celu utworzenia granulowanych rusztowań hydrożelowych oraz opracowywania granulowanych biotuszy hydrożelowych o zachowanej mikroporowatości do biodruku 3D.

Rusztowania hydrożelowe żelatynowo-metakryloilowe granulowane: wysokoprzepustowa produkcja mikrożeli, liofilizacja, montaż chemiczny i biodruk 3D

Prezentacja dwuwarstwowego urządzenia opartego na polidimetylosiloksanie (PDMS) do produkcji bibliotek kombinatorycznych w emulsjach (korkach) typu woda w oleju jest przedstawiona. Niezbędny sprzęt i oprogramowanie wymagane do automatyzacji produkcji zatyczek jest szczegółowo opisane w protokole, a także pokazano produkcję ilościowej biblioteki zatyczek fluorescencyjnych.

Dwuwarstwowe urządzenie mikroprzepływowe do kombinatorycznej produkcji korków

Poznaj trzy niedrogie metody łączenia hybrydowych urządzeń mikrofluidycznych poliwęglanowo-krzemianowych: wiązanie rozpuszczalnikowe, termiczne z warstwą LDPE oraz kompresję uszczelką. Protokoły nie wymagają specjalistycznego sprzętu.

Metody budowy hybrydowych mikrofluidycznych urządzeń poliwęglanowych-krzemianowych

Przeglądaj więcej filmów