Name: Dostępna procedura uszczelniania silikonu chip-to-membrana dla elastycznego i niezawodnego łączenia (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2026-03-20T14:13:00.000+00:00
Duration: 6 min 10 s
Description: Poznaj dostępną metodę uszczelniania chipów PDMS z porowatymi membranami przy użyciu zaprawy silikonowej i próżni. Technika umożliwia niezawodne hodowle ALI dla modeli Organ-on-Chip.

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

Prace te były wspierane przez konsorcjum Precision Medicine for More Oxygen (P4O2) oraz fundusze ze strony Stichting Proefdiervrij. Najgłębsze podziękowania dla Isadory Kraguljac za pomysł użycia barwnika Nile Red, który mieszałby się z PDMS do wizualizacji silikonowych sieci, oraz dla Marjan Reinders-Luinge za jej utalentowane cięcie i montaż błon. Autorzy wyrażają najgłębsze podziękowania działowi analizy farmaceutycznej oraz Sabeth Verpoorte za udostępnienie ich piekarnika plazmowego z tlenem, bez którego proces nie byłby możliwy.

Badanie to było zwolnione z zatwierdzenia przez komisję etyki na mocy Ustawy o eksperymentach na zwierzętach, ponieważ materiały pochodziły z pośmiertnych przypadków i żadne zwierzęta nie były składane w ofierze do celów naukowych (Wet op de dierproeven). Protokół izolacji pierwotnych komórek nabłonkowych dróg oddechowych był zgodny z kodem badawczym Uniwersyteckiego Centrum Medycznego w Groningen (https://umcgresearch.org/w/research-code-umcg dostęp 14 stycznia 2025) oraz krajowymi i etycznymi wytycznymi zawodowymi dotyczącymi wykorzystania materiału z ludzkiego ciała (https://www.coreon.org/wp-content/uploads/2020/04/coreon-code-of-conduct-english.pdf dostęp 14 stycznia 2025). Badanie to zostało zwolnione z wymogu zatwierdzenia przez komisję etyczną, ponieważ tkanka tchawicowa pozostała po przeszczepach i została całkowicie zanonimizowana zgodnie z holenderskim Kodeksem Cywilnym oraz Wet op de orgaandonatie (ustawą o dawcach).
1. Przygotowanie połowy chipu i błony
<ol>
	<li>Produkcja chipów<ol>
		<li>Pobierz . Pliki projektowe STL dla górnej i dolnej połowy układu pochodzą z Pliku Uzupełniającego 1 i Pliku Uzupełniającego 2 tego artykułu. Górna forma daje 5 mm głęboką wiórową półkę, dolna forma 3 mm; Obie połowy chipu mają komory hodowlane o głębokości 1 mm. Alternatywnie, można stworzyć projekt układu za pomocą odpowiedniego oprogramowania CAD.</li>
		<li>Przygotuj pilnik do druku 3D lub ścieżkę do mikrofrezowania form do wiórów. Formy mikrofrezowane będą gotowe do użycia; Formy z nadrukiem żywicznym wymagają dwóch 24-godzinnych myć 99,9% etanolem przed sieciowaniem UV, aby odpowiednio przygotować je do użycia jako forma PDMS.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Produkcja połowy układu PDMS (Rysunek 1)<ol>
		<li>Dokładnie wymieszaj bazę ciekłego PDMS z utwardzającym środkiem w proporcji 10:1 i odgazuj w komorze próżniowej, aż wszystkie pęcherzyki powietrza zostaną usunięte.</li>
		<li>Napełnij formy strzykawką z szeroką dyszą, odgazuj przez ~10 minut w komorze próżniowej, aż wszystkie pęcherzyki zostaną usunięte. Umieść formy w suchym piekarniku, aż będą się pekły przez 2 godziny w 65 °C.</li>
		<li>Usuń solidne połówki wiórów z form skalpelem i wytnij obróbkę z krawędzi. Dodaj cztery wloty do górnej połowy na każdym końcu komory oraz dwa sąsiadujące pierścienie wskazujące lokalizację wlotów dolnej komory za pomocą wyciskacza biopsyjnego. UWAGA: Do przedstawionych wyników użyto dziurkarza do biopsji o średnicy 2 mm oraz włożono silikonową rurkę o średnicy 2 mm dla medium i przepływu powietrza podczas hodowli. Wloty o średnicy 1 mm i 2 mm umożliwiają siew komórek pipetą, odpowiadając odpowiednio końcówkom 200 i 1000 μm. Inne rozmiary dziurków mogą być stosowane do różnych systemów rur lub pomp.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotowanie błony (Rysunek 2)<ol>
		<li>Pobierz . Pliki projektowe STL dla szablonu membranowego z Pliku Uzupełniającego 3 w tym artykule. Przygotuj szablon za pomocą druku 3D lub równoważnej metody wytwarzania, aby zapewnić jednolity kształt membrany.</li>
		<li>Umieść szablon na membranie PET lub PC, trzymając ją mocno, gdy membrana jest wycięta skalpelem. UWAGA: W tym momencie błony mogą być pokryte białkami matrycowymi do hodowli komórek w szalce Petriego bez zakłócania wiązania błony. Zapewni to, że funkcjonalizacja tylko błony będzie funkcjonalizowana do wzrostu komórek, pozostawiając ściany PDMS wolne od komórek, jak opisano wcześniej8.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Wiązanie błonowe
<ol>
	<li>Przygotowanie moździerzy PDMS<ol>
		<li>Wymieszaj płynny PDMS (krok 1.2.1) z toluenem w proporcji 7:5 i dokładnie wymieszaj, strzykawając strzykawką z szeroką dyszą, jak opisano wcześniej14. Na każdy chip potrzebne jest tylko 8 dropów; Zaleca się 1,4 mL PDMS z 1 mL toluenem na partię zaprawy i wystarczy na 8 chipów tej skali. Równomierne mieszanie zaprawy jest ważne dla niezawodnego wiązania membran. UWAGA: Toluen jest lotny i wysoce łatwopalny. Ekspozycja może powodować uszkodzenia układu nerwowego i oddechowego. Używaj wyłącznie w okapie spalinowym, z dala od źródła zapłonu, a wycieki radzą sobie za pomocą materiału chłonnego i wentylacji. Podczas manipulacji należy nosić gogle ochronne, aby chronić przed chlapaniem i nieprzepuszczalnymi (nitrylowymi) rękawicami. Wszystkie materiały laboratoryjne (końcówki pipety, pojemniki itp.) przebywają 24 godziny na godzinę w okapie oparowym, po czym toluen wyparuje, a wszystkie materiały można utylizować w zatwierdzonych, oznaczonych pojemnikach za pośrednictwem specjalistycznych usług odpadów. Nigdy nie wyrzucaj toluenu do zlewu. Więcej informacji można znaleźć w Kartce Danych Bezpieczeństwa (SDS). UWAGA: Przygotuj zaprawę w miejscu użycia, aby zapobiec przedwczesnemu odparowaniu toluenu i zanieczyszczeniu plastiku, w pojemniku nieszklanym, najlepiej jednorazowym, i wyrzuć bezpośrednio po użyciu. PDMS utwardza powierzchnię szkła i jest częściowo nieusuwalna; Toluen rozpuszcza i uszkadza większość plastików powszechnie stosowanych w laboratorium.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Mocowanie membrany PET/PC (Rysunek 2)<ol>
		<li>Szybko nałóż zaprawę na powierzchnię połowy chipu PDMS, gdzie zostanie umieszczona membrana, za pomocą końcówki pipety. UWAGA: Cały obszar pod membraną musi być zwilżony zaprawą. Należy nałożyć mocne ułożenie końcówką, aby uzyskać jak najcieńszą warstwę. Mikroskopia wskazuje, że warstwy mają od 3 do 5 μm.</li>
		<li>Trzymaj przygotowaną membranę (krok 1.3) na jednym końcu czystą parą kleszczy, umieść końcówkę na mokrej zaprawie w odpowiednim miejscu dla wióra i pozwól, by membrana opadła na miejsce. UWAGA: Nie pozwól, by błona przesuwała się po tym punkcie; mokre PDMS wchodzące do komory powodują nieregularne, nieużyteczne ściany błony. Jeśli nastąpi przesunięcie, silikon pokryje obszar hodowli, co zakłóci potencjał hodowli komórkowej po obu stronach błony, odrzuci ją i powtórzy poprzedni krok.</li>
		<li>Delikatnie przytrzymaj membranę na miejscu kleszczemi i ponownie nałóż zaprawę PDMS na wierzch membrany, delikatnie oddalając się od komory przy każdym ruchu, aby usunąć pęcherzyki i zabezpieczyć membranę bez przesuwania jej z pierwotnej pozycji. UWAGA: Uważaj, aby nie stosować PDMS w wewnętrznym obszarze hodowli błony; Jest to niezbędne, ponieważ silikon zapobiega przyczepności komórek i zakłóca naturalną powierzchnię błony hodowlanej.</li>
		<li>Umieść połówki wiórów z membranami bezpośrednio po mokrym przymocowaniu zaprawy do komory próżniowej i utwardzaj je w temperaturze pokojowej pod ciśnieniem 25 mBar przez 72 godziny. UWAGA: Połówki wióra z przymocowanymi membranami muszą być utwardzane w temperaturze pokojowej. PET/PC i PDMS doświadczają różnych stopni rozszerzalności cieplnej, a utwardzanie termiczne powoduje rozszerzanie się silikonu, a następnie kurczenie się podczas schładzania, tworząc naprężoną membranę (Rysunek 3).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Kompletna konstrukcja układu scalonego<ol>
		<li>Do drugiej połowy układu można teraz przymocować połówki chipu związane z membraną. Aby uzyskać najbardziej spójne efekty, poddaj obie połówki zabiegowi plazmyO2 (320 mBar, 30 s) i szybko je dociskaj ręcznie pod lekkim naciskiem. UWAGA: Piekarniki plazmowe tlenu wytwarzają środowiska nasycone tlenem, niebezpieczne tlenki, takie jak ozon, oraz intensywne promieniowanie UV. Piekarniki powinny być zainstalowane w dobrze wentylowanym miejscu lub w okapach spalinowych. Okno piekarnika powinno blokować promieniowanie UV, ale zaleca się noszenie gogli. Materiały łatwłatwopalne i metale powinny być trzymane z dala od obszaru plazmy tlenowej, aby zapobiec przyspieszeniu spalania lub uwolnieniu toksycznych oparów. Odwołanie się do dokumentu SDS plazmy tlenowej jest niezbędne do stosowania z innymi materiałami niż te wymienione w tym protokole. UWAGA: Jeśli nie ma dostępnego piekarnika plazmowego, podobne wiązanie można osiągnąć za pomocą rurki plazmowej lub przez nałożenie zaprawy PDMS na drugą połowę i utwardzanie połówek w temperaturze pokojowej pod lekkim sprężaniem przez 72 godzinyi 13 godzin. Chociaż są mniej skuteczne w porównaniu do pełnego piekarnika plazmowegoO2 , te opcje mogą być stosowane, gdy piekarniki nie są dostępne.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Ugodnikov, A., Persson, H., Simmons, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bridging+barriers%3A+advances+and+challenges+in+modeling+biological+barriers+and+measuring+barrier+integrity+in+organ-on-chip+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Bridging barriers: advances and challenges in modeling biological barriers and measuring barrier integrity in organ-on-chip systems.</a> Lab Chip. 24 (13), 3199-3225 (2024).</li>
<li>Singer, M., Akhtar, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((With+What+Should+We+Replace+Nonhuman+Animals+in+Biomedical+Research+Protocols%5BTitle%5D)+AND+%22AMA+J+Ethics%22%5BJournal%5D)">With What Should We Replace Nonhuman Animals in Biomedical Research Protocols.</a> AMA J Ethics. 26 (9), E701-E708 (2024).</li>
<li>Reardon, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Beyond+lab+animals%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Beyond lab animals.</a> Science. 389 (6761), 676-679 (2025).</li>
<li>Qiu, J., Li, J., Guo, Z., Zhang, Y., Nie, B., Qi, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+Printing+of+Individualized+Microfluidic+Chips+with+DLP-Based+Printer%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">3D Printing of Individualized Microfluidic Chips with DLP-Based Printer.</a> Materials (Basel). 16 (21), 6984(2023).</li>
<li>Survey on reliability of microfluidics-based devices and components. , The Microfluidics Association. 
 <a target="_blank" href="https://microfluidics-association.org">https://microfluidics-association.org</a> (2025).</li>
<li>Silverio, V., Guha, S., Keiser, A., Natu, R., Reyes, D. R., van Heeren, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Overcoming+technological+barriers+in+microfluidics%3A+Leakage+testing%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Bioeng+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Overcoming technological barriers in microfluidics: Leakage testing.</a> Front Bioeng Biotechnol. , (2022).</li>
<li>Nahak, B. K., Mishra, A., Preetam, S., Tiwari, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+organ-on-a-chip+materials+and+devices%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+applied+bio+materials%22%5BJournal%5D)">Advances in organ-on-a-chip materials and devices.</a> ACS applied bio materials. 5 (8), 3576-3607 (2008).</li>
<li>Rae, B., Vasse, G. F., Mosayebi, J., van den Berge, M., Pouwels, S. D., Heijink, I. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+Widely+Accessible%2C+Advanced+Large-Scale+Microfluidic+Airway-on-Chip%5BTitle%5D)+AND+%22Bioengineering+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Development of a Widely Accessible, Advanced Large-Scale Microfluidic Airway-on-Chip.</a> Bioengineering (Basel). 12 (2), 182(2025).</li>
<li>Nizamoglu, M., Joglekar, M. M., Almeida, C. R., Larsson Callerfelt, A. K., Dupin, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Innovative+three-dimensional+models+for+understanding+mechanisms+underlying+lung+diseases%3A+powerful+tools+for+translational+research%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Respir+Rev%22%5BJournal%5D)">Innovative three-dimensional models for understanding mechanisms underlying lung diseases: powerful tools for translational research.</a> Eur Respir Rev. 32 (169), 230042(2023).</li>
<li>Piergiovanni, M., Leite, S. B., Corvi, R., Whelan, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Standardisation+needs+for+organ+on+chip+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Standardisation needs for organ on chip devices.</a> Lab Chip. 21 (15), 2857-2868 (2021).</li>
<li>Silverio, V., Guha, S., Keiser, A., Natu, R., Reyes, D. R., van Heeren, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Overcoming+technological+barriers+in+microfluidics%3A+Leakage+testing%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Bioeng+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Overcoming technological barriers in microfluidics: Leakage testing.</a> Front Bioeng Biotechnol. 10, 958582(2022).</li>
<li>Cameron, T. C., Randhawa, A., Grist, S. M., Bennet, T., Hua, J., Alde, L. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PDMS+Organ-On-Chip+Design+and+Fabrication%3A+Strategies+for+Improving+Fluidic+Integration+and+Chip+Robustness+of+Rapidly+Prototyped+Microfluidic+In+Vitro+Models%5BTitle%5D)+AND+%22Micromachines+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">PDMS Organ-On-Chip Design and Fabrication: Strategies for Improving Fluidic Integration and Chip Robustness of Rapidly Prototyped Microfluidic In Vitro Models.</a> Micromachines (Basel). 13 (10), 1573(2022).</li>
<li>Rae, B., Bood, V., Dijk, H. J., Vasse, G. F., Melgert, B. N., Nagelkerke, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interorgan+Communication+Between+Lung+and+Colorectal+Epithelial+Cells+Studied+Using+a+Novel+Multi-Organ-On-Chip+System%5BTitle%5D)+AND+%22Compr+Physiol%22%5BJournal%5D)">Interorgan Communication Between Lung and Colorectal Epithelial Cells Studied Using a Novel Multi-Organ-On-Chip System.</a> Compr Physiol. 15 (5), e70051(2025).</li>
<li>van der Helm, M. W., Odijk, M., Frimat, J. P., van der Meer, A. D., Eijkel, J. C. T., van den Berg, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+Validation+of+an+Organ-on-chip+System+with+Integrated+Electrodes+to+Directly+Quantify+Transendothelial+Electrical+Resistance%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Fabrication and Validation of an Organ-on-chip System with Integrated Electrodes to Directly Quantify Transendothelial Electrical Resistance.</a> J Vis Exp. (127), e56334(2017).</li>
<li>Salimbeigi, G., Vrana, N. E., Ghaemmaghami, A. M., Huri, P. Y., McGuinness, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Basement+membrane+properties+and+their+recapitulation+in+organ-on-chip+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Mater+Today+Bio%22%5BJournal%5D)">Basement membrane properties and their recapitulation in organ-on-chip applications.</a> Mater Today Bio. , (2022).</li>
<li>Nawroth, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Breathing+on+chip%3A+Dynamic+flow+and+stretch+accelerate+mucociliary+maturation+of+airway+epithelium+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Today+Bio%22%5BJournal%5D)">Breathing on chip: Dynamic flow and stretch accelerate mucociliary maturation of airway epithelium in vitro.</a> Materials Today Bio. 21, 100713(2023).</li>
<li>Ramirez, J. A., Estrada, S., Harmsen, M. C., Sharma, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+an+in+vitro+platform+for+epithelial-stromal+interactions%3A+A+basement+membrane-containing+scaffold+from+decellularized+porcine+bladders%5BTitle%5D)+AND+%22Matrix+Biol+Plus%22%5BJournal%5D)">Development of an in vitro platform for epithelial-stromal interactions: A basement membrane-containing scaffold from decellularized porcine bladders.</a> Matrix Biol Plus. 26, (2025).</li>
<li>Bonser, L. R., Erle, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Airway+mucus+and+asthma%3A+the+role+of+MUC5AC+and+MUC5B%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+clinical+medicine%22%5BJournal%5D)">Airway mucus and asthma: the role of MUC5AC and MUC5B.</a> Journal of clinical medicine. 6 (12), 112(2017).</li>
<li>Yu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Foxj1+transcription+factors+are+master+regulators+of+the+motile+ciliogenic+program%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+genetics%22%5BJournal%5D)">Foxj1 transcription factors are master regulators of the motile ciliogenic program.</a> Nature genetics. 40 (12), 1445-1453 (2008).</li>
<li>Lu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+modification+of+polyimide+fibers+for+high-performance+composite+by+using+oxygen+plasma+and+silane+coupling+agent+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Textile+Research+Journal%22%5BJournal%5D)">Surface modification of polyimide fibers for high-performance composite by using oxygen plasma and silane coupling agent treatment.</a> Textile Research Journal. 92 (23-24), 4899-4911 (2022).</li>
<li>Shakeri, A., Khan, S., Didar, T. F. Conventional and emerging strategies for the fabrication and functionalization of PDMS-based microfluidic devices. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aShakeri%2C+A+%22Lab+on+a+Chip%22">Lab on a Chip</a>. 21 (16), 3053-3075 (2021).</li>
<li>Borók, A., Kristóf, L., Attila, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PDMS+bonding+technologies+for+microfluidic+applications%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Biosensors%22%5BJournal%5D)">PDMS bonding technologies for microfluidic applications: A review.</a> Biosensors. 11 (8), 292(2021).</li>
<li>Tang, L., Nae, Y. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+facile+route+for+irreversible+bonding+of+plastic-PDMS+hybrid+microdevices+at+room+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">A facile route for irreversible bonding of plastic-PDMS hybrid microdevices at room temperature.</a> Lab on a Chip. 10, 1274-1280 (2010).</li>
<li>Young, A. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simple+design+for+membrane-free+microphysiological+systems+to+model+the+blood-tissue+barriers%5BTitle%5D)+AND+%22Organs-on-a-Chip%22%5BJournal%5D)">Simple design for membrane-free microphysiological systems to model the blood-tissue barriers.</a> Organs-on-a-Chip. 5, 100032(2023).</li>
</ol>

Autorzy nie mają konfliktu interesów.

Protokół uszczelniania chipów, który tutaj przedstawiamy, stanowi nowy sposób wytwarzania wodoodpornych uszczelnień membranowych PDMS, które są skuteczne do długotrwałej hodowli pod przepływem, mogą być produkowane przy użyciu ograniczonego sprzętu i nie wymagają specjalistycznych umiejętności. Pokazujemy procedurę produkcji płytek chipowych z membranami (PET, PC, ECM) przywiązanymi do powierzchni za pomocą zaprawy silikonowej oraz pokazujemy, że szybkie zastosowanie próżni ułatwia penetrację PDMS do porów i powierzchni plastikowych membran. Pokazujemy również, że powstałe odłamki są dobrze szczelne i zdolne do szerokiego zakresu zastosowań hodowlanych.
Istnieje kilka różnych sposobów podejścia do wiązania PDMS z plastikiem, co jest powszechną strategią wiązania ze względu na korzystne właściwości hodowli komórkowych PDMS, takie jak przepuszczalność gazów lub wzorcowość, oraz błony plastikowe dla żywotności hodowli komórkowej7. Należą do nich aktywacja powierzchniowa za pomocą plazmyO2 , korony lub ozonu, co ułatwia tworzenie wiązań kowalencyjnech między silikonem a szkłem20. W przeciwnym razie stosuje się techniki chemicznego klejenia z wykorzystaniem organosilanów, takich jak APTES ((3-aminopropyl)trietoksisilan) lub MPTMS ((3-merkaptopropyl)trimometoksysilan), aby funkcjonalnizować powierzchnię obu materiałów poprzez dodanie grupreaktywnych 21. Alternatywnie, podłoża z PDMS i plastiku można klejić metodą klejącą z użyciem epoksydu lub innych klejów22. Przedstawiamy hybrydę między aktywacją powierzchniową a chemicznym klejeniem, z wykorzystaniem porowatych membran i próżni, aby uzyskać fizyczne połączenie przez membranę, które może być połączone wyłącznie poprzez aktywację powierzchni plazmyO2 . Poprzez przerzedzenie PDMS toluenem pozwala na inwazję PDMS przez pory membrany pod próżnią, co pozwala na kowalenencyjne wiązanie różnych membran poprzez wiązania PDMS-PDMS na połówkach układu scalonego i błonie osadzonej w moździe. Tworząc fizyczną sieć silikonową przez te pory, unikamy potrzeby obróbki chemicznej powierzchni lub ciepła i ciśnienia zapewnianego przez gorącą maszynę tłoczącą, która często wspomaga te techniki23.
W obecnym badaniu dostępny jest duży, dwukomorowy układ scalony (Plik Uzupełniający 1), który może pełnić różne funkcje. Po drugie, układ zdolny do cyklicznego rozciągnięcia poziomego (Plik Uzupełniający 2). Urządzenia te działają jako kanały powietrzne na chipie, a model może być również używany jako gut-on-chip, jak pokazanowcześniej 13. Przede wszystkim dostępny jest przewodnik krok po kroku z różnymi opcjami produkcji form, przygotowania membran i konstrukcji wiórów, które można zastosować do kolejnych, nowatorskich platform chipowych zgodnie z oczekiwanymi zastosowaniami badaczy. Zaleca się użycie piekarnika plazmowegoO2 do ostatecznego uszczelnienia. Niemniej jednak, ręczne urządzenie plazmowe lub ręczna kompresja moździerzem PDMS również okazały się skuteczne w tym etapie24. W tym protokole dotyczącym procedury uszczelniania podkreślono kluczowe przeszkody i specyfikacje na każdym punkcie. Należą do nich możliwość wstępnego pokrycia membran, znaczenie natychmiastowego użycia zaprawy PDMS/toluenowej, zaprawa, aby zaprawa nie trafiła do obszaru hodowli oraz jak istotne jest, aby membrana nie ruszała się po połączeniu z zaprawą.
Odtwarzanie tej procedury pieczęciowej było wielokrotnie wykonywane przez badaczy na podstawie pisemnego protokołu; Do pomyślnego zapieczętowania przy drugiej próbie konieczne były tylko następujące wyjaśnienia. W przypadku wystąpienia wycieków podczas testów obciążeniowych lub przedłużonej hodowli komórkowej można rozważyć kilka opcji. Po pierwsze, badacz powinien upewnić się, że zaprawa jest świeżo wykonana z cieczy PDMS, która nie zaczęła się utwardzać i jest dokładnie wymieszana z toluenem. Niska lepkość zaprawy pozwala na powstanie cienkiej, gładkiej warstwy, która może przenikać do porów membrany podczas odkurzania powietrza. Po drugie, należy nałożyć tyle zaprawy, aby pokryć cały dół, a górę membrany – zbyt duża ilość powoduje jej przeciek do miejsca hodowli podczas kompresji, natomiast zbyt mała ilość pozostawi szczeliny umożliwiające przeciek między komorami. Po trzecie, membrany muszą być płaskie przed i w trakcie mocowania. Wreszcie, mimo ręcznego wysiłku, odpryski muszą pozostać w dużej mierze wolne od brudu, aby zapewnić całkowite połączenie końcowe, dlatego szybka i czysta praca jest niezbędna.
Chociaż w tym artykule pokazano przyczepność trzech różnych typów błon porowatych, nie można przewidzieć funkcji tej metody dla innych błon. Wynika to z faktu, że różne odporności chemiczne na toluen, a także inne gęstości i rozmiary porów, wpływają na efekt tego procesu uszczelniania. Pokazamy jednak pierwsze w pełni rozciągliwe wiązanie błonowe oparte na ECM, co sugeruje dużą wszechstronność protokołu. Jednak spójność wydajności rozciągania nie została wiarygodnie sprawdzona, ponieważ różne obszary błony podstawnej, narządy i źródła powodują różnice mechaniczne. Dodatkowo, żywotność komórek w błonach ECM również jest podatna na zmiany w czasie, zarówno w hodowli, jak i w magazynowaniu19. Chociaż ta procedura działa dla różnych membran i układów chipów, wymaga ręcznego malowania zaprawy, aby była skuteczna, co zajmuje stosunkowo mało czasu, ale jest skuteczniejsze w przypadku modeli na większą skalę, takich jak te, które dostarczamy. Wreszcie, podczas gdy proces wiązania membrany wymaga jedynie PDMS, toluenu, membrany i komory próżniowej, ostateczne uszczelnienie chipu zależy od zastosowania plazmyO2 , która nie jest powszechnie dostępna.
Pomimo ograniczeń, dostarczony protokół jest nowatorski i nie wymaga specjalistycznych umiejętności, by do niego podejść. Z naszej wiedzy, produkcja sieci silikonowych przez pory membrany poprzez odkurzanie zaprawy PDMS o niskiej lepkości jest pierwszym tego typu. W przeciwieństwie do innych chemicznych lub mechanicznych mostów funkcjonalnych między różnymi materiałami leżącymi u podstaw układu funkcjonalnego, to rozwiązanie jest możliwe w większości środowisk laboratoryjnych.

Urządzenia organ-on-chip stają się fundamentem badań biomedycznych, a w laboratoriachna całym świecie rozwijane jest szeroki wachlarz modeli komercyjnych i otwartych 1. W miarę jak modele te stają się kluczową częścią badań, zastępując tradycyjne statyczne modele plastikowe i zwierzęce 2,3, coraz ważniejsze jest, aby były łatwo dostępne i dostępne dla badaczy o różnych środowiskach na całym świecie. Kluczową częścią tego jest dostępność realizacji indywidualnego, małopartiowego rozwoju, niezależnego od nakładów i kosztów produkcji4, zwłaszcza w modelach niekomercyjnych lub akademickich1.
Jednym z największych wyzwań w technologiach On-Chip jest zapewnienie bezpiecznego uszczelnienia chipów bez wycieków podczas przepływu. Niedawny przegląd testów nieszczelności w urządzeniach chipowych wskazał wyciek między komorami lub do środowiska jako główny sposób awarii modelowych i eksperymentalnych, zarówno w przemyśle, jak i w środowisku akademickim 5,6. Istnieje wiele powodów niepowodzenia w uzyskaniu skutecznego uszczelnienia: małe wymiary urządzeń, przepływ i ciśnienie, a przede wszystkim fakt, że urządzenia te składają się z różnych materiałów, uszczelnionych warstwami i połączonych różnymi procesami6. Zakres różnych materiałów wykorzystywanych jako membrany hodowlane w platformach chipowych jest tak szeroki, jak zakres ich zastosowań, w tym polietylen-tereftalan (PET), poliwęglan (PC), PDMS oraz membrany ECM1. W związku z tym istnieje wiele różnych procedur i metod leczenia łączenia tych różnych materiałów z gotowymi urządzeniami. Procedury te obejmują kompresję klejem/PDMS, plazmową chemię silanową, funkcjonalizację chemiczną struktur, elektrospining oraz wiązanie rozpuszczalników parowanych, w zależności od materiałów użytych w modelu7. Fakt, że te procesy wymagają różnych umiejętności i środowisk laboratoryjnych, nakłada pewne ograniczenia na akademicką dostępność badań na chipie. Zidentyfikowano, że podczas gdy koszty i ograniczenia związane z korzystaniem z systemów komercyjnych ograniczają dostęp akademicki, długotrwałe, wieloetapowe procesy budowy chipów i wymaganego sprzętu ograniczają ich samodzielny rozwój akademicki 1,8,9. Na czele tych badań jednym z obecnych problemów jest standaryzacja i walidacja modeli pod kątem ich powtarzalności10,11. Jednak dla wielu laboratoriów, które próbują rozpocząć rozwój układów scalonych, wciąż istnieje luka w osiągnięciu tego punktu, aby odpowiedzieć na konkretne pytania badawcze, zastąpić pracę na zwierzętach i pracować w modelach bardziej istotnych biologicznie12.
W tym artykule przedstawiamy proces uszczelniania chip sealing, który wymaga jedynie umiejętności i sprzętu dostępnego w większości środowisk badawczych. Procedura ta pozwala uzyskać wodoodporne interfejsy PDMS chip-membrana dla trzech różnych materiałów membranowych. Proces ten wymaga jedynie ograniczonego czasu pracy aktywnej, może być realizowany w środowiskach laboratoryjnych bez układów scalonych i może być skalowany od produkcji małych do średnich partii chipów.
Przedstawiony proces uszczelniania może być wykonany za pomocą porowatych membran plastikowych lub ECM; Przykładowe układy scalone są zbudowane zgodnie z tą procedurą i mogą być stosowane jako urządzenia do posiadania dróg powietrznych z ekspozycją na powietrze. Procedura ta może być stosowana w innych podobnych urządzeniach, pod warunkiem, że błony zawierają pory, które są niezbędne do zabiegu. Główne zastosowanie dostarczonych chipów to hodowla ALI oraz komórki nabłonkowe dróg oddechowych, ale mogą być stosowane także w innych zastosowaniach oraz modelach współhodowli z komórkami mezenchymalnymi lub jelitowymi, na przykład 8,13. Pierwszym dostarczonym chipem jest standardowy układ dróg oddechowych na chipie z dużą powierzchnią hodowli (92mm2) z dwoma komorami hodowlanymi, w tym komorą wierzchołową do ekspozycji powietrza, oddzieloną przez porowatą błonę od komory podstawowej zawierającej podłoże oraz opcjonalnie inny typ komórek hodowlanych pod wodą (np. fibroblasty, komórki śródbłonka). W zastosowaniach ALI kluczowe jest, aby komórki z zasiewem wierzchołkowym były w stanie utrzymać szczelną barierę, zapobiegającą przeciekowi medium do kanału górnego. Drugi chip ma tę samą konstrukcję co pierwszy, z dwoma dodatkowymi komorami po obu stronach membrany, tutaj z wykorzystaniem ECM wieprzowego, aby ułatwić rozciąganie membrany hodowli poprzez zastosowanie podciśnienia, imitując rozciąganie naturalnych dróg oddechowych.
Nasz proces uszczelniania łączy kilka elementów z dziedziny rozwoju układów PDMS z dodatkiem nowych warunków, które są dwojakie. Po pierwsze, szybkie zastosowanie próżni do zaprawy PDMS rozcieńczonej toluenem, która zapobiega chemicznemu atakowi toluenu na błony, sprzyja przenikaniu silikonu do porów lub powierzchni membrany oraz prowadzi do powstania cienkiej, odpornej na przemieszczenie powierzchni. Toluen powoduje pęcznienie i deformację powierzchni PDMS, ale w wysokim stężeniu działa jak rozpuszczalnik, stąd jego zastosowanie do rozcieńczania ciekłych PDMS w tej procedurze. W przypadku tworzyw sztucznych, takich jak membrany PC i PET użyte tutaj, toluen powoduje zniekształcenia i pękanie naprężeniowe, jeśli nie zostanie szybko usunięty. Niezbędne jest, aby przy ręcznym nakładaniu zaprawy stosować ją tylko na ścianę gotowej połowy wióra i nigdy nie dostać się jej do obszaru hodowli, ponieważ zablokuje to pory błon hodowlanych i powoduje powstawanie PDMS, które spowodują zakłócenia i zmiany w zdolności hodowli komórkowej. Po drugie, utwardzanie zaprawy PDMS w temperaturze pokojowej (RT) przez 72 godziny zapobiega przesunięciu membrany zarówno od części chip-half, jak i zaprawy, co może nastąpić, gdy materiały kurczą się do różnych stopni po rozszerzaniu termicznym.
Oferujemy dwa projekty form do wiórów, które można wykonać za pomocą drukarki 3D lub mikro-frezarki (jak opisano w Pliku Uzupełniającym 1, Plik Uzupełniający 2), a także metodę tworzenia cienkiej zaprawy z PDMS i toluenu14. Zastosowanie tej metody umożliwia uszczelnianie komercyjnych membran plastikowych (PET, PC) wewnątrz urządzenia. Dodatkowo przetestowaliśmy zakres zastosowań tego procesu, tworząc ten sam układ z wieprzową natywną membraną ECM, aby uzyskać biologiczny układ o zdolności cyklicznego rozciągania. Ponieważ Organ-on-Chips mają odwzorować fizjologiczne właściwości środowiska in vivo , Air-on-Chips, które mają zdolność wytwarzania sił mechanicznych doświadczanych przez ciało podczas oddychania, takich jak naprężenia ścinające od przepływającego powietrza czy mechaniczny krajobraz zwężających się dróg oddechowych, są wysoce istotne biologicznie16. Błona stosowana składa się z błony bazalnej, lamina propria, a także kolagenu, lamininy i innych otaczających białek macierzowych. Z naszej wiedzy jest to pierwszy natywny układ bazowy oparty na błonie podstawowej oraz pierwszy z możliwością rozciągania, co ułatwia naśladowanie mechanicznego obciążenia np. podczas oddychania na membranie ECM15 z niesilikonu. To nowatorskie zastosowanie podkreśla funkcję naszej procedury uszczelniania z użyciem plastiku i ECM. Na koniec przedstawiamy zastosowanie tej procedury uszczelniania chipów i membran jako Airway-on-Chip, który może być używany do hodowli komórek ALI8.

<table><tbody><tr><td>2mL strzykawka o szerokim nosze</td><td>BD Emereld</td><td>307727</td><td></td></tr><tr><td>Dziurcz biopsyjne 2 mm</td><td>KAI medical</td><td>BP-20F</td><td></td></tr><tr><td>Linia komórkowa Calu-3</td><td>ATCC</td><td>HTB-55</td><td>RRID:&nbsp; CVCL_0609</td></tr><tr><td>HBSS (Zrównoważony Roztwór Soli Hanksa)</td><td>Gibco</td><td>14170112</td><td></td></tr><tr><td>O2 Piekarnik plazmowy</td><td>Harrick Plasma</td><td>PDC-002</td><td></td></tr><tr><td>Membrany hodowli komórek z trawionym śladem PC</td><td>ipCELLCULTURE</td><td>1000M25/620N403/47</td><td></td></tr><tr><td>Membrany hodowli komórek trawionych przez tor PET</td><td>ipCELLCULTURE</td><td>2000M23/610N403/47</td><td></td></tr><tr><td>Polidimetylosiloksan/Sylgard 184 Eslastomer krzemowy i środek utwardzający</td><td>Dow Corning</td><td>DOWC25100445</td><td></td></tr><tr><td>Polimetakrylan metylometylowy (8mm)</td><td>Colltec</td><td>Nie ma</td><td></td></tr><tr><td>Standardowa żywica fotopolimerowa (szara)(1kg)</td><td>Elegoo</td><td>Nie ma</td><td></td></tr><tr><td>Toluen</td><td>Merck&nbsp;</td><td>1,08,325</td><td></td></tr><tr><td>Komora próżniowa</td><td>FisherScientific</td><td>12080253</td><td></td></tr></tbody></table>

dostępna procedura uszczelniania silikonu chip-to-membrana dla elastycznego i niezawodnego łączenia

Accessible Silicone Chip-to-Membrane Sealing Procedure for Flexible, Reliable Bonding

Platformy organ-on-chip to szybko rozwijający się aspekt badań biomedycznych. Rozwój tej dziedziny przyniósł szereg różnych materiałów i metodologii ich konstrukcji i zastosowań. Chociaż liczba różnych urządzeń – zarówno komercyjnych, jak i rozwijanych w środowisku akademickim – stale rośnie, dla nowych badaczy wchodzących w dziedzinę organ-on-chip zwykle pozostaje do podjęcia duży krok do podjęcia. Jednym z kluczowych zagadnień zarówno w nowatorskich, jak i bieżących technologiach układów scalonych pozostaje zapewnienie bezpiecznego i wolnego od wycieku uszczelnienia urządzeń chipowych. W tym artykule przedstawiamy nową ścieżkę rozwoju chipów, prezentując proces uszczelniania chipów, który zapewnia niezawodne, szczelne połączenia między silikonowymi chipami a trzema membranami hodowlanymi z różnych materiałów. Przedstawiona procedura jest dostępna dla rozwoju nowych układów scalonych przy ograniczonych materiałach wejściowych i zapewnia interfejs powietrze-ciecz (ALI) Organ-on-Chip. Te chipy przeznaczone są do hodowli komórek podawanych przez porowatą błonę i wierzchołkowo wystawionych na powietrze, na przykład w Gut-, Skin- lub, jak w przypadku przedstawionym tutaj, Airway-on-chip. Oferujemy dwa różne projekty form 3D, pokazujące ich wiązanie z komercyjnie dostępnymi plastikowymi membranami oraz rusztowaniami z macierzą zewnątrzkomórkową (ECM) dla świń. Ten Airway-on-Chip można wyprodukować we własnym zakresie; przedstawiono tutaj różne przeszkody, które można napotkać, oraz pokaz ich wcześniejszego zastosowania jako Airway-on-Chip. Nowa procedura uszczelniania polega na próżnieniu zaprawy polidimetylosiloksanu (PDMS) rozcieńczonej toluenem w celu usunięcia toluenu, co prowadzi do powstania cienkiej i mocnej powłoki silikonowej osadzonej w porowatej powierzchni plastiku lub natywnej membrany ECM. Drugą nowością tej procedury jest utwardzanie zaprawy PDMS w temperaturze pokojowej, aby zapobiec uszkodzeniu membran spowodowanych różnym rozszerzaniem cieplnym w materiałach uszczelnianych razem. Prowadzi to do szeroko stosowalnej techniki wiązania testowanych materiałów, tworząc wielokomorowe układy PDMS z membranami hodowli wewnętrznych.

Nowy protokół uszczelniający do produkcji wodoodpornych uszczelek silikonowych dla membran urządzeń z układem polidimetylosiloksanu (PDMS). Przeznaczony do laboratoriów do tworzenia modeli chipów oraz rozwoju małych platform chipowych. Demonstrujemy protokół przy użyciu plastikowych i natywnych błon tkankowych. Procedura ta wymaga jedynie PDMS, toluenu, formy, membrany i komory próżniowej.

Dostępna procedura uszczelniania silikonu chip-to-membrana dla elastycznego i niezawodnego łączenia

Organ-on-Chip platforms are a rapidly growing aspect of biomedical research. The expansion of this field has produced a range of different materials and ...

Naszym celem jest wypełnienie luki w projektowaniu organ-on-chip, oferując nową procedurę uszczelniania dla urządzeń PDMS z porowatą membraną. Obecnie uszczelnianie odłamkowe jest wyzwaniem, ale nasz proces wymusza silikon przenikanie przez pory membrany, co oznacza, że mamy do czynienia wyłącznie z wiązaniem silikonowo-silikonowym. Jeśli błona jest porowata, na przykład w przypadku płuc lub jelit na chipie, potrzebne są tylko PDMS, toluen i próżnia.Na początek dokładnie wymieszaj płynną bazę PDMS z środkiem utwardzającym w proporcji 10 do 1. Używając komory próżniowej, odparuj mieszaninę, aż wszystkie pęcherzyki powietrza zostaną usunięte. Używając strzykawki z szeroką dyszą, napełnij wcześniej przygotowane formy odgazowaną mieszaniną PDMS.Włóż wypełnione formy do komory próżniowej i odgazuj przez około 10 minut, aż wszystkie pęcherzyki zostaną usunięte. Używając suchego piekarnika, utwardzaj formy przez dwie godziny w temperaturze 65 stopni Celsjusza. Po utwardzeniu usuń solidne połówki wiórów z form skalpelem.Przytnij obróbkę blacharską na krawędziach każdej części wióra. Następnie użyj dziurkarza biopsyjnego, aby dodać cztery wloty do górnej części komory na każdym końcu komory oraz na dwóch sąsiednich pierścieniach, wskazując lokalizacje dolnych wlotów komory. Umieść szablon wydrukowany w 3D na membranie PET lub PC.Używając skalpela, wytnij membranę na kształt, mocno trzymając szablon na miejscu. Alternatywnie przygotuj wyekstrahowaną membranę ECM i odwodnij ją. Połóż szablon na membranie i wytnij go na kształt, mocno trzymając szablon na miejscu.Noś okulary ochronne i rękawiczki nitrylowe. Wymieszaj ciekły PDMS z toluenem w proporcji 7 do 5, aby przygotować zaprawę. Używając strzykawki z szeroką dyszą, dokładnie wymieszaj, strzykawając w górę i w dół, aż uzyskasz równowagę.Wszystkie materiały laboratoryjne używane do obsługi toluenu umieść w okapie na 24 godziny, aby umożliwić odparowanie. Materiały utylizuj w zatwierdzonych i oznaczonych pojemnikach za pośrednictwem specjalistycznych usług odpadów. Teraz użyj końcówki pipety, aby szybko nałożyć przygotowany zaprawę PDMS na powierzchnię połowy chipu, gdzie zostanie umieszczona membrana.Używając czystych kleszczy, trzymaj przygotowaną błonę na jednym końcu. Umieść końcówkę membrany na mokrej zaprawie we właściwym miejscu na wiórze i pozwól jej opaść na miejsce. Delikatnie przytrzymaj błonę na miejscu.Ponownie nałóż zaprawę PDMS na wierzch membrany, oddalając się od komory przy każdym ruchu, aby usunąć pęcherzyki i zabezpieczyć membranę bez zmiany jej położenia. Po aplikacji zaprawy natychmiast umieść połówki wiórów otoczonych błoną w komorze próżniowej i utwardz je w temperaturze pokojowej pod próżnią 25-milibarową przez 72 godziny. Włącz pompę próżniową, modulator ciśnienia i piekarnik plazmowy.Ustaw ciśnienie w komorze na 320 milibarów. Następnie umieszczam w środku zarówno połowę chipu otoczonego błoną, jak i drugą połowę chipu na 30 sekund obróbki plazmą tlenową. Po wyjęciu wiórów z komory próżniowej szybko dociskaj obie połówki pod lekkim naciskiem ręki, aby zakończyć montaż wióra.Zaprawa PDMS barwiona czerwienią nilową została użyta do wizualizacji przenikania zaprawy ciekłej do 0,4-mikrometrowych porów membran PET i PC podczas próżniowego pakowania w temperaturze pokojowej. Obrazowanie pod mikroskopem świetlnym wykazało, że silikon skutecznie wniknął w pory i cienko pokrył powierzchnię. Podstawne rusztowania matrycy z błoną bazalną również skutecznie wiązały się wewnątrz urządzenia chipowego, co pokazuje szeroką skuteczność tej procedury w osiąganiu silnego, elastycznego wiązania na różnych typach błon.Test integralności błony macierzy zewnątrzkomórkowej wykazał, że błona wytrzymała jeden milimetr cyklicznego rozciągnięcia poziomego wywołanego próżnią przez noc. Aby zweryfikować wydajność układu jako układu drog powietrznych na chipie do hodowli komórek na styku powietrze-ciecz, hodowano komórki nabłonkowe płuc Calu-3 w ludzkim płucach do połączenia i ekspozycji powietrza w urządzeniu. Po 10 dniach ekspozycji na powietrze wierzchołkowe komórki różnicowały się w komórki produkujące śluz, co potwierdza barwienie błękitu alcjańskiego.Gdy komórki nabłonkowe są współhodowane z fibroblastami na błonie macierzy zewnątrzkomórkowej, komórki nabłonkowe tworzą konfluentną monowarstwę po wewnętrznej stronie, podczas gdy fibroblasty są rozmieszczone rzadziej na zewnętrznej powierzchni i zachowują morfologię przypominającą wrzeciono. Procedura ta ułatwia produkcję urządzeń organ-on-chip w większości środowisk działających w żywych środowiskach. Jest dostępny zarówno dla nowych deweloperów, jak i dla laboratoriów o niższych dochodach.Komórki nabłonkowe mogą być hodowane w urządzeniu na granicy powietrze-ciecz, współhodowane z innymi typami komórek, a ich integralność bariery łatwie badana.

accessible-silicone-chip-to-membrane-sealing-procedure-for-flexible

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Prezentujemy protokoły wytwarzania i automatyzacji macierzy mikrozaworów opartych na elastomerowym polidimetylosiloksanie (PDMS), które nie wymagają dodatkowej energii do zamknięcia i charakteryzują się precyzyjnymi objętościami zdefiniowanymi fotolitograficznie. Przedstawiono równoległy mieszalnik o objętości subnanolitrowej oraz zintegrowany mikrofluidyczny system perfuzyjny.

Chip mikrofluidyczny sterowany macierzami elastomerowych mikrozaworów

W tym artykule prezentujemy mikroprzepływowy chip do analizy pojedynczych komórek. Umożliwia ilościowe oznaczanie wewnątrzkomórkowych białek, enzymów, kofaktorów i drugich przekaźników za pomocą testów fluorescencyjnych lub testów immunologicznych.

Mikroprzepływowy chip do wszechstronnej analizy chemicznej pojedynczych komórek

Opisano metodę trwałego łączenia dwóch płytek krzemowych w celu uzyskania jednolitej obudowy. Obejmuje to przygotowanie płytek, czyszczenie, klejenie RT i procesy wyżarzania. Powstałe połączone płytki (komórki) mają jednorodność obudowy ~1%1,2. Uzyskana geometria pozwala na pomiary zamkniętych cieczy i gazów.

Wytwarzanie jednolitych wnęk w nanoskali za pomocą bezpośredniego łączenia płytek krzemowych

Opisano mikrofabrykowane urządzenie z zamykanymi komorami reakcyjnymi o objętości femtolitrów. Raport ten zawiera protokół uszczelniania bezkomórkowych reagentów syntezy białek w tych komorach w celu zrozumienia roli stłoczenia i uwięzienia w ekspresji genów.

Zamykane matryce komór femtolitrowych dla biologii bezkomórkowej

Ten artykuł przedstawia metody wytwarzania i charakteryzowania konformalnego, podobnego do skóry systemu elektronicznego oraz protokoły do wykorzystania w zastosowaniach klinicznych, szczególnie w leczeniu ran skórnych.

Wytwarzanie i charakterystyka konforemnego, przypominającego skórę elektronicznego systemu do ilościowego leczenia ran skórnych

Ten manuskrypt pokazuje proces produkcji miękkich siłowników z elastomeru dielektrycznego opartych na membranach silikonowych. Szczegółowo przedstawiono trzy kluczowe etapy produkcji: odlewanie łopatek z cienkich membran silikonowych; tampodruk elektrod zgodnych z wymaganiami; i montaż wszystkich komponentów.

Proces wytwarzania siłowników z elastomeru dielektrycznego na bazie silikonu

Solvent bonding to prosta i wszechstronna metoda wytwarzania termoplastycznych urządzeń mikroprzepływowych o wysokiej jakości wiązaniach. Opisujemy protokół uzyskiwania silnych, optycznie czystych wiązań w urządzeniach mikroprzepływowych PMMA i COP, które zachowują szczegóły mikrofunkcji, poprzez rozsądne połączenie ciśnienia, temperatury, odpowiedniego rozpuszczalnika i geometrii urządzenia.

Klejenie rozpuszczalnikowe do produkcji urządzeń mikroprzepływowych z PMMA i COP

Kanał mikroprzepływowy z odkształcalnymi ściankami bocznymi oferuje kontrolę przepływu, obsługę cząstek, dostosowywanie wymiarów kanału i inne rekonfiguracje podczas użytkowania. Opisujemy metodę wytwarzania kanału mikroprzepływowego ze ściankami bocznymi wykonanymi z układu pinów, który umożliwia zmianę ich kształtu.

Rekonfigurowalny kanał mikroprzepływowy z dyskretnymi ściankami bocznymi

Przedstawiono protokół procesu produkcji polimerowych cienkowarstwowych struktur kompozytowych o różnych modułach lub grubościach Younga. Folie są produkowane do zaawansowanych badań nad kulturami komórkowymi lub jako kleje do skóry.

Cienkowarstwowe kompozytowe elastomery krzemowe do hodowli komórkowych i zastosowań skórnych: produkcja i charakterystyka

Tutaj prezentujemy protokół, który opisuje wytwarzanie rozciągliwych, dwukanałowych, mikroprzepływowych urządzeń do hodowli komórek na poziomie narządów do rekapitulacji funkcjonalności na poziomie narządów in vitro.

Skalowalna produkcja rozciągliwych, dwukanałowych, mikroprzepływowych układów narządowych

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

Poznaj dostępną metodę uszczelniania chipów PDMS z porowatymi membranami przy użyciu zaprawy silikonowej i próżni. Technika umożliwia niezawodne hodowle ALI dla modeli Organ-on-Chip.

Dostępna procedura uszczelniania silikonu chip-to-membrana dla elastycznego i niezawodnego łączenia

Przeglądaj więcej filmów