Métodos de embalagem de prototipagem microfluídica rápida e de baixo custo de alto rendimento

Resumo

Neste artigo, descrevemos diferentes técnicas para plataformas de prototipagem rápida microfluídica. As técnicas propostas são baseadas em epóxis sensíveis ao ultravioleta (UV) e de cura por temperatura, tubos à base de polidimetilsiloxano (PDMS), colagem de fios e filmes adesivos anisotrópicos. Os procedimentos de montagem apresentados são desenvolvidos tanto para dispositivos de uso único quanto para sistemas microfluídicos reutilizáveis.

Resumo

Neste trabalho, são apresentadas 3 técnicas diferentes de embalagem e montagem. Eles podem ser classificados em duas categorias: uso único e técnicas de embalagem reutilizáveis.

A técnica de embalagem de uso único emprega epóxis à base de UV e cura por temperatura para conectar microtubos a orifícios de acesso, ligação de fios para conexões de circuitos integrados e epóxi de prata para conexões elétricas. Este método é baseado em uma técnica de montagem robusta que pode suportar uma pressão relativamente alta próxima a 1 psi e não precisa de nenhum suporte para fortalecer a arquitetura microfluídica.

As técnicas de embalagem reutilizáveis consistem em interconectores de microtubos baseados em PDMS e filmes adesivos anisotrópicos para conexões elétricas. Esses dispositivos são mais sensíveis e frágeis. Consequentemente, o suporte de acrílico é adicionado à estrutura microfluídica para melhorar o contato elétrico quando filmes adesivos anisotrópicos são usados e também para fortalecer a arquitetura microfluídica. Além disso, é necessário um micromanipulador para manter os tubos enquanto usa uma fina camada de PDMS para conectá-los aos orifícios de acesso. Diferentes espessuras de camada PDMS, variando de 0,45 a 3 mm, são testadas para comparar as melhores taxas de aderência versus injeção. As taxas de injeção aplicadas variam de 50-300 μl/h para camadas de PDMS de 0,45-3 mm, respectivamente. Essas técnicas são aplicáveis principalmente para aplicações de baixa pressão. No entanto, eles podem ser estendidos para os de alta pressão através do processo plasma-oxigênio para selar permanentemente o PDMS em substratos de vidro. A principal vantagem dessa técnica, além de ser reutilizável, consiste em manter o dispositivo observável quando o comprimento do microcanal é muito curto (na faixa de 3 mm ou menos).

Introdução

Progressos recentes na microfabricação levaram a dispositivos microfluídicos mais complexos, incluindo um grande número de eletrodos e diferentes tipos de algoritmos de controle. No entanto, esses avanços destacaram novos desafios nas embalagens. Além disso, o Lab-on-Chip (LoC) é um conceito multidisciplinar onde dispositivos microfluídicos, sistemas microeletromecânicos (MEMS), chips microeletrônicos entre outras partes são conectados entre si. Consequentemente, é impossível desenvolver um processo de embalagem sem considerar diferentes restrições dos componentes da LoC, como sensibilidade e proteção dos circuitos microeletrônicos, tubulação e aspectos mecânicos. Alé....

Protocolo

1. Interconector removível baseado em PDMS para aplicações microfluídicas de baixa pressão^15-16

1. Preparação
   Esta seção descreve as diferentes etapas para preparar o vidro e o PDMS para produzir o interconector.
   1. Prepare o PDMS: Misture o PDMS e o agente de cura com a proporção (10:1).
   2. Certifique-se de que a temperatura do forno esteja estabilizada a uma temperatura constante de 80 °C. Dependendo do forno, use um dispositivo de medição para detectar a temperatura do forno e, em seguida, monitore-o manualmente.
   3. Limpe completamente a placa de Petri com etanol.
   4. Limpe a superfície dos....

Resultados

Figura 3 ilustra um esquema detalhado da técnica de encapsulamento proposta. A solução de encapsulamento foi testada com várias espessuras e tamanhos de PDMS para caracterizar um processo de encapsulamento transparente e eficiente para microssistemas híbridos de microeletrônica/microfluídica, conforme mostrado nas Figuras 4 e 5. As dimensões da camada projetada de interconector de PDMS são 6 mm x 6 mm, sendo utilizada para conectar dois orifícios de acesso. No entanto, c.......

Discussão

O interconector PDMS destina-se a aplicações de baixa pressão, deve-se evitar o vazamento de líquido no orifício de acesso do chip quando o interconector PDMS é posteriormente colocado no orifício de acesso. Portanto, a espessura recomendada do PDMS é inferior a 2 mm. Uma espessura maior pode induzir uma adesão fraca do PDMS à superfície do chip microfluídico e não é recomendada. Um teste sem sucesso foi feito usando uma espessura de 4 mm. Este trabalho tem como foco a aderência do interconector PDMS ao vidro enquanto as.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Epóxi 731	Epotek	731
PDMS	Dow Corning	SYLGARD 184
UV Epóxi	Epotek	OG159
Microbomba	Harvard Aparelho	PHD Ultra
PCB	Circuitos
Plexiglass	Ecole Polytechnique
Adesivo condutor filme plástico	3M	9703

Avançados