Criação de Sub-50 nm nanofluidic Junções em PDMS Microfluidic Chip via processo de automontagem de coloidal Particles

Resumo

Propomos uma técnica simples de automontagem de nanopartículas coloidais de sílica para criar uma junção nanofluídica entre dois microcanais em polidimetilsiloxano (PDMS). Usando esta técnica, uma membrana de grânulo nanoporosa com um tamanho de poro de até ~ 45 nm foi construída dentro de um microcanal e aplicada à pré-concentração eletrocinética de amostras de DNA.

Resumo

Polidimetilsiloxano (PDMS) é o material de construção predominante para tornar os dispositivos de microfluidos, devido à sua facilidade de moldagem e de ligação, bem como a sua transparência. Devido à suavidade do material de PDMS, no entanto, que é difícil de utilizar para a construção de nanocanais PDMS. Os canais tendem a entrar em colapso facilmente durante a ligação do plasma. Neste artigo, apresentamos um método de auto-montagem orientada por evaporação de nanopartículas de sílica coloidal para criar junções nanofluidic com sub-50 nm poros entre dois microcanais. A carga da superfície da junção nanofluidic de poros, bem como o tamanho é sintonizável simplesmente mudando a sílica coloidal e o tamanho do grânulo funcionalização de superfície exterior do dispositivo de microfluidos montados num frasco antes de o processo de auto-montagem. Utilizando o auto-montagem de nanopartículas com um tamanho de esfera de 300 nm, 500 nm e 900 nm, que era possível fabricar uma membrana porosa com um tamanho de poro de ~ 45 nM, ~ 75 nm e ~ 135 nm, respectivamente. sob elétricaal potencial, esta membrana iniciado polarização por concentração de íons (ICP) atuando nanoporous como uma membrana cátion-seletiva para concentrar DNA por ~ 1.700 vezes dentro de 15 min. Este processo de nanofabricação não litográfica abre uma nova oportunidade de construir uma junção nanofluidic sintonizável para o estudo de processos de transporte em nanoescala de íons e moléculas dentro de um chip microfluídico PDMS.

Introdução

Nanofluidics é uma área emergente de pesquisa de u TAS (Micro Systems Analysis total) para estudar os processos biológicos ou fenómenos de transporte de íons e moléculas na escala de comprimento de ¹⁰ janeiro - 10 fevereiro nm. Com o advento das ferramentas nanofluidic como nanocanais, processos de transporte de moléculas e íons podem ser monitorizados com uma precisão sem precedentes e manipulado, se necessário, através da exploração de recursos que estão disponíveis apenas nesta escala de comprimento para a separação e detecção. ^1,2 Um dos estas características em nanoescala característica é um elevado rácio de superfície d....

Protocolo

1. Preparação da sílica coloidal Bead Suspensões

1. Preparação de 300 nm e 500 nm de sílica suspensões grânulo
   1. Vortex a suspensão de pasta talão de sílica (10% w / v em água) durante 30 seg. para se obter uma suspensão homogénea. Pipetar um total de 600 ul da suspensão para um tubo de 1,5 mL e centrifuga-se que em 2600 xg durante 1 min.
   2. Substituir o sobrenadante com 400 ul de tampão de fosfato de sódio 1 mM (PB, pH 7,0).
   3. Suspender os grânulos de sílica para uma concentração final de 15% em solução de fosfato de sódio 1 mM, a pH 7,0 através de agitação em vórtice.
2. Funcionalizar a superfí....

Resultados

Um chip concentrador electrocinético PDMS em que contém uma junção nanofluidic auto-montados entre dois microcanais é mostrado na Figura 1A). O canal no meio do dispositivo é preenchido com uma solução de amostra de ADN e flanqueado por dois canais de solução tampão de cada lado por meio de um 50 um canal de largura de entrega talão (Figura 1B). A suspensão de sílica coloidal é levado para o canal de entrega grânulo imediatamente após a colagem do plasma.......

Discussão

Seguindo o esquema de design do dispositivo comum para estudar nanofluidics, que fabricou uma junção nanofluidic entre dois canais microfluídicos usando a auto-montagem orientada por evaporação de nanopartículas coloidais em vez de lithographically padronização uma matriz de nanocanais. Quando fluir as partículas coloidais para dentro do canal de entrega do grânulo, uma matriz de nanoarmadilhas com uma profundidade de 700 nm e uma largura de 2 m em ambos os lados do canal de distribuição de pérolas a uma largura total d.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Poli(Ácido Estirenossulfônico) Sal de Sódio	Policiências	08772
Solução de Poli(alilamina)	Sigma Aldrich	479144-5G
Microesfera de Sílica - 300 nm	Policiências	24321
Microesfera de Sílica - 500 nm	Policiências	24323
Sílica Microesfera Carboxil Funcional - 500 nm	Policiências	24753
Sílica Microesfera Amina Funcional - 500 nm	Policiências	24756
Sylgard 184 Kit de Elastômero de Silicone	Dow Corning
Triclorossilano	Sigma Aldrich	175552
Limpador Ultrassônico	Rotador de Tubo Branson	3510
	VWR	10136-084
Misturador de vórtice	WiseMix	VM-10
Microcentrífuga	VWR	Micro 1207
Limpador de plasma	Harrick Plasma	PDC-001-HP
Misturador PDMS	Thinky	ARE-250
Forno	Thermo Scientific	PR305220M
Microscópio	de EpifluorescênciaCâmera CCD Nikon	Eclipse Ti
	Andor	Clara
Platinum Electrodes	Alfa Aesar	43014
Source Meter	Multímetro Digital Keithley	2400
	Extech	410
Microscopia Vidro Slides	Thermo Scientific	2951-001
Tween 20	Merck Millipore	822184
Cloreto de sódio	Fisher Scientific	7646-14-5
Fosfato de sódio monobásico	Sigma Aldrich	71505
Fosfato de sódio dibásico	Sigma Aldrich	S3264
DNA	IDT		CAA CCG ATG CCA CAT CAT TAG CTA C
B-Ficoeritrina	Life Technologies	P-800
Sistema de dispersão de luz dinâmica para medição de potencial Zeta	Malvern	Zetasizer Nano S
Photoresist	Shipley	SPR700-1.0
Projeção	litografia Nikon	NSR2005i9
Íon Reativo	Etcher Materiais Aplicados	AME P5000
ICP profundo reativo íon gravador	STS	STS-6 "
Contato litografia	Electronic Visions	EV620
Photoresist Coater Desenvolvedor	SSI	SSI 150
Perfiladora de superfície sem contato	Wyko	NT 9800