Name: Fabricação e Visualização de Pontes Capilares em Geometria de Poros Cortados (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-01-09T13:45:00.000+00:00
Duration: 11 min 20 s
Description: Aprenda a fabricar e visualizar pontes capilares em geometria de poros cortados usando substratos de pilares PDMS. Este método permite controlar a separação entre pilares e estudar a dinâmica de fluidos confinados.

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Os autores agradecem o apoio da Fundação Nacional de Ciência sob o Grant No. CMMI-00748094 e onr n000141110629.

O texto do protocolo é dividido em três seções principais: 1) a fabricação dos pilares PDMS (polidimimetilsiloxano), 2) a funcionalidade dos topos dos pilares, e 3) a formação e caracterização das pontes capilares.
1. Fabricação dos Pilares PDMS
Esta seção detalha a fabricação dos pilares PDMS usando fundição de die com um molde de silício/SU-8.
<ol><li>
Fabricação de molde de silício/SU-8
	<ol>
<li>Coloque um 4 limpo em wafer de silício em uma placa Pyrex Petri.</li>
		<li>Prepare uma solução de ácido sulfúrico 4:1 (em volume) para peróxido de hidrogênio (piranha) em um béquer separado. Nota: É necessário extrema cautela na preparação e utilização da solução piranha. A reação é altamente exotérmica e luvas isoladas serão necessárias para lidar com béquers. Piranha reage violentamente com orgânicos. Deixe a solução de piranha esfriar à temperatura ambiente antes de descartar. Apenas prepare a solução suficiente necessária para submergir o wafer no prato.</li>
		<li>Despeje lentamente a solução de piranha no wafer de silício até ficar completamente submersa. Deixe descansar por 15 minutos.</li>
		<li>Retire o wafer da placa de Petri e enxágue sob um fluxo de: água deionizada (DI) por 2 min, etanol por 30 segundos, acetona por 30 segundos, depois seque com nitrogênio. Nota: Se os resíduos de acetona forem um problema, recomenda-se uma lavagem adicional com IPA</li>
		<li>Seque o wafer em uma placa quente a 150 °C por 15 min.</li>
		<li>Retire da placa quente e deixe esfriar até a temperatura ambiente.</li>
		<li>Gire o casaco SU-8 2002 na superfície do wafer por 40 segundos a 500 rpm.</li>
		<li>Gire o casaco SU-8 2050 no wafer com um programa de revestimento de giro de duas etapas. Passo 1: 40 segundos a 500 rpm. Passo 2: 1 min a 1.500 rpm.</li>
		<li>Retire o wafer do revestimento de giro e coloque em uma placa de aquecimento pré-aquecido (65 °C) por 10 minutos.</li>
		<li>Deixe esfriar até a temperatura ambiente, em seguida, coloque máscara sobre wafer.</li>
		<li>Coloque sob lâmpada ultravioleta e exponha por 30 segundos a 200 watts.</li>
		<li>Remova a máscara e coloque o wafer em uma placa de aquecimento pré-aquecido (95 °C) por 10 minutos.</li>
		<li>Coloque na solução SU-8 Developer e levemente agitar até que todo o SU-8 não exposto tenha sido removido. Em seguida, enxágue em um fluxo de álcool isopropílico por 30 segundos, seque com nitrogênio.</li>
		<li>Coloque em uma placa de aquecimento pré-aquecido (95 °C) por 30 min para uma última cobake.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Fundição de die de pilares PDMS
	<ol>
<li>Misture vigorosamente uma proporção de massa de 10:1 de base sylgard-184 PDMS para agente de cura em béquer.</li>
		<li>Degas PDMS em uma câmara de vácuo até que todas as bolhas se foram.</li>
		<li>Coloque o molde fabricado na seção 1.1 em um grande 4 em prato de pesagem de plástico e despeje o PDMS.</li>
		<li>Coloque prato com PDMS e molde de volta na câmara de vácuo. Degas novamente até que todas as bolhas se foram.</li>
		<li>Coloque o prato inteiro em forno (pré-aquecido a 75 °C) por pelo menos 2 horas. Então deixe esfriar até a temperatura ambiente.</li>
		<li>Corte o prato do PDMS, e o PDMS do wafer de silício com uma lâmina de barbear reta.</li>
		<li>Corte a região do PDMS com os pilares do granel e armazene em uma placa de Petri limpa.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Funcionalização dos Topos dos Pilares
Este processo de três etapas envolve primeiro a evaporação de uma película de ouro em um wafer de silício, seguido pela litografia de transferência de impressão16 do filme de ouro para os pilares PDMS (fabricado na seção 1), e por último a funcionalização do filme de ouro com uma monocamada auto-montada para torná-lo hidrofílico.
<ol><li>Fabricação de ouro em bolachas de silício para litografia de transferência de impressão 
	<ol>
<li>Use um cortador de vidro para colocar um 4 em wafer de silício circular em 4 pedaços igualmente dimensionados. Nota: Os wafers podem ser limpos usando as etapas 1.1.2-1.1.4 e reutilizados.</li>
		<li>Evaporar 20 nm de ouro diretamente no wafer de silício.</li>
		<li>Deixe o wafer na câmara de evaporação (ou em um dessecador) até que a seção 3 abaixo esteja completa. Isso manterá o wafer o mais limpo possível.</li>
		<li>Prepare uma solução de 8 μl:20 ml, (3-mercaptopropil)-trimetoxisilano (MPTS) : solução de tolueno em um frasco de vidro limpo.</li>
		<li>Prepare 200 ml de ácido clorídrico de 16 mM (HCl) em um béquer limpo.</li>
		<li>Coloque o wafer com filme de ouro no reator de plasma.</li>
		<li>Limpe o wafer usando plasma de oxigênio a uma pressão de 300 mTorr, potência de 50 W por 10 minutos. Nota: Para este procedimento foi utilizado um reator de plasma construído em casa.</li>
		<li>Coloque o wafer em uma placa Pyrex Petri cheia de 200 etanol à prova por pelo menos 10 minutos. Nota: Este passo é feito para remover quaisquer óxidos instáveis que se formam no ouro devido ao plasma de oxigênio.</li>
		<li>Enxágüe o wafer com etanol, depois seque com nitrogênio.</li>
		<li>Gire a solução MPTS no wafer a 500 rpm por 30 segundos, seguido por 2.750 rpm por 1 min. Nota: O MPTS é usado como uma camada de adesão entre o PDMS e a camada de ouro16.</li>
		<li>Tire o wafer do revestimento de giro e enxágue sob um fluxo de etanol. Em seguida, enxágue com água DI e seque com nitrogênio. Nota: Enxágüe suavemente para evitar a descascamento da camada de ouro do wafer de silício.</li>
		<li>Coloque o wafer em uma placa Pyrex Petri que contém solução HCl suficiente de 16 mM para submergir totalmente o wafer. Deixe em HCL por pelo menos 5 minutos. Nota: Coloque na solução suavemente para evitar que o ouro se retire. Nota: Isso é feito para melhorar a adesão entre o PDMS e a camada de ouro16.</li>
		<li>Remova o wafer da solução HCl e seque com nitrogênio. Nota: os wafers não devem ser usados mais do que 15-20 minutos após esta etapa estar completa.</li>
	</ol></li>
	<li>Imprimir litografia de transferência do ouro de wafer para pilares PDMS
	<ol>
<li>Prepare um slide de vidro de 25 mm x 75 mm para cada amostra de PDMS enxaguando-a com etanol, água DI e secar com nitrogênio.</li>
		<li>Coloque pilares PDMS na câmara de plasma e realize plasma de oxigênio a uma pressão de 300 mTorr e potência de 50 W por 30 segundos. Nota: a superexposição do PDMS ao plasma de oxigênio causará rachaduras. Ajuste as condições do plasma de acordo.</li>
		<li>Amarre a parte de trás dos substratos PDMS aos slides de vidro limpos, aplicando pressão luminosa a eles. O slide de vidro facilita as manipulações dos pilares PDMS e a montagem no dispositivo descrito na etapa 3.</li>
		<li>Vire os substratos PDMS apoiados em vidro e pressione os pilares para baixo nas películas de ouro funcionalizadas pelo MPTS (passo 2.1). Aplique pressão moderada inicialmente e, em seguida, coloque um peso (aproximadamente 100 g) na lâmina de vidro para garantir o contato conformal.</li>
		<li>Deixe o substrato em contato com o wafer de silício por pelo menos 12 horas.</li>
		<li>Separe o substrato PDMS do wafer. Se o substrato PDMS estiver preso, use uma lâmina de barbear reta para arrancar cuidadosamente uma borda do PDMS do wafer.</li>
		<li>Neste ponto, uma película de ouro uniforme deve estar presente no topo dos pilares do PDMS. Use um microscópio óptico para verificar se a película de ouro não está rachada ou se não há partes faltando ao longo do pilar.</li>
	</ol></li>
	<li>Funcionalização do ouro no topo dos pilares do PDMS
	<ol>
<li>Prepare o suficiente 1 mM de ácido mercaptohexadecanoico (MHA) em sulfóxido de dimetila (DMSO) para submergir totalmente o ouro em cima dos pilares do PDMS. Nota: O DMSO é usado para o seu fator de inchaço PDMS baixo17.</li>
		<li>Coloque os substratos PDMS na solução MHA e mantenha-os lá por pelo menos 24 horas.</li>
		<li>Remova o substrato da solução MHA e enxágue com água DI e depois seque com nitrogênio.</li>
		<li>Coloque na câmara de vácuo (pressão < 100 mTorr a 25 °C) por pelo menos 12 horas.</li>
	</ol></li>
</ol>Nota: Para verificar se o processo de funcionalização foi bem sucedido, a etapa 2 pode ser realizada em uma peça a granel de PDMS (sem pilares) e o ângulo de molhar pode ser testado em um goniômetro. Os filmes de ouro MHA devem ter avançado e recuando ângulos de contato de água de <15° e ~0°, respectivamente. 18
3. Formação e Caracterização das Pontes Capilares
Esta seção detalha como uma ponte líquida pode ser introduzida entre dois substratos seguidos por sua caracterização através de imagens em diferentes alturas e volumes de fluidos.
<ol><li>Utilizando dois substratos de pilares (feitos nas etapas 1-2), coloque um na parte superior e outro nos suportes inferiores. Fixar os substratos usando parafusos de tensão lateral. Nota: veja a Figura 1 e os resultados representativos para detalhes do dispositivo.</li>
	<li>Monte o dispositivo anexando o estágio superior do substrato à placa de pão de tal forma que o substrato superior esteja aproximadamente acima do substrato inferior. Diminua a altura entre os dois pilares voltados para cerca de 1mm.</li>
	<li>Alinhamento áspero: usando os botões x, y e rotação no estágio inferior do substrato alinham (por olho) as tiras de ouro para os dois substratos de modo que sejam paralelas (olhando de cima para baixo através do substrato superior).</li>
	<li>Alinhamento fino: posicione a câmera para olhar para baixo o comprimento do pilar PDMS. Usando o feed da câmera ao vivo na tela do computador, ajuste ainda mais a posição do substrato inferior para que os pilares sejam paralelos.</li>
	<li>Mova a câmera para o lado oposto do dispositivo e repita o passo 3.4.</li>
	<li>Diminua a separação entre os dois pilares até que o pilar superior faça contato com o pilar inferior (usando alimentação de câmera ao vivo). Zero o micro estágio digital. Isso será definido como uma altura de poros de zero.</li>
	<li>Aumente a altura dos poros para aproximadamente 200 μm.</li>
	<li>Prepare uma seringa com 1-5 μl de uma solução de 80% de glicerol, 20% de água. Coloque uma agulha de 30 G na extremidade da seringa, certificando-se de que nenhuma bolha de ar fique presa dentro da agulha. Nota: a mistura água/glicerol é usada para reduzir a evaporação durante o experimento. A água também pode ser empregada.</li>
	<li>Monte a seringa no estágio de tradução de xyz de seringa com um grampo mecânico.</li>
	<li>Ajuste os micrômetros no estágio de posicionamento da seringa para que a agulha se encaixe no poro cortado (paralelo ao comprimento dos pilares).</li>
	<li>Diminua a altura do poro cortado para que as superfícies superior e inferior entrem em contato suavemente com a agulha. Isso garantirá que o líquido toque em ambas as superfícies e forme espontaneamente uma ponte capilar.</li>
	<li>Distribua o líquido da seringa lentamente no poro cortado.</li>
	<li>Use os micrômetros no estágio de posicionamento da seringa para remover a agulha do poro cortado. Nota: Neste ponto, a altura do poro cortado pode ser variada e a ponte líquida imagem. Nota: As imagens podem ser analisadas com o pacote de software de código aberto ImageJ.</li>
</ol>

<ol><li>Broesch, D. J., Frechette, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+Concave+to+Convex%3A+Capillary+Bridges+in+Slit+Pore+Geometry%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">From Concave to Convex: Capillary Bridges in Slit Pore Geometry.</a> Langmuir. 28, 15548-15554 (2012).</li>
<li>Orr, F. M., Scriven, L. E., Rivas, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pendular+rings+between+solids+-+meniscus+properties+and+capillary+force%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Fluid+Mech%22%5BJournal%5D)">Pendular rings between solids - meniscus properties and capillary force.</a> J. Fluid Mech. 67, 723-742 (1975).</li>
<li>Rose, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Volumes+and+surface+areas+of+pendular+rings%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Volumes and surface areas of pendular rings.</a> J. Appl. Phys. 29, 687-691 (1958).</li>
<li>Erle, M. A., Dyson, D. C., Morrow, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Liquid+bridges+between+cylinders%2C+in+a+torus%2C+and+between+spheres%5BTitle%5D)+AND+%22Aiche+J%22%5BJournal%5D)">Liquid bridges between cylinders, in a torus, and between spheres.</a> Aiche J. 17, 115-121 (1971).</li>
<li>Lambert, P., Chau, A., Delchambre, A., Regnier, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+between+two+capillary+forces+models%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Comparison between two capillary forces models.</a> Langmuir. 24, 3157-3163 (2008).</li>
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<li>Hornbaker, D. J., Albert, R., Albert, I., Barabasi, A. L., Schiffer, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+keeps+sandcastles+standing%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">What keeps sandcastles standing.</a> Nature. 387, 765-765 (1997).</li>
<li>Scheel, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Morphological+clues+to+wet+granular+pile+stability%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Morphological clues to wet granular pile stability.</a> Nat. Mater. 7, 189-193 (2008).</li>
<li>Mastrangeli, M., Ruythooren, W., Celis, J. -P., Van Hoof, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Challenges+for+Capillary+Self-Assembly+of+Microsystems%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+T.+Compon.+Pack%22%5BJournal%5D)">Challenges for Capillary Self-Assembly of Microsystems.</a> IEEE T. Compon. Pack. 1, 133-149 (2011).</li>
<li>Josell, D., Wallace, W. E., Warren, J. A., Wheeler, D., Powell, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Misaligned+flip-chip+solder+joints%3A+Prediction+and+experimental+determination+of+force-displacement+curves%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Electron.+Pack%22%5BJournal%5D)">Misaligned flip-chip solder joints: Prediction and experimental determination of force-displacement curves.</a> J. Electron. Pack. 124, 227-233 (2002).</li>
<li>Lin, W., Patra, S. K., Lee, Y. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+of+Solder+Joints+for+Self-Aligned+Optoelectronic+Assemblies%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+T.+Compon.+Pack.+B%22%5BJournal%5D)">Design of Solder Joints for Self-Aligned Optoelectronic Assemblies.</a> IEEE T. Compon. Pack. B. 18, 543-551 (1995).</li>
<li>Berthier, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Capillary+self-alignment+of+polygonal+chips%3A+a+generalization+for+the+shift-restoring+force%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluid.+Nanofluid%22%5BJournal%5D)">Capillary self-alignment of polygonal chips: a generalization for the shift-restoring force.</a> Microfluid. Nanofluid. 14, 845-858 (2013).</li>
<li>Lambert, P., Mastrangeli, M., Valsamis, J. B., Degrez, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectral+analysis+and+experimental+study+of+lateral+capillary+dynamics+for+flip-chip+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluid.+Nanofluid%22%5BJournal%5D)">Spectral analysis and experimental study of lateral capillary dynamics for flip-chip applications.</a> Microfluid. Nanofluid. 9, 797-807 (2010).</li>
<li>Mastrangeli, M., Valsamis, J. B., Van Hoof, C., Celis, J. P., Lambert, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lateral+capillary+forces+of+cylindrical+fluid+menisci%3A+a+comprehensive+quasi-static+study%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Micromech.+Microeng%22%5BJournal%5D)">Lateral capillary forces of cylindrical fluid menisci: a comprehensive quasi-static study.</a> J. Micromech. Microeng. 20, 10-1088 (2010).</li>
<li>Childs, W. R., Nuzzo, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-area+patterning+of+coinage-metal+thin+films+using+decal+transfer+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Large-area patterning of coinage-metal thin films using decal transfer lithography.</a> Langmuir. 21, 195-202 (2005).</li>
<li>Lee, J. N., Park, C., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solvent+compatibility+of+poly%28dimethylsiloxane%29-based+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Solvent compatibility of poly(dimethylsiloxane)-based microfluidic devices.</a> Anal. Chem. 75, 6544-6554 (2003).</li>
<li>Olivier, G. K., Shin, D., Gilbert, J. B., Monzon, L. A. A., Frechette, J. Supramolecular Ion-Pair Interactions To Control Monolayer Assembly. Langmuir. 25, 2159-2165 (2009).</li>
<li>Ferraro, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Morphological+Transitions+of+Droplets+Wetting+Rectangular+Domains%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Morphological Transitions of Droplets Wetting Rectangular Domains.</a> Langmuir. 28, 13919-13923 (1021).</li>
</ol>

Os autores não têm nada a revelar.

O método aqui apresentado fornece uma maneira de criar pontes capilares na geometria dos poros cortados, e também um método para a imagem dessas pontes para que sua morfologia possa ser analisada e comparada com simulação e teoria.
Este método incorpora alívio físico, bem como padronização química seletiva para criar propriedades de molhar assimétricas. Se apenas uma heterogeneidade química estiver presente, uma gota líquida permanecerá presa na heterogeneidade até que o ângulo de contato exce...

O estudo da forma e das forças resultantes causadas por pontes capilares tem sido objeto de extensos estudos2-7. Inicialmente, a maioria dos esforços foi focada, devido à sua simplicidade, em pontes capilares capilares de eixos. Muitas vezes pontes capilares que ocorrem em sistemas naturais, como as encontradas em mídias granulares e porosas8,9 e pontes empregadas em aplicações tecnológicas, como para automontagem capilar em tecnologias de flip chip10-15 são assimétricas com propriedades de molhar não uniforme nas superfícies interativas. A combinação de técnicas aprimoradas de litografia, juntamente com a acessibilidade de ferramentas numéricas simples para modelar interfaces fluidas permite a criação e modelagem de pontes capilares com crescente complexidade.
Pontes capilares na geometria de porose oferecem um compromisso interessante: as propriedades de molhar direcionais levam a pontes nãoximétricas que retêm alguns planos de simetria (o que simplifica a análise). Eles têm sido estudados teoricamente e numericamente como um estudo de caso para a mídia porosa. Estudos experimentais sistemáticos de pontes capilares na geometria de poros cortados têm, no entanto, sido limitados. Aqui apresentamos um método para criar e caracterizar pontes capilares na geometria dos poros cortados. Resumidamente, o método consiste em 1) a fabricação de pilares para criar uma heterogeneidade química e física, 2) o desenho de um microestácia para alinhar e manipular as pontes, e 3) a imagem das pontes capilares tanto da frente quanto das laterais para caracterizar sua morfologia. A caracterização da morfologia da ponte, juntamente com comparações com simulações de evoludores de superfície são fornecidas em uma publicação separada1.

<table><tbody><tr><td>99,999% Fio de ouro</td><td>Kurt J. Lesker</td><td>EVMAU40040</td><td></td></tr><tr><td>Acetona</td><td>Pharmco-AAPER</td><td>C1107283</td><td></td></tr><tr><td>Dimetilsulfóxido Fisher</td><td></td><td>D128-500</td><td></td></tr><tr><td>Etanol (200 provas)</td> <td>Pharmco-AAPER</td><td>111000200</td><td></td></tr><tr><td>Ácido clorídrico</td><td>EMD</td><td>HX0603-4</td><td></td></tr><tr><td>Peróxido de hidrogênio (30%)</td> <td>EMD</td><td>HX0635-3</td><td></td></tr><tr><td>Álcool isopropílico</td><td>Fisher</td><td>L-13597</td><td></td></tr><tr><td>Ácido hexadecanóico Mercapto (90%)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>448303-1G</td><td></td></tr><tr><td>Mercapto-propil-trimetoxi-silano (MPTS)</td><td>Gelest</td><td>Sim6476-O-100GM</td><td></td></tr><tr><td>Milli-Q DI água</td><td>Millipore Milli-Q</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nitrogênio (gás)</td><td>Airgas</td><td>UN1066</td><td></td></tr><tr><td>Oxigênio (gás)</td><td>Airgas</td><td>UN1072</td><td></td></tr><tr><td>Wafers de silício (4 pol)</td><td>WRS Materiais</td><td>CC8506</td><td></td></tr><tr><td>SU-8 2002 (fotorresistente negativo)</td><td>MicroChem</td><td>SU82002</td><td></td></tr><tr><td>SU-8 2050 (fotorresistente negativo)</td><td>MicroChem</td><td>SU82050</td><td></td></tr><tr><td>SU-8 Solução de desenvolvedor</td><td>MicroChem</td><td>Y020100 4000L1PE</td><td></td></tr><tr><td>Ácido sulfúrico</td><td>J.T. Baker</td><td>9681-03</td><td></td></tr><tr><td>Sulfóxido de polidimetila (PDMS)</td> <td>Dow Corning</td><td>Sylgard -184</td><td></td></tr><tr><td>Toluene</td><td>Omnisolv</td><td>TX0737-1</td><td> </td></tr></tbody></table>

fabricação e visualização de pontes capilares em geometria de poros cortados

Fabrication and Visualization of Capillary Bridges in Slit Pore Geometry

Um procedimento para criar e imagem pontes capilares na geometria de fenda-poros é apresentado. Pilares hidrofóbicos de alta proporção são fabricados e funcionalizados para tornar suas superfícies superiores hidrofílicas. A combinação de uma característica física (o pilar) com um limite químico (o filme hidrofílico no topo do pilar) fornece uma heterogeneidade física e química que fixa a linha de contato triplo, uma característica necessária para criar pontes capilares longas e estreitas estáveis. Os substratos com os pilares são anexados a lâminas de vidro e fixados em suportes personalizados. Os suportes são então montados em microestácções de quatro eixos e posicionados de tal forma que os pilares são paralelos e voltados uns para os outros. As pontes capilares são formadas pela introdução de um fluido na distância entre os dois substratos, uma vez que a separação entre os pilares voltados foi reduzida a algumas centenas de micrômetros. O microestálula personalizado é então empregado para variar a altura da ponte capilar. Uma câmera CCD está posicionada para visualizar o comprimento ou a largura da ponte capilar para caracterizar a morfologia da interface do fluido. Pilares com larguras até 250 μm e comprimentos de até 70 mm foram fabricados com este método, levando a pontes capilares com proporções (comprimento/largura) de mais de 1001.

Descrição do dispositivo experimental
O dispositivo experimental pode ser dividido em quatro partes principais: 1) o estágio superior do substrato, 2) o estágio inferior do substrato, 3) o estágio de seringa/seringa xyz-tradução e 4) a câmera/óptica e o suporte da câmera. Os detalhes de cada um seguem:
<ol><li>
Estágio de substrato superior. Um estágio de tradução digital é anexado a um grampo de montagem série P através de uma peça conectora personalizada. O grampo de montag...

Um procedimento para criar e imagem pontes capilares na geometria de fenda-poros é apresentado. A criação de pontes capilares conta com a formação de pilares para proporcionar uma heterogeneidade física e química direcional para fixar o fluido. Pontes capilares são formadas e manipuladas usando microestálulas e visualizadas usando uma câmera CCD.

Fabricação e Visualização de Pontes Capilares em Geometria de Poros Cortados

A procedure for creating and imaging capillary bridges in slit-pore geometry is presented. High aspect ratio hydrophobic pillars are fabricated and ...

O objetivo geral deste procedimento é formar e imaginar pontes capilares em geometria de fenda estreita. Isso é realizado primeiramente fabricando substratos com pilares longos e elevados de PDMS utilizando moldes padrão de fotolitografia. O segundo passo consiste em funcionalizar o topo dos pilares para introduzir um contraste de molhabilidade entre o topo e os lados, utilizando litografia por transferência de impressão e camadas auto-organizadas.Em seguida, os dois pilares são posicionados um de frente para o outro em um dispositivo de microestágio de quatro eixos. Os graus de liberdade translacional e rotacional permitem ao pesquisador alinhar corretamente os dois pilares opostos e controlar a separação entre eles durante o experimento. O passo final consiste em introduzir líquido entre os dois pilares elevados e imagens a ponte capilar resultante com a câmera CCD.Como a altura do vazamento pela fenda mudou, a alteração na morfologia da ponte líquida à medida que a altura do vazamento pela fenda aumenta é utilizada para demonstrar que a pressão de lalo da ponte líquida muda de sinal, passando de atrativa para repulsiva com o aumento da altura do vazamento pela fenda. Embora este

fabrication-visualization-capillary-bridges-slit-pore

Research

JoVE Journal

Engineering

Engenharia

Fonte: Kurz, D. L., et al. Plataforma microfluídica para estudar bioentupimento em meios porosos. J. Vis. Exp. (2022)O vídeo demonstra o uso de um dispositivo microfluídico para estudar a formação de biofilmes. Uma suspensão bacteriana é introduzida no microcanal, seguida de incubação para permitir o desenvolvimento do biofilme. O fluxo é então retomado, e o monitoramento de pressão junto com imagens é usado para detectar formação de biofilme e obstrução dos poros ao longo do tempo.

Um dispositivo microfluídico para imagem em tempo real e acompanhamento de pressão durante a formação do biofilme

A vaporização de um processo de componentes sacrificial (Vasc) é usado para o fabrico de estruturas microvasculares. Este procedimento utiliza fibras de poli (ácido láctico sacrificiais) para formar microcanais oco com posicionamento preciso geométrica 3D fornecido por placas de guia de microfabricação laser.

Processo de fabricação de microestruturas tridimensionais usando vaporização de um componente sacrificial

As câmaras de fluxo usadas em experimentos de adesão geralmente consistem em caminhos de fluxo lineares e requerem vários experimentos em diferentes taxas de fluxo para gerar um mapa de adesão de cisalhamento.  O SynVivo-SMN permite a geração de mapa de adesão de cisalhamento usando um único experimento utilizando volumes de microlitros, resultando em economia significativa de tempo e consumíveis.

Geração de cisalhamento Adesão Mapa Usando SynVivo Networks microvasculares sintético

Aqui, demonstramos um método de produção simples para microgotículas de água em óleo (A/S) monodispersas e controláveis por tamanho usando um dispositivo microfluídico centrífugo baseado em capilares. Este método requer apenas um pequeno volume de amostra e permite uma produção de alto rendimento. Esperamos que este método seja útil para análises bioquímicas e celulares rápidas.

Dispositivo micro centrífuga baseada capilar para a Formação tamanho controlável de Monodisperse microgotas

Este manuscrito apresenta um método de moldagem por injeção para engenheiro microvasos que recapitulam propriedades fisiológicas de endotélio. O processo baseado em microfluídico cria redes vasculares 3D patente com condições tailorable, tais como fluxo, composição celular, geometria e gradientes bioquímicos. O processo de fabricação e exemplos de aplicações potenciais são descritos.

Micropatterning e Montagem de microvasos 3D

Este protocolo descreve a implementação da degradação de hidrogel baseada em laser guiada por imagem para fabricar redes microfluídicas biomiméticas derivadas de vasculares incorporadas em hidrogéis de poli(etilenoglicol) diacrilato (PEGDA). Esses sistemas microfluídicos biomiméticos podem ser úteis para aplicações de engenharia de tecidos, geração de modelos de doenças in vitro e fabricação de dispositivos avançados "on-a-chip".

guiado por imagem, fabricação à base de laser de Redes microfluídicos Vascular derivadas

O protocolo descreve como engenheiro uma rede vascular perfusable em um esferoide. Microambiente ao redor do spheroid é concebido para induzir a angiogênese e conectar o spheroid para os microcanais em um dispositivo microfluidic. O método permite a perfusão do spheroid, que é uma técnica muito aguardada em culturas tridimensionais.

Perfusable rede Vascular com um modelo de tecido em um dispositivo Microfluidic

Neste protocolo, um ensaio biomimético de microfluido, que pode reproduzir um ambiente microvascular fisiologicamente relevante e reproduzir toda a cascata de adesão/migração leucócito, é empregado para estudar interações células leucócitos-endoteliais em doenças inflamatórias.

Um sistema microfisiológico para estudar a interação das células leucócitos-endoteliais durante a inflamação

Aqui, é apresentado um protocolo para a fabricação de dispositivos microfluidos à base de vidro usados para gerar emulsões altamente monodisperses com tamanho de gota controlado.

Dispositivos baseados em vidro para gerar gotas e emulsões

Este protocolo descreve a simulação, fabricação e caracterização de absorvedores metamaterial THz. Tais absorventes, quando acoplado com um sensor apropriado, ter aplicações em imagiologia THz e espectroscopia.

Fabricação de simulação, e Caracterização de THz Absorvedores de metamateriais

Aprenda a fabricar e visualizar pontes capilares em geometria de poros cortados usando substratos de pilares PDMS. Este método permite controlar a separação entre pilares e estudar a dinâmica de fluidos confinados.

Fabricação e Visualização de Pontes Capilares em Geometria de Poros Cortados

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