Litografia Suave

A litografia macia é um conjunto de processos de fabricação rápidos, simples e baratos que têm sido usados com sucesso para padronizar os canais complexos de sistemas microfluidos. Na indústria eletrônica, a litografia refere-se ao processo de microfablicação usando polímeros sensíveis à luz e à luz para padronizar partes de uma película fina ou a maior parte de um substrato. O termo litografia suave refere-se ao uso de materiais elastoméricos macios como polidimtilsiloxano ou PDMS para realizar essas técnicas. Neste vídeo, ilustraremos os diferentes tipos de técnicas de litografia macia seguidas de um protocolo que demonstra a fabricação de um dispositivo microfluido. Por fim, veremos como pesquisadores de diferentes campos estão usando a litografia macia a seu favor.

Primeiro, vamos rever as técnicas mais comuns de litografia macia. O primeiro passo em todas essas técnicas é a fabricação do molde mestre. Isso é feito usando a fotolografia tradicional que usa luz e um material sensível à luz chamado fotoresist para criar o padrão desejado em um substrato como o silício. Para saber mais sobre a fotolitografia em detalhes, consulte um vídeo anterior nesta coleção jove. O segundo passo é derramar um elastômero neste molde mestre e, em seguida, curá-lo. Isso cria o selo elastomérico flexível com as características de relevo que é usada de diferentes maneiras nas várias técnicas de litografia macia. Os modos de transferência princípios usando o carimbo do gesso são impressão, moldagem, litografia óptica de mudança de fase, secção mecânica e fundição. Na impressão, o selo é primeiro revestido com uma tinta transferível como octadecanethiol ou ODT que é então colocado no substrato, como o ouro. Quando o selo é removido, apenas a tinta da superfície do selo levantado é impressa na superfície do substrato. Assim, a impressão replica diretamente características em nanoescamas no substrato. Em outra técnica chamada moldagem, o selo em si é usado como molde. Aqui, o carimbo é pressionado em um polímero não curado e depois curado. Em seguida, o molde é descascado para revelar o padrão do selo. Assim como a impressão, a moldagem também resulta em replicação direta de recursos nanoesponíveis no substrato. Na terceira técnica, chamada litografia de mudança de fase, primeiro, o substrato é revestido com o material fotoresistista. Em seguida, o carimbo é colocado no substrato revestido e a luz é mostrada através do selo. Isso resulta nas bordas das características que estão sendo transferidas para o filme do fotoresist, como observado nas técnicas tradicionais de litografia. Na seção mecânica, também conhecida como nanoskiving, o carimbo é usado para moldar prepolímero epóxi não-curado, como na moldagem. Este prepolímer moldado é curado que é então revestido com um filme fino de um material de escolha, por exemplo, ouro. Este filme é então incorporado em mais epóxi e curado após o qual é seccionado usando um ultramicrotome para formar uma laje de epóxi com o padrão. Finalmente, no casting, um polímero é derramado em um molde mestre para fazer um selo. Ele pode então ser perfurado para entradas e tomadas e ligado a um substrato. Na seção a seguir, revisamos o protocolo para a fabricação de um simples dispositivo microfluido.

Primeiro, prepare o molde mestre usando técnicas tradicionais de litografia. Para detalhes do protocolo, consulte um vídeo anterior nesta coleção. O molde mestre é tipicamente fabricado em um substrato de silício. Para fabricar o carimbo, primeiro prepare uma mistura de cerca de 25 gramas de PDMS e agente de cura na proporção de 10:1. Em seguida, desgas a mistura para remover quaisquer bolhas de ar. Em seguida, coloque o molde mestre em um recipiente de base plana e despeje a mistura PDMS desgaseada sobre ele. Agora asse o PDMS a 60 graus Celsius por cerca de uma hora, seguido de um resfriamento natural do forno à temperatura ambiente por mais uma hora. Em seguida, corte o PDMS do molde e coloque-o com o lado padrão para cima para evitar contaminação. Então corte os padrões individuais. Perfurar quaisquer entradas e tomadas usando um furo dermatológico do tamanho certo para permitir o fluxo de fluido dentro e fora do dispositivo. Em seguida, coloque o dispositivo PDMS em um limpador de plasma de oxigênio e trate-o por cerca de um minuto. Adere as duas camadas do dispositivo e alinhe o padrão sob um microscópio. Finalmente, conecte o dispositivo completo a um substrato usando PDMS e assá-lo para curar. Antes de usar, teste para quaisquer vazamentos fluindo água através dos canais microfluidos.

A litografia macia encontrou aplicação em campos que vão desde análise molecular até diagnósticos clínicos e desenvolvimento de medicamentos. Vamos dar uma olhada em alguns desses exemplos. Esta técnica pode ser usada para criar estruturas não convencionais, como micropostos flexíveis para mecano-perfil de células únicas. O perfil mecano refere-se ao estudo dos parâmetros mecânicos como forças aplicadas por microrganismos em seu ambiente. Depois que os microposts são fabricados, células cultivadas podem crescer sobre eles. Isso resulta na dobra dos pequenos pilares flexíveis, que podem então ser medidos a fim de calcular as forças exercidas pelos diferentes tipos de células. Multicamadas, sistemas multifluidos podem ser usados para estudar e entender os efeitos de diferentes microambientes em células de mamíferos. Esses sistemas são fabricados fazendo cada camada PDMS individual usando diferentes moldes mestres. Em seguida, os vários moldes PDMS são limpos, alinhados e em camadas em cima um do outro e assados. As múltiplas camadas do dispositivo PDMS permitem a separação eficiente do fluido das células através de uma membrana PDMS semipermeável. Essa configuração permite que os pesquisadores estudem e caracterizem os efeitos de novos microambientes nas células, permitindo que quantidades controladas de fluidos, como oxigênio ou uma nova mídia, difundam da camada superior de fluido de teste para as células mamíferas no canal microfluido inferior.

Você acabou de ver o vídeo de Jove sobre litografia suave. Aqui, discutimos as principais técnicas de litografia macia, juntamente com o protocolo detalhado de fabricação de um dispositivo microfluido PDMS como exemplo. Obrigado por assistir.