Plataforma microfluídica pneumática para concentração de micropartículas

Este protocolo descreve nosso método para fabricar e operar em plataforma microfluida movida pneumática para concentrações multipartículas que superam deficiências como entupimento de partículas e estruturas complexas. Esses métodos possibilitam processar um número ilimitado de partículas, concentrar-se em um grande número de pequenas partículas e evitar danos celulares indesejados, e aumentar a eficiência da entropia. Devido à importância da análise biológica, as tecnologias de sistemas microelétricos e biomédicos de microelétricas são utilizadas para o desenvolvimento e estudo de dispositivos para a purificação e coleta de microquídicos.

Para começar, use um molde SU8 do canal pneumático pré-preparado para replicar a camada PDMS para controlar pneumaticamente a válvula. Despeje 10 mililitros de PDMS líquidos e um mililitro de agente de cura em um molde de canal de válvula pneumática preparado, e o calor seja ativado a 90 graus Celsius por 30 minutos. Depois que as estruturas PDMS forem curadas, separe o molde SU8.

Bata três portas pneumáticas de 1,5 milímetros no canal da válvula pneumática usando uma punção de 1,5 milímetros. Despeje 10 mililitros de PDMS líquidos e um mililitro de agente de cura em um molde SU8 limpo. Gire o casaco por 15 segundos a 1500 rotações por minuto usando um revestador de spin, em seguida, o calor ativo a 90 graus Celsius por 30 minutos.

Separe o molde SU8 após a cura das estruturas do PDMS. Trate a estrutura do PDMS com plasma atmosférico por 20 segundos. Usando um microscópio, alinhe as estruturas PDMS tratadas com plasma de acordo com a estrutura do canal.

Unindo as estruturas PDMS alinhadas aquecendo-as a 90 graus Celsius por 30 minutos. Com uma punção de 1,5 milímetros, faça um orifício de 1,5 milímetros de diâmetro na entrada do canal fluido e nas saídas dentro da parte do canal pneumático ligado à fina camada de diafragma. Replique ambos os lados da camada PDMS usando dois moldes SU8 para fazer um canal microfluido.

Use um molde de canal microfluido curvo e retangular na frente, e um molde de canal de interconexão microfluida na parte traseira. Despeje 10 mililitros de PDMS líquidos e um mililitro de agente de cura no molde de canal microfluido curvo e retangular, e gire-o a 1200 rotações por minuto durante 15 segundos, em seguida, crie moldes para a câmara de fluido curvo e canais fluidos por ativação de calor a 90 graus Celsius por 30 minutos. Separe a camada PDMS na qual o canal microfluido é formado.

Em seguida, trate-o com plasma atmosférico por 20 segundos para fazer um molde ativado pelo calor cobrindo a parede de ventilação selada, ligando-se ao wafer de vidro. Despeje três mililitros de PDMS líquidos no canal de interconexão do molde SU8. Organize a estrutura, fabricada com o molde do canal de interconexão, em PDMS líquido no molde do canal de interconexão microfluida.

Em seguida, seque a estrutura sobreposta a 130 graus Celsius por 30 minutos. Após a cura, remova o molde SU8 dianteiro da camada de rede de canal microfluido e retire cuidadosamente o molde PDMS traseiro. Despeje 10 mililitros de PDMS líquidos e um mililitro de agente de cura em um molde SU8 limpo e o calor o ative a 90 graus Celsius por 30 minutos.

Separe o molde SU8 após a cura das estruturas do PDMS. Trate os moldes do canal de interconexão microfluida PDMS com plasma atmosférico por 20 segundos. Usando um microscópio, alinhe as estruturas PDMS tratadas com plasma de acordo com a estrutura do canal.

Unindo as estruturas PDMS alinhadas aquecendo a 90 graus Celsius por 30 minutos. Alinhe as estruturas PDMS preparadas durante esse processo de acordo com a estrutura do canal e uni-las tratando com plasma atmosférico por 20 segundos. Usando uma seringa de 10 mililitros, encha o canal microfluido com água desmineralizada sem bolhas.

Para controlar a pressão do fluido de trabalho e as três válvulas pneumáticas que controlam o fluxo de microesferas, insira um controlador de pressão de precisão com quatro ou mais canais de saída para o fluido de trabalho na plataforma microfluida. Prepare partículas de teste de poliestireno carboxíl de vários tamanhos em água destilada. Para controlar a vazão do fluido de trabalho, encha metade de uma garrafa de vidro com a água e conecte a tampa da garrafa de vidro ao canal de saída do controlador e à microvalve.

Usando um microscópio invertido, observe todas as operações da plataforma e meça a taxa de fluxo operacional ao longo do tempo na tomada por um medidor de fluxo líquido. Injete a mistura de partículas ou fluidos sob pressão na entrada com a válvula de partículas. Aplique pressão na válvula CIV a 15 quilopascals, e válvula de partículas a 18 quilopascals para acionar a válvula.

Quando as partículas estiverem concentradas, aplique pressão apenas na válvula de fluido. A vazão dos fluidos foi dividida em uma operação de plataforma de quatro estágios. A primeira etapa foi o estado de carga.

O fluido de trabalho e as partículas eram quase idênticos, pois a rede de canais microfluidos exibia simetria estrutural. A segunda etapa foi o estado de bloqueio. O caminho de fluxo diminuiu, e a vazão medida na porta de saída foi reduzida pela resistência hidráulica.

A terceira etapa foi o estado de concentração. O QP medido foi próximo de zero, e o QF foi cerca de 1,42 vezes o do estado de bloqueio. A etapa final foi o estado de liberação.

As taxas de fluxo e concentração resultantes comprovaram que a atuação sequencial programada com a válvula pneumática funciona bem devido às mudanças de fluxo. As partículas foram concentradas e acumuladas na área de coleta quando a válvula CIV e a válvula de partículas foram fechadas, e todas as partículas concentradas coletadas foram liberadas em quatro segundos, quando apenas a válvula de fluido foi fechada. Uma parte essencial deste procedimento é a cura da estrutura traseira onde a camada PDMS é implantada pela pressão mais da camada de ar.

E a camada de filme deformada é subitamente ativada. Esta plataforma pode ser usada para o auto-pré-tratamento de biopartículas muito concentradas e retas e suspensas, já que a operação não é afetada pelas propriedades das partículas físicas.