Микрожидкостных Датчик: эксплуатация и использование для локализованной поверхностной обработки

Summary

В этом видео мы представляем микрожидкостных зонд ¹ (МФУ). Мы подробно объяснить, как собрать МФУ, смонтировать его на вершине инвертированного микроскопа, и выровнять его относительно поверхности подложки, и, наконец, показать, как использовать его для обработки поверхности подложки погружен в буферный раствор.

Abstract

Микрожидкостных устройств позволяют анализы, чтобы быть выполнены с использованием незначительное количество образца и в последнее время используется для управления микроокружения клеток. Microfluidics обычно ассоциируется с закрытыми микроканалов, которые ограничивают их использование образцов, которые могут быть введены, и культивировали в случае клеток, в ограниченном объеме. С другой стороны, micropipetting системы были использованы для локально заливать клетки и поверхностей, в частности, использование двухтактных установках, где пипетка выступает в качестве источника и другая, как раковина, но удержание потока трудно в трех измерениях. Кроме того, пипетки хрупки и трудно положение и, следовательно, используются в статической конфигурации только.

Микрожидкостных зонд (МФУ) в обход ограничений, налагаемых изготовлению закрытых микрожидкостных каналов и вместо того, ограждающих образца в микрожидкостных системы, микрожидкостных поток может быть доставлен непосредственно на образец, и отсканированные на образце с помощью многофункционального устройства. . Инъекций и аспирации отверстия расположены в пределах нескольких десятков микрометров друг от друга, так что микроструйки вводят в зазор удерживается гидродинамических сил окружающей жидкости и полностью атмосферный обратно в другое отверстие. Микроструйки могут быть сброшены по всей поверхности подложки и обеспечивает точный инструмент для локализованных осаждения / доставка реактивов, которые можно использовать на больших площадях при сканировании зонда по поверхности. В этом видео мы представляем микрожидкостных зонда ¹ (МФУ). Мы подробно объяснить, как собрать МФУ, смонтировать его на вершине инвертированного микроскопа, и выровнять его относительно поверхности подложки, и, наконец, показать, как использовать его для обработки поверхности подложки погружен в буфере.

Protocol

1. Микротехнологий от зонда (процесс не показан на видео)

1. Si ² пластины, четыре дюйма в диаметре, 525 мкм, с толщиной 1 мкм тепловой слой SiO2 является spincoated с фоторезиста (PR) в течение 45 с при 4000 оборотах в минуту.
2. Пластины обожженных при 110C в течение 50 с, и доступны через маску показывая все элементы (порты и микроканалов) в течение 5 с, разработанный и промыть в DI.
3. Непокрытый SiO2 травится прочь в 1:07 буфером плавиковой кислоты (BHF) решение в ≈ 15 мин (осушки подложки, где SiO2 была травления указывает завершения травление). O2 плазма или ацетон используется для золы или полосы оставшиеся PR.
4. Второй слой PR является спин-покрытием при 1500 оборотов в минуту в течение 45 сек, уступив толстые overlayer ≈ 10 мкм [31]. SiO2 шаблон под этим слоем PR-прежнему отображается и используется для выравнивания пластин со второй маски с изображением портов только.
5. После экспонирования и развития PR, пластины промывают, сушат и postbaked при 95C в течение 20 мин.
6. Пластины Si крепится на поддержку пластина с топленым белого воска для защиты патрона.
7. Индуктивно-связанной плазмой (ICP) DRIE используется для передачи PR и встроенных шаблонов в SiO2 пластины топография в три этапа:
   1. DRIE сделать ≈ 500μmdeep портов в Si (шаблон, определенный толстые PR).
   2. Без выгрузки пластины из автомата DRIE, пиар оподзоленные использованием плазмы.
   3. Подвергается SiO2 картины выступает в качестве маски для травления второй сухой процесс, создавая 50 мкм глубоких каналов, и открытии наполнения и опорожнения портов, через пластины. После разгрузки поддержки пластины отделяется под струей теплой воды. Micromachined пластины затем очищены с помощью ацетона, этанола и DI.
8. Индивидуальные чипы МФУ являются кубиками.
9. Блок PDMS интерфейс изготовлен методом литья в micromould состоит из двух структурированных поли (метилметакрилата) (PMMA) элементов, полированный стальной пластиной формирования дна, и два капилляров (каждой вставленной в один из двух отверстий доступа отверстия в стальная пластина), которые служат местом держатели для жидкостных отверстия связи. PDMS лечится в духовке при температуре 60С в течение 1 ч.
10. Блок PDMS связан с кубиками чип МФУ кремния, активируя обе части в воздухе плазмы на 1 мбар течение 24 с при 230 Вт, и, соединяющей две вместе, используя самодельные механические помощи выравнивания.
11. Сборка слева связи в 60C духовке в течение минимум 1 часа

2. Ассамблея МФУ

1. Газонепроницаемая шприцы стеклянные заполнены соответствующих реагентов с использованием пластиковых шприцев и игл, чтобы убедиться в отсутствии пузырьков воздуха присутствуют. Как правило, мы используем 1 -10 мкл шприц для инъекций, и шприц с 5-10 раз больший объем для аспирации.
2. Шприцы связаны с использованием капиллярной трубки Nanotight арматуры с низким уровнем мертвого объема.
3. Капилляры заполнены и проверены на пузыри под микроскопом.
4. Чип МФУ заполнены с буферным раствором, чтобы предотвратить захват пузыря при подключении капилляров.
5. Капилляры подключен к штуцер PDMS в наконечник зонда

3. Настройка МФУ

1. Зонд голова зажимается в держателе и зонд установлен на станции зонд поверх инвертированного микроскопа
2. Шприцы помещают в высокоточных шприцевых насоса.
3. Подложки, такие как стекло, вставляется в самодельный держатель, который крепится к столик микроскопа.
4. Параллелизм меза из МФУ и подложки регулируется с помощью пара угломеры, наблюдая кольца Ньютона (интерференционные кольца), которые появляются, когда МФУ приводят в контакт с подложкой. Точки соприкосновения и частота кольца служит указанием наклона. Когда МФУ выравнивается с поверхностью, одно кольцо вмешательства распространяется по всей поверхности. Эта мера также служит для калибровки разделение между МФУ и подложки.
5. Разрыв между МФУ и подложка имеет решающее значение для процессов на поверхности рисунка. Потому что подложка обрабатывается путем сканирования его ниже МФУ, выравнивание по горизонтали должен быть скорректирован с микрометром точности и достигается с помощью три точки опоры, образованной тремя винтами микрометра.

4. Эксплуатация МФУ

1. Отпуск управляется с помощью программного обеспечения LabView. Управление устройством визуализируется на глаз и с помощью ПЗС-камеры. Инъекций: стремление соотношение колеблется от 1:3 до 1:10, в зависимости от коэффициента диффузии реагента с окружающей буфера и желаемого геометрический узор потока.
2. Чтобы проверить, для правильной работы шприц стремление и наличие пузырьков, во-первых вводят жидкость со стремлением шприц перед началом надлежащую аспирации.
3. Начало введения жидких и контроля потока и удержания из бисера или флуоресцентного красителя индикатора.
4. Использование зонда для конкретного приложения, то есть сканирование по поверхности для обработки для осаждения, травления или окрашивания поверхности или клеток.

Discussion

Микрожидкостных зонд (МФУ) является универсальным, потому что это (я), мобильный, (II) адаптированы для использования с различными типами реагентов и подложки, и это может (III) работать на больших площадях.

Нежелательные пузырьков может привести к нарушению потока Для того чтобы избежать пузырей, все компоненты должны быть заполнены жидкостью перед сборкой. Разрыв между зондом и поверхностью составляет всего несколько микрометров, но меза в несколько сотен микрон в ширину и расстояния в диа...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
микрофлюидные коннекторы	Upchurch Scientific	Микро- и Нано-герметичные фитинги и втулки
ручной дозатор	Conprotec Inc.	DM400	Для дозирования и смешивания смеси PDMS
LabVIEW	National Instruments	Версия 8.0
Механическая конвекционная печь	VWR international	1330FM
Стеклянные шприцы	Hamilton Co
Капиллярные трубки	Polymicro Technologies
Плазменная камера	Tegal Corporation	Plasmaline 415
Инвертированный микроскоп	Nikon Instruments	TE2000-E
Шприцевые насосы	Cetoni	neMESYS
Sylgard 184	Ellsworth Adhesives	184 Sil Elast Kit
Фотометрия Фотометрия	QuantEM 512SC
Микрофлюидный
держатель зонда Углиометры	Melles Griot	07GON504
Линейный стол	Прикладной научный прибор	LS-50	для z-управления МФУ
Ручной линейный столик	Newport Corp.	Серия 443-4	Для управления по осям X и Y предметного столика микроскопа
	МФУ Прикладная научная контрольно-измерительная аппаратура	PZ-2000	С управлением по осям X, Y и Z