Микрожидком Пневматические Садки: Новый подход к В микросхеме Кристал Trapping, манипуляция и управляемому Химическая обработка

Здесь мы описываем изготовление и работу двухслойной микрофлюидной системы из полидиметилсилоксана (PDMS). Мы демонстрируем потенциал этого устройства для захвата, направления координационного пути кристаллического молекулярного материала и управления химическими реакциями на захваченные структуры на кристалле.

Общая цель этого подхода состоит в том, чтобы продемонстрировать потенциал этого устройства для захвата, направления координационного пути кристаллического молекулярного материала и управления химическими реакциями на захваченные структуры на кристалле. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области материаловедения, такие как влияние контролируемой химической обработки на свойства самоорганизующихся конструкций. И важно подчеркнуть, что количество технологий, позволяющих проводить контролируемую химическую обработку в динамических условиях, в настоящее время очень ограничено, что делает этот подход очень привлекательным в области материаловедческой отрасли.

Для начала подготовьте силанизированную мастер-форму с помощью фотолитографии SU8. Обрастающие частицы особенно чувствительны как ко времени, так и к температуре. Любое несоблюдение описанных временных рамок и температуры может привести к изготовлению несвязанного и, следовательно, нефункционального устройства.

Приготовьте смесь PDMS, смешав 50 граммов эластомера и 10 граммов отвердителя в одноразовой чашке для взвешивания. Полностью перемешайте компоненты с помощью пластикового шпателя. Затем поместите хорошо перемешанный PDMS в эксикатор под вакуум на 15 минут, чтобы дегазировать смесь и удалить захваченные пузырьки.

Пока первая партия PDMS дегазируется, смешайте вторую партию, используя 10 граммов эластомера и 0,5 грамма отвердителя. Затем закрепите основную форму, содержащую контрольный слой, в круглую раму из ПТФЭ толщиной 11 мм. После того, как смесь PDMS в соотношении пять к одному будет дегазирована, извлеките ее из вакуумной камеры.

Теперь залейте смесь PDMS в соотношении пять к одному на мастер-форму контрольного слоя до тех пор, пока смесь не достигнет уровня прямой вертикальной стенки рамы из ПТФЭ. А затем поместите его в эксикатор. В то же время также поместите смесь PDMS 20 к одному в эксикатор и снова потяните вакуум.

Дегазируйте как мастер-форму с покрытием, так и PDMS в соотношении 20 к одному еще на 30 минут. Затем выньте их оба из эксикатора и поместите контрольный слой мастер-формы в духовку, которая была предварительно нагрета до 80 градусов Цельсия. Пока контрольный слой выпекается, поместите основную форму для жидкостного слоя на машину для нанесения плов

Залейте около 4 миллилитров смеси PDMS в соотношении 20 к одному на основную форму для жидкостного слоя и отжимайте пластину в течение 40 секунд при 1200 оборотах в минуту, чтобы получить слой толщиной 60 микрометров. По прошествии часа откройте духовку, поместите с отжимным покрытием рядом с контрольным слоем и выпекайте их вместе еще 15 минут при температуре 80 градусов Цельсия. Затем, по прошествии 75 минут общего времени, достаньте обе из духовки.

Во-первых, снимите смесь PDMS в соотношении пять к одному для контрольного слоя. Вырежьте стружку с помощью лезвия бритвы. А затем проделайте отверстия для входных отверстий с помощью одномиллиметрового биопсийного перфоратора.

Затем с помощью клейкой ленты удалите мусор с нарезанных кубиками стружки контрольного слоя. После того, как чипы будут чистыми, используйте стереомикроскоп, чтобы выровнять чип управляющего слоя поверх мастер-формы жидкостного слоя. Затем залейте и нарисуйте остатки PDMS вокруг собранных чипов.

И поместите всю установку в духовку при температуре 80 градусов Цельсия. Выпекайте собранные устройства на ночь. На следующий день достаньте затвердевшую сборку из духовки и дайте ей остыть до комнатной температуры.

Затем снимите узел PDMS с мастер-формы с жидкостным слоем. Освободившись от мастер-формы, нарежьте изготовленные двухслойные устройства лезвием и используйте 1,5-миллиметровый биопсийный перфоратор для формирования входных и выходных отверстий жидкости. Затем обработайте стеклянные покровные стекла и жидкий слой собранного устройства коронным разрядом в течение одной минуты или используйте кислородную плазму, а затем немедленно соедините две поверхности вместе, чтобы завершить микрофлюидное устройство.

Выпекайте скрепленные двухслойные чипсы в духовке при температуре от 70 до 80 градусов Цельсия не менее четырех часов. Для того чтобы управлять потоком с помощью шприцевого насоса и пневматического контроллера, сначала подключите предварительно загруженные и помещенные в шприцевой насос шприцы к жидкостным входам микрофлюидного устройства, а систему пневматического регулятора — к контрольным входам микрофлюидного устройства. Чтобы визуализировать поток, загрузите один из шприцев водным красителем и подайте его в камеру со скоростью потока 20 микролитров в минуту.

Затем используйте пневматическую систему контроллера, чтобы закрыть клапан, приведя его в действие на три бара. Важно отметить, что жидкость все еще может течь вокруг клапана после его закрытия, и эта особенность важна для достижения контролируемой химической обработки захваченных структур, таких как координационные полимеры. Чтобы открыть клапан, просто сбросьте давление с помощью системы контроллеров.

Пока раствор матрицы протекает через первый канал, впрыскивайте другую водную жидкость во второй входной канал с той же скоростью потока, чтобы сформировать границу раздела между двумя водными потоками. Затем закройте клапан, приведя его в действие на три бара. Приведение в действие клапана при двойном потоке изменяет границу раздела двух водных потоков.

Затем измените скорость потока жидкости двух шприцев до 30 микролитров в минуту и 10 микролитров в минуту соответственно, чтобы сместить границу раздела между двумя жидкостями. Для того чтобы визуализировать способность клапана улавливать микрочастицы, сначала приготовьте водный раствор, содержащий 10% флуоресцентных микрочастиц полистирола по массе. Введите насыщенную частицами жидкость в два входных канала с общим расходом 20 микролитров в минуту.

Подождите две минуты, пока не установится стабильное течение. Затем возбуждайте флуоресцентные шарики с помощью источника с длиной волны 488 нанометров, чтобы лучше рассмотреть бусины. Когда все будет готово, включите клапан на три бара, чтобы закрыть его.

Визуализируйте область клапана, чтобы увидеть несколько частиц, захваченных под клапаном и локализованных на поверхности при сохранении потока. Впрыск газа через каналы в слое управления выдавливает слой жидкости к поверхности. Это может быть использовано для отклонения жидкостей вокруг области, контролируемой приводом, на что здесь указывает отсутствие родаминового красителя.

Эти пневматические приводы также могут использоваться для улавливания частиц или элементов, таких как эти флуоресцентные микрочастицы, которые были захвачены на поверхности микроканала. Еще одной особенностью этого устройства является его способность улавливать генерируемые NC2 координационные полимеры посредством приведения в действие пневматического сепаратора. Для этой установки используются два потока реагентов, и на границе раздела двух жидкостей в ламинарном потоке происходит контролируемая химическая реакция.

После захвата координационные полимеры могут подвергаться контролируемой химической обработке с помощью пневматических клапанов. Если вы смотрите это видео, у вас должно быть хорошее представление о том, как эффективно изготовить двухслойное микрофлюидное устройство, которое можно использовать для проведения контролируемых химических реакций на различных структурах трубок. При попытке выполнить эту процедуру важно быть ограниченным временными рамками и температурой, указанными в настоящем протоколе.

В противном случае ваши усилия могут привести к изготовлению несвязанных или дефектных и, следовательно, нефункциональных устройств. После своего развития этот метод проложил путь исследователям в области материаловедения к исследованию различных типов внутритрубной контролируемой химической обработки с высокой точностью с использованием двухслойной микрофлюидной платформы.