Проектирование и разработка адаптера выравнивания масок трехмерно-печатного микроскопа для изготовления многослойных микрофлюидных устройств

Этот протокол имеет большое значение, поскольку он позволяет создать экономичную и простую в использовании платформу, которая помогает в производстве точных многослойных микрофлюидных мастер-форм. Основным преимуществом метода является то, что он требует использования только 3D-печатной платформы и стандартного лабораторного оборудования, обычно встречающегося в лабораториях, производят микрофлюидные устройства. Визуальная демонстрация этого протокола имеет решающее значение для демонстрации того, как настроить и использовать адаптер выравнивания масок 3D-печатного микроскопа.

Получите размеры лотка доступной системы излучения ультрафиолетового излучения, чтобы они были верхней границей для размеров держателя пластины. Измерьте диаметр внутреннего круглого обода, внутреннюю высоту лотка для систем излучения ультрафиолетового излучения, общую ширину и длину лотка. Используя приложение для компьютерного проектирования, примените эти размеры, чтобы настроить держатель пластины, чтобы он помещался в лоток систем излучения ультрафиолетового излучения.

Измерьте длину между винтами и ширину винтов на доступной вертикальной ступени микроскопа, которая удерживает держатель слайда на месте. Используя приложение для проектирования компьютеров, примените эти размеры, чтобы настроить магнитный держатель в соответствии с имеющимся микроскопом, чтобы обеспечить легкую и точную фиксацию MMAA на микроскопе. Используйте четырехдюймовую кремниевую пластину с соответствующим фоторезистом, чтобы создать первый слой мастер-формы, гарантируя, что толщина больше, чем у последующих слоев, для легкой идентификации маркеров выравнивания.

Используйте светлое маркерное перо, чтобы раскрасить маркеры выравнивания первого слоя со всех четырех сторон. Используя инструкции производителя фоторезистента, инициируйте второй слой основной формы, отпручивая покрытие фоторезистента на пластину и выполняя мягкую выпечку. Вставьте пластину с покрытием в держатель пластин MMAA и закрепите пластину с покрытием на MMAA с помощью ленты.

Прикрепите держатель пластины к имеющейся вертикальной микроскопии с помощью магнитного застежки микроскопа. Перемещайте положение MMAA с помощью ручек направления X и Y ступени микроскопа до тех пор, пока один из цветных маркеров выравнивания на пластине не будет виден через линзу микроскопа. Извлеките держатель пластины со сцены микроскопа и вставьте фотомаску второго слоя в держатель пластин поверх пластины с покрытием.

Убедитесь, что цветные маркеры выравнивания первого слоя частично видны через маркеры выравнивания на фотомаге и что прямой край фотомаски накладывается на прямой край кремниевой пластины. Прикрепите держатель пластины обратно к сцене микроскопа и прикрепите фотомаску к ножничному подъемнику через один из боковых вырезов с помощью ленты. Используйте ножничный подъемник, чтобы отрегулировать положение фотомаски в направлении Z, пока она не ляжет прямо над пластиной с покрытием.

Сохраняя фотомаску неподвижной, посмотрите через объектив микроскопа и определите цветные маркеры выравнивания первого слоя под маркерами выравнивания фотомаски с помощью ручек направления X и Y сцены микроскопа, чтобы переместить положение MMAA. Отрегулируйте положение MMAA до тех пор, пока маркер выравнивания на фотомаскре не будет наложен цветным маркером выравнивания на первом слое. Осторожно приложите небольшое усилие к фотомаске и используйте ленту, чтобы закрепить фотомаску на месте поверх пластины с покрытием.

Отсоедийте фотомаску от ножничного подъемника и убедитесь, что все четыре маркера выравнивания на фотомаской находятся в выравнивании с четырьмя маркерами выравнивания на первом слое. После выравнивания аккуратно отсоезите держатель пластины от ступени микроскопа. Вставьте стеклянную верхнюю пластину поверх пластины и фотомаски, чтобы уменьшить зазор между двумя частями.

Поместите весь держатель пластины в доступную систему воздействия ультрафиолетового света и выполните экспозицию второго слоя. Снимите держатель пластины с системы воздействия ультрафиолетового излучения, затем снимите пластину с покрытием из держателя пластины и отсоедините фотомаску от пластины. Завершите пост-выпечку и разработку второго слоя в соответствии с инструкциями производителя фоторезистента.

Извлеките мастер-форму и поместите ее на ступень вертикального микроскопа, чтобы определить расстояние между первым и вторым слоем. Измерьте расстояние, на которое второй слой смещается и смещен от первого слоя на микроканальных структурах. Используйте вертикальный микроскоп, чтобы определить, содержит ли чип PDMS стенки каналов, которые являются прямыми с четкими краями устройства.

Кроме того, проверьте микросхему PDMS на наличие возможных дефектов, которые могут помешать функциональности устройства. Благодаря оптимизации и использованию MMAA были изготовлены многослойные мастер-формы с минимальной погрешностью выравнивания. Эта система и описанный протокол использовались для выравнивания маркеров на фотомаской с маркерами на начальном слое мастер-формы.

Двухслойная мастер-форма SU-8 для микрофлюидного устройства с рисунком елочкой была изготовлена и показала, что между двумя слоями расстояние между двумя слоями зазор составляет менее пяти микрометров. Затем двухслойная главная форма была использована для изготовления микрочипов PDMS. Сканирующие изображения электронного микроскопа показывают, что микрофлюидное устройство с рисунком елочкой содержит четкие края, прямые стенки каналов и хорошо выровненные слои, которые необходимы для правильной функциональности устройства.

Кроме того, с использованием MMAA была создана четырехслойная мастер-форма с простыми круглыми функциями, чтобы показать успешное выравнивание многослойной мастер-формы. Данные профилометра подтверждают четыре отдельных слоя основной формы. Важно набраться терпения и работать медленно при выравнивании маркеров выравнивания первого и второго слоев и при фиксации фотомаски на пластине с покрытием.

Эта процедура может быть использована для производства множества различных многослойных мастер-форм, что позволяет исследователям из небольших лабораторий исследовать более сложные конструкции микрофлюидных устройств.