Пневматическая микрофлюидная платформа для концентрации микрочастиц

Этот протокол описывает наш метод изготовления и работы на пневматически управляемой микрофлюидной платформе для концентраций нескольких частиц, которая преодолевает недостатки, такие как засорение частиц и сложные структуры. Этот метод позволяет обрабатывать неограниченное количество частиц, концентрироваться на большом количестве мелких частиц, предотвращать нежелательные повреждения клеток, повышает эффективность энтропии. В связи с важностью биологического анализа, технологии микрофлюидных и биомедицинских микроэлектромеханических систем используются для разработки и изучения устройств для очистки и сбора микроматериалов.

Для начала используйте предварительно подготовленную форму с пневматическим клапанным каналом SU8 для воспроизведения слоя PDMS для пневматического управления клапаном. Залейте 10 миллилитров жидкой PDMS и один миллилитр отверждающего агента в подготовленную форму пневматического клапанного канала и нагрейте при 90 градусах Цельсия в течение 30 минут. После отверждения структур PDMS отделите форму SU8.

Проткните три 1,5-миллиметровых пневматических порта в канал пневматического клапана с помощью прокола 1,5 миллиметра. Вылейте 10 миллилитров жидкой PDMS и один миллилитр отверждающего агента в чистую форму SU8. Отжимное покрытие в течение 15 секунд при 1500 оборотах в минуту с помощью спин-коатера, затем нагреватель активируется при 90 градусах Цельсия в течение 30 минут.

Отделите форму SU8 после отверждения структур PDMS. Обработайте структуру PDMS атмосферной плазмой в течение 20 секунд. Используя микроскоп, выровняйте обработанные плазмой структуры PDMS в соответствии со структурой канала.

Свяжите выровненные структуры PDMS, нагревая их при 90 градусах Цельсия в течение 30 минут. Используя прокол диаметром 1,5 миллиметра, сделайте отверстие диаметром 1,5 миллиметра во входном и выходном отверстии канала жидкости в части пневматического канала, связанной с тонким слоем диафрагмы. Воспроизведите обе стороны слоя PDMS, используя две формы SU8, чтобы создать микрофлюидный канал.

Используйте изогнутую и прямоугольную форму микрофлюидного канала спереди и форму микрофлюидного канала соединения сзади. Налейте 10 миллилитров жидкой PDMS и один миллилитр отверждающего агента в изогнутую и прямоугольную форму микрофлюидного канала и покройте ее спином со скоростью 1200 оборотов в минуту в течение 15 секунд, затем создайте формы для изогнутой жидкостной камеры и каналов жидкости путем тепловой активации при 90 градусах Цельсия в течение 30 минут. Отделите слой PDMS, на котором образуется микрофлюидный канал.

Затем обработайте его атмосферной плазмой в течение 20 секунд, чтобы сделать термоактивированную форму, покрывающую герметичную вентиляционную стенку путем приклеивания к стеклянной пластине. Налейте три миллилитра жидкой PDMS в соединительный канал пресс-формы SU8. Расположите конструкцию, изготовленную с помощью формы соединительного канала, в жидкой PDMS на микрофлюидной соединительной канальной форме.

Затем высушите наложенную структуру при 130 градусах Цельсия в течение 30 минут. После отверждения удалите переднюю форму SU8 из слоя сети микрофлюидных каналов и аккуратно отклейте заднюю форму PDMS. Налейте 10 миллилитров жидкой PDMS и один миллилитр отверждающего агента в чистую форму SU8 и нагрейте ее при 90 градусах Цельсия в течение 30 минут.

Отделите форму SU8 после отверждения структур PDMS. Обработайте формы микрофлюидных соединительных каналов PDMS атмосферной плазмой в течение 20 секунд. Используя микроскоп, выровняйте обработанные плазмой структуры PDMS в соответствии со структурой канала.

Свяжите выровненные структуры PDMS нагреванием при 90 градусах Цельсия в течение 30 минут. Выровняйте структуры PDMS, подготовленные в ходе этого процесса, в соответствии со структурой канала и свяжите их путем обработки атмосферной плазмой в течение 20 секунд. Используя шприц объемом 10 миллилитров, заполните микрофлюидный канал безпузырьковой деминерализованной водой.

Для управления давлением рабочей жидкости и тремя пневматическими клапанами, которые контролируют поток микрогранул, вставьте прецизионный регулятор давления с четырьмя или более выпускными каналами для рабочей жидкости в микрофлюидную платформу. Готовят тестовые частицы карбоксильного полистирола различных размеров в дистиллированной воде. Чтобы контролировать скорость потока рабочей жидкости, заполните половину стеклянной бутылки водой и подключите крышку стеклянной бутылки к выходному каналу контроллера и микроклапану.

Используя инвертированный микроскоп, наблюдайте за всеми операциями платформы и измеряйте рабочий расход с течением времени на выходе с помощью расходомера жидкости. Впрыскивайте частицу или жидкую смесь под давлением на входе с клапаном частиц. Приложите давление к клапану CIV при 15 килопаскалях и клапану частиц при 18 килопаскалях, чтобы привести в действие клапан.

Когда частицы сконцентрированы, прикладывайте давление только к клапану жидкости. Расход жидкостей был разделен на четырехступенчатую платформу. Первым этапом было состояние загрузки.

Рабочая жидкость и частицы были почти идентичны, так как сеть микрофлюидных каналов демонстрировала структурную симметрию. Вторым этапом стало блокирование государства. Путь потока сужался, а расход, измеренный в выходном отверстии, уменьшался гидравлическим сопротивлением.

Третьей стадией было состояние концентрации. Измеренный QP был близок к нулю, а QF был примерно в 1,42 раза больше, чем в блокирующем состоянии. Заключительным этапом стало состояние выпуска.

Полученные скорости потока и концентрации доказали, что последовательное срабатывание, запрограммированное пневматическим клапаном, хорошо работает из-за изменений потока. Частицы концентрировались и накапливались в зоне сбора, когда клапан CIV и клапан частиц были закрыты, и все собранные, концентрированные частицы высвобождались в течение четырех секунд, когда закрывался только клапан жидкости. Неотъемлемой частью этой процедуры является отверждение задней структуры, где слой PDMS имплантируется под давлением воздушного слоя.

И деформированный слой пленки внезапно активизируется. Эта платформа может быть использована для автоматической предварительной обработки очень концентрированных и прямых и взвешенных биочастиц, так как на работу не влияют свойства физических частиц.