ソフト ・ リソグラフィー

Bioengineering

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Summary

多くの BioMEM のデバイス、マイクロ流路などは、ソフト ・ リソグラフィー技術を使用して製造されています。 ここでは、マイクロ スケール パターンは 3 D 構造弾性ポリマーを硬化によってレプリケートされます。これらの高分子の構造を使用して幅広いデバイス、マイクロ コロニーの可視化のためのマイクロ スケール バイオリアクターにバイオセンシング用マイクロ流路に至るを作成します。

このビデオは、フォトリソグラフィを紹介し、研究室では、手法を示します。 その後、技術とバイオ エンジニア リング分野での構造体の使用方法のいくつかのアプリケーションが調べられます。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. バイオ エンジニア リング. ソフト ・ リソグラフィー. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

ソフト柄マイクロ流体システムの複雑なチャネルに正常に使用されている急速なシンプルで、安価な作製プロセスのセットであります。エレクトロニクス業界で露光は光と光に敏感なポリマー薄膜のパターン部品や基板のバルクを用いた微細加工のプロセスを指します。用語・ ソフト ・ リソグラフィーはポリジメチルシロキサンやこれらの技術を実行する PDMS のような柔らかいエラストマー材料の使用を指します。このビデオでは、マイクロ流体デバイスの作製を示すプロトコル続いてソフト ・ リソグラフィー技術のさまざまな種類を紹介します。最後に、異なる分野の研究者が彼らの利点にソフト ・ リソグラフィーを使用する方法が表示されます。

まず、最も一般的なソフト ・ リソグラフィー技術を確認してみましょう。すべてのこれらの技術の最初のステップは、マスター型の製作です。これは、所望のパターンを作成するシリコンなどの基板上に光とフォトレジストと呼ばれる感光性材料を使用する従来の光リソグラフィを用いたします。写真平版の詳細については、このゼウス コレクション内の前のビデオを参照してください。2 番目のステップはこのマスター金型にエラストマーを注ぐと、それを硬化させます。これはさまざまなソフト ・ リソグラフィー技術のさまざまな方法で使用されているドライ ベアリングの救済機能柔軟性エラストマー スタンプを作成します。印刷、成形、位相シフト光リソグラフィ、機械区分と鋳造キャスト スタンプを使用して転送の原理モードがあります。印刷、スタンプは octadecanethiol または金のような基質に入れられる ODT のような譲渡インクでコーティングします。スタンプを削除すると、上げられたスタンプ表面からインクだけは基板表面に刻印されます。したがって、直接印刷基板上にナノ機能をレプリケートします。成形と呼ばれる別の手法で切手自体は金型として使用されます。未硬化のポリマーにスタンプが押されたここでは、し硬化します。その後、金型を切手からパターンを明らかにするため剥離します。印刷のような基板上にナノ機能の直接の複製結果成形も。位相シフト最先端リソグラフィと呼ばれる 3 番目の手法は、最初に、基板がフォトレジスト材料でコーティングされています。スタンプはコーティングされた基板上に配置し、切手を通じて光を示します。これは、結果、従来のリソグラフィ技術で観測されたフォトレジスト膜に転送されているフィーチャのエッジ。機械区分、別名 nanoskiving のような成形で未硬化エポキシ樹脂プレポリマーを成形するスタンプが使用されます。この成形プレポリマー、しでコーティングされた、最適な材料の薄膜など金を硬化させます。この映画は、さらにエポキシで埋め込まれ、硬化後それのパターンでエポキシのスラブを形成する、ウルトラミクロトームを使用して断面を。最後に、鋳造では、ポリマーは、マスター金型スタンプを作成するのに注がれています。入口および出口のためにパンチし、基板に接着しすることができます。次のセクションでは、単純なマイクロ流体デバイスを製造するためのプロトコルを確認します。

まず、従来のリソグラフィ技術を使用してマスターの金型を準備します。プロトコルの詳細は、このコレクション内の前のビデオを参照してください。マスター型は通常シリコン基板上に作製しました。スタンプを作製、まず PDMS の硬化剤 10:1 の比率で約 25 グラムの混合物を準備します。その後空気の泡を削除する混合物。次に、フラット ベース コンテナーでマスター型を配置し、それを脱 PDMS の混合物を注ぐ。摂氏 60 度 PDMS は後に自然冷却ダウン オーブンの部屋の温度に別の時間の約 1 時間、今焼きます。次に、金型から PDMS を切断し、汚染を避けるためをパターン側に置きます。個々 のパターンをカットします。任意入口および出口流体デバイスに出入りを許可する右のサイズの皮膚の穴パンチを使用してをパンチします。酸素プラズマ クリーナー PDMS デバイスに配置し、約 1 分間治療します。デバイスの 2 つの層を一緒に付着し、顕微鏡下でパターンを揃えます。最後に、PDMS を使用して基板に完成されたデバイスを結合し、治すためにそれを焼きます。使用前に流れることによって、任意の漏れテスト マイクロ チャネルを介して水。

ソフト ・ リソグラフィーは、分子生物学的解析から臨床検査、医薬品開発まで幅広い分野のアプリケーションを発見しました。これらの例のいくつかを見てをみましょう。このテクニックは、単一セルのメカノ プロファイリングの柔軟な microposts のような斬新な構造を作成する使用できます。メカノ プロファイリング環境微生物によって加えられた力のような力学的パラメーターに関する研究を指します。製作は microposts 後培養細胞に成長すること。これは、結果、細胞の種類によって力を計算するために測定することができる小型の柔軟な柱の曲げ。勉強し、異なる微小の哺乳類細胞に及ぼす影響を理解する、多層、multifluidic のシステムを使用できます。これらのシステムは、異なるマスター型を使用して個々 の PDMS レイヤーすることによって製造されています。その後、様々 なポリジメチルシロキサン キャストがきれい、揃え、重なり合ってし、焼き。PDMS デバイスの複数のレイヤーは、PDMS の半透膜を介して細胞から流体の効率的な分離のためことができます。このセットアップにより、研究者が研究し、酸素や下マイクロで哺乳類細胞へトップ テスト流体層から拡散の新しいメディアのような流体の制御量を有効にする新しい微小の細胞に及ぼす影響を特徴付けるチャネル。

ソフト ・ リソグラフィーにゼウスのビデオを見てきただけ。ここでは、例として PDMS マイクロ流路デバイスを製造の詳しいプロトコルと一緒にソフト ・ リソグラフィーのコア技術について話し合った。見ていただきありがとうございます。

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