软光刻

Bioengineering

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Summary

许多 BioMEM 的设备, 如微流控通道, 都是用软光刻技术制作的。 在这里, 一个微型的模式是通过固化在3D 结构的弹性聚合物复制。这些聚合物结构, 然后被用来创造广泛的设备, 从微流控通道的传感应用到微型生物反应器的可视化的微小殖民地。

这段视频介绍了光刻技术, 并在实验室中演示了该方法。 然后, 研究了该技术的一些应用以及如何在生物工程领域中使用这些结构。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 生物工程. 软光刻. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

软光刻是一套快速, 简单, 廉价的制造工艺, 已成功地用于模式的复杂通道的微流控系统。在电子工业中, 光刻是指利用光和光敏聚合物对薄膜的部分或基片的大部分进行微细加工的过程。术语软光刻是指使用软弹性材料, 如烷或硅橡胶, 以执行这些技术。在这个视频中, 我们将说明不同类型的软光刻技术, 然后是一个协议, 演示了微流控装置的制作。最后, 我们将看到不同领域的研究人员如何利用软光刻来发挥其优势。

首先, 让我们回顾一下最常用的软光刻技术。所有这些技术的第一步是制造主模具。这是使用传统的光刻, 它使用光和光敏材料称为光刻胶, 以创建在像硅基板的理想模式。要了解有关影印的详细信息, 请参阅此朱庇特收集以前的视频。第二步是浇注一个弹性体到这个主模, 然后固化它。这就创造了弹性弹性邮票轴承的浮雕功能, 在不同的方式使用各种软光刻技术。使用铸造印花的原理是印刷、成型、移相光学光刻、机械切片和铸件。在印刷时, 邮票首先涂上可转移的墨水, 如硫或 ODT, 然后放在承印物上, 像金子一样。删除图章时, 仅从凸起的图章表面上的墨迹被印在基板表面上。因此, 打印直接复制纳米尺度的特征到基底上。在另一种称为成型的技术中, 图章本身也被用作模具。在这里, 邮票被压成未聚合物, 然后固化。然后, 模具脱落, 以揭示图案从邮票。与印刷一样, 模压也会导致纳米级特征直接复制到基体上。在第三种技术中, 称为相移-边缘光刻, 首先, 基板上涂有光刻胶材料。然后, 邮票是放置在涂层的基板和光显示通过邮票。这导致在传统光刻技术中观察到的特性被转移到光刻胶膜的边缘。在机械切片, 又称 nanoskiving, 邮票是用来塑造未环氧树脂预聚体, 像在成型。这种模压预聚体被固化, 然后涂上一层薄膜的选择材料, 例如, 黄金。这部电影, 然后嵌入更多的环氧树脂和固化后, 它是分段使用 ultramicrotome 形成一个环氧板的模式。最后, 在铸造, 一个聚合物被倒入一个主模具, 使邮票。然后, 它可以被打的入口和出口和保税的基板。在下面的部分中, 我们回顾了制造一个简单的微流控装置的协议。

首先, 使用传统的光刻技术来准备主模。有关协议详细信息, 请参阅此集合中的上一个视频。主模通常是在硅衬底上制造的。为了制造邮票, 首先准备一个约25克的硅橡胶和固化剂在比例为10:1 的混合物。然后加气以除去任何气泡。接下来, 将主模具放置在一个平底容器中, 然后将脱的混合料倒入它上面。现在以60摄氏度左右的温度烘烤一小时, 然后再用自然降温的方法将烤箱加热到室温下再用一个小时。接下来, 将它从模具上切下, 并将其放置在图案一侧以避免污染。然后切出个别的模式。使用合适尺寸的皮肤穿孔孔冲入任何入口和插座, 以允许流体进出设备。然后将该设备放入氧等离子体清洗器中, 并将其处理约一分钟。将设备的两层粘附在一起, 并在显微镜下对准图案。最后, 用硅烷将已完成的装置与基体粘合, 烘烤固化。在使用前, 通过微流控通道的流动水测试任何泄漏。

软光刻在分子分析、临床诊断和药物开发等领域都有广泛的应用。让我们来看看这些例子。这项技术可以用来创建非常规结构, 如柔性 microposts 的机械性能的单细胞。机械仿形是指研究微生物对其环境施加的力等力学参数。microposts 后, 培养的细胞被允许生长在它们身上。这就导致了小挠性柱的弯曲, 然后可以测量, 以计算不同类型的细胞所施加的力。多层、multifluidic 系统可用于研究和了解不同环境对哺乳动物细胞的影响。这些系统是制作的每个单独的硅烷层使用不同的主模具。然后, 各种不同的硅橡胶铸件被清洗, 排列, 并在彼此顶层和烘烤。多层的硅橡胶设备允许有效分离的流体从细胞通过透的硅橡胶膜。这种设置允许研究人员通过使受控量的液体, 如氧气或新的介质, 从顶部的测试液层扩散到底部微流控芯片的哺乳动物细胞, 从而对新的环境对细胞的影响进行分析和表征。通道.

你刚刚看了朱庇特的视频软光刻。在这里, 我们讨论了软光刻的核心技术和详细的协议制造的一个多芯片微流控器件的例子。谢谢收看

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