La sonda de microfluidos: Operación y Uso de tratamiento de superficies localizadas

Summary

En este video se presenta la sonda de microfluidos

Abstract

Dispositivos de microfluidos permiten los ensayos que se realizaron con cantidades de muestra y se han utilizado recientemente para controlar el microambiente de las células. Microfluídica se asocia comúnmente con microcanales cerrados que limitan su uso a las muestras que pueden ser introducidas y cultivadas en el caso de las células, dentro de un volumen reducido. Por otro lado, micropipetting sistema se han utilizado para la perfusión local y las superficies de las células, sobre todo con push-pull los casos en los actos de una pipeta como fuente y el otro como lavabo, pero el confinamiento del flujo es difícil en tres dimensiones. Además, las pipetas son frágiles y difíciles de colocar y por lo tanto se utilizan en la configuración estática.

La sonda de microfluidos (MFP) evita las limitaciones impuestas por la construcción de canales de microfluidos cerrado y en lugar de encerrar la muestra en el sistema de microfluidos, el flujo de microfluidos pueden ser entregados directamente en la muestra, y explora a través de la muestra, utilizando la impresora multifunción. . La inyección y las aberturas de aspiración se encuentran dentro de unas cuantas decenas de micrómetros de unos a otros para que un microjet se inyecta en el espacio es limitado por las fuerzas hidrodinámicas del líquido que rodea por completo y aspirar de nuevo en la otra abertura. El microjet se pueden eliminar a través de la superficie del sustrato y proporciona una herramienta precisa para la deposición localizada / o entrega de los reactivos que pueden ser utilizados en grandes áreas de exploración de la sonda sobre la superficie. En este vídeo se presentan los microfluidos sonda ¹ (MFP). Se explica en detalle cómo ensamblar el MFP, montarlo sobre un microscopio invertido, y alinearla con respecto a la superficie del sustrato y, finalmente, mostrar cómo se utilizan para procesar una superficie de sustrato sumergido en una solución tampón.

Protocol

1. Microfabricación de la cabeza de la sonda (proceso que no aparecen en el video)

1. Una oblea de ^Si-2, cuatro pulgadas de diámetro, 525 micras de espesor, con una capa de SiO2 1 m de espesor térmico es spincoated con un fotoprotector (PR) durante 45 s a 4000 rpm.
2. La oblea se precocidos a 110 ° C durante 50 s, y se expone a través de una máscara con todos los elementos (puertos y microcanales) durante 5 s, desarrollado y aclarado con DI.
3. El SiO2 descubierto es grabado en un buffer 01:07 ácido fluorhídrico (BHF), solución de ≈ 15 min (deshumectación del sustrato donde se ha grabado SiO2 indica la finalización de la etch). Un plasma de O2 o la acetona se utiliza para la ceniza o la tira del resto de PR.
4. Una segunda capa de PR es spin-revestido a 1500 rpm durante 45 s, dando una sobrecapa de espesor de 10 micras ≈ [31]. El patrón de SiO2 por debajo de esta capa de PR es aún visible y se utiliza para alinear la oblea con una segunda máscara con los únicos puertos.
5. Después de la exposición y el desarrollo de las relaciones públicas, la oblea se lava, se seca, y postbaked a 95 ° C durante 20 min.
6. La oblea de silicio se une a una oblea de apoyo con cera fundida blanca para proteger el plato.
7. Un plasma de acoplamiento inductivo (ICP) DRIE se utiliza para transferir el PR y embebidos SiO2 patrones en la topografía de obleas en un proceso de tres pasos:
   1. DRIE para que los puertos ≈ 500μmdeep en Si (patrón definido por el espesor PR).
   2. Sin necesidad de descargar la oblea de la máquina de DRIE, el PR se incinera con un plasma.
   3. La exposición SiO2 patrón actúa como máscara para un segundo proceso de grabado en seco, la creación de 50 canales m de profundidad, y la apertura del relleno y los puertos de ventilación a través de la oblea. Después de la descarga, la oblea de apoyo se separa en una corriente de agua caliente. La oblea micromecanizados se limpia con acetona, etanol y DI.
8. Fichas individuales MFP son cortados en cubitos.
9. Un bloque de interfaz de PDMS se fabrica de fundición en un micro molde formado por dos estructurado de poli (metacrilato de metilo) (PMMA) elementos, una placa de acero pulido que forman la parte inferior, y los capilares de dos (cada una se inserta en una de las dos vías de acceso a los agujeros en la placa de acero) que sirven como marcadores de posición de los orificios de conexión de fluidos. El PDMS se cura en un horno a 60 ° C durante al menos 1 h.
10. El bloque de PDMS se une a una picada de chips de silicio MFP mediante la activación de las dos partes en el aire de plasma a 1 mbar durante 24 s en 230 W, y que une los dos juntos con un hecho en casa a la alineación mecánica.
11. El montaje se deja a los bonos en un horno de 60 º C durante un mínimo de 1 hora

2. Asamblea de la MFP

1. Impermeable a los gases jeringas de vidrio se llenan con los reactivos adecuados utilizando jeringas y agujas de plástico para asegurarse de que no queden burbujas de aire. Por lo general, se utiliza una jeringa de 1 -10 microlitro para la inyección, y una jeringa con un volumen de 5-10 veces mayor para la aspiración.
2. Las jeringas están conectadas a tubos capilares con accesorios Nanotight con bajo volumen muerto.
3. Los capilares se llenan y se analiza las burbujas bajo el microscopio.
4. El chip MFP es precargadas con solución tampón para evitar la captura de burbujas cuando se conectan los vasos capilares.
5. Los capilares están conectados a la pieza de conexión PDMS en la cabeza de la sonda

3. Configuración de la impresora multifunción

1. La cabeza de la sonda se sujeta en el soporte de la sonda y se monta en la estación de la sonda sobre un microscopio invertido
2. Las jeringas se colocan en las bombas de jeringa de alta precisión.
3. El sustrato, como por ejemplo una lámina de vidrio, se inserta en un soporte de fabricación casera que se fija a la platina del microscopio.
4. El paralelismo de la mesa de la impresora multifunción y el soporte se ajusta mediante un par de goniómetros mediante la observación de los anillos de Newton (franjas de interferencia) que aparecen cuando el MFP se pone en contacto con el sustrato. El punto de contacto y la frecuencia de los anillos de servir como indicador de la inclinación. Cuando el equipo esté alineado con la superficie, un anillo de interferencia de una sola se extiende sobre toda la superficie. Esta medida también sirve para calibrar la separación entre el MFP y el sustrato.
5. La brecha entre la impresora multifunción y el soporte es fundamental para los procesos de modelado de superficie. Debido a que el sustrato se procesa mediante la exploración por debajo de la impresora multifunción, la alineación horizontal tiene que ser ajustada con precisión micrométrica y se logra utilizando un soporte de tres puntos formado por tres tornillos micrométricos.

4. El funcionamiento de la impresora multifunción

1. La dispensación es controlado a través del software LabVIEW. La operación del dispositivo se visualiza a simple vista y con una cámara CCD. La inyección: relación de aspiración varía 01:03-1:10, en función de la difusividad del reactivo con el buffer de los alrededores y el patrón de flujo deseado geométricas.
2. Para comprobar el correcto funcionamiento de la jeringa de aspiración y la presencia de burbujas, primero se inyecta el líquido con la jeringa de aspiración antes de iniciar la aspiración adecuada.
3. Comienzo de la inyección de líquido y el flujo de monitor y el confinamiento de cuentas o de tinte fluorescente marcador.
4. Utilice la sonda para la aplicación particular, es decir, escanear a través de la superficie para el procesamiento de la deposición, el grabado o la tinción de la superficie o las células.

Discussion

La sonda de microfluidos (MFP) es muy versátil, ya que es (i) móvil, (ii) adaptable para su uso con diferentes tipos de reactivos y el sustrato y se puede (iii) ser manejados en grandes áreas.

Burbujas no deseado puede llevar a la interrupción del flujo Para evitar burbujas, todos los componentes tienen que ser llenado con líquidos antes de su montaje. La brecha entre la sonda y la superficie es sólo de unos pocos micrómetros, sin embargo, la mesa es de varios cientos de micrómetros de ancho, y las distancias en el rango de centímetros escaneados. Por consiguiente, tanto la horizontalidad de la superficie de escaneado y el paralelismo entre la mesa multifunción y el soporte que sea necesario ajustar con mucho cuidado. Finalmente, la relación entre la aspiración y la inyección tiene que ser lo suficientemente grande como para capturar todos los reactivos inyectados en el espacio entre el MFP y el sustrato.

El MFP se puede utilizar para modelar superficies con las proteínas en condiciones suaves, para procesar los tejidos o células individuo inmerso en tampones fisiológicos, o de los patrones de grabar en una superficie.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
microfluidic connectors	Upchurch Scientific	Micro- and Nano-tight fittings and sleeves
2-component manual dispenser	Conprotec Inc.	DM400	To dispense and mix PDMS mixture
LabVIEW	National Instruments	Version 8.0
Mechanical Convection Oven	VWR international	1330FM
Glass syringes	Hamilton Co
Capillary tubing	Polymicro Technologies
Plasma Chamber	Tegal Corporation	Plasmaline 415
Inverted Microscope	Nikon Instruments	TE2000-E
Syringe pumps	Cetoni	neMESYS
Sylgard 184	Ellsworth Adhesives	184 Sil Elast Kit
Camera	Photometrics	QuantEM 512SC
Microscope stage
Microfluidic probe holder goniometers	Melles Griot	07GON504
Linear stage	Applied Scientific Instrumentation	LS-50	For z-control of the MFP
Manual linear stage	Newport Corp.	443-4 Series	For x- and y- axis control of the MFP
Microscope stage	Applied Scientific Instrumentation	PZ-2000	With x-, y- and z- control