Dimostriamo protocolli per la produzione e l'automazione elastomeriche polidimetilsilossano (PDMS) a base di array microvalvola che non hanno bisogno di energia supplementare per chiudere e dispongono photolithographically definito volumi precisi. Un parallelo subnanoliter-volume del mixer e un sistema integrato di perfusione microfluidica sono presentati.
Sistemi miniaturizzati microfluidici fornire soluzioni semplici ed efficaci a basso costo point-of-care diagnostica e analisi biomediche high-throughput. Controllo del flusso robusto e preciso volumi fluidici sono due requisiti fondamentali per queste applicazioni. Abbiamo sviluppato chip microfluidica con elastomerica polidimetilsilossano (PDMS) array microvalvola che: 1) non hanno bisogno di fonti di energia supplementare per chiudere il percorso fluidico, da cui il dispositivo di caricamento è molto portabile e 2) consentire microfabricating profonde (fino a 1 mm) canali con pareti verticali e con conseguente caratteristiche molto precise.
Il microvalvole dispositivi basati su PDMS sono costituiti da tre strati: uno strato fluido contenente percorsi fluidici e microchambers di varie dimensioni, uno strato di controllo che contiene il microcanali necessario attivare il percorso fluidico con microvalvole, e un mezzo sottile membrana PDMS che è legato al controllo strato. Strato fluidico e livelli di controllo sono realizzati per stampaggio replica del PDMS da SU-8 maestri photoresist, e la sottile membrana PDMS è fatta da spinning PDMS ad altezze specificate. Il livello di controllo è legato alla membrana sottile PDMS dopo l'attivazione di ossigeno di entrambe, e poi assemblati con lo strato fluido. Le microvalvole sono chiusi a riposo e può essere aperto mediante l'applicazione di pressione negativa (ad esempio, vuoto casa). Microvalvola chiusura e apertura sono automatizzate tramite elettrovalvole comandate da un software.
Qui dimostriamo due chip microfluidica microvalvola-based per due diverse applicazioni. Il primo chip permette di memorizzare e la miscelazione precisa sub-nanolitri volumi di soluzione acquosa a diversi rapporti di miscelazione. Il secondo chip permette di controllo computerizzato perfusione di colture cellulari microfluidica.
I dispositivi sono facili da fabbricare e semplice da controllare. A causa della biocompatibilità di PDMS, questi microchip potrebbe avere vaste applicazioni in dispositivi miniaturizzati test diagnostici di base così come studi di biologia cellulare.
I principali vantaggi del nostro design microvalvola:
Questo lavoro è stato sostenuto dal National Institute of Biomedical Imaging e concedere Bioingegneria # EB003307 e dalla carriera Premio Nazionale Science Foundation su AF
Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
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Clean silicon wafers | Supplies | Silicon Sense Inc. | 3P0110TEST | 3-inch diameter, P/Boron |
“Master” wafers containing SU-8 patterns | Supplies | Fabricated in house using standard photolithography procedures | ||
Desiccators (2) | Equipment | VWR | 24987-048 | One for silanization, one for PDMS de-bubbling. |
Balance | Equipment | OHAUS Corp. | SC6010 | |
Oven | Equipment | Sheldon Mfg. Inc. | 1330GM | |
MiniVortexer | Equipment | VWR | 58816-121 | |
Spinner | Equipment | Headway Research Inc. | PWM32 | |
Plasma etcher | Equipment | Plasmatic Systems Inc. | Plasma Preen II-973 | |
Hot Plate | Equipment | Torre Pines Scientific | HP30A | |
Stereoscope | Microscope | Nikon | TMZ1500 | |
CCD camera | Equipment | Diagnostic Instruments | SPOT RT | |
Solenoid valves | Equipment | Lee Company | LHDA0511111H | |
Data acquisition board | Hardware | National Instruments | PCI 6025E, CB-50LP | |
LabView | Software | National Instruments | Version 8.0 | |
Tridecafluoro-1,1,2,2,-tetrahydrooctyl)-1-trichlorosilane | Reagent | United Chemical Technologies | T2492 | Silanization must be done in a chemical fume hood. |
PDMS prepolymer and crosslinker | Reagent | Dow-Corning | Sylgard 184 | |
Hexane | Reagent | EMD | HX0295-6 | |
Color Dyes | Reagent | Spectrum Chemical Mfg. Corp. | FD&C 110, 135, 150 | Blue #1, Yellow #5, Red #3. |
3 ml disposable transfer pipets | Supplies | Fisher Scientific | 13-711-20 | |
Kimwipes | Supplies | Kimberly-Clark | 34155 | |
Weighing boats | Supplies | VWR | 12577-027 | |
Tongue depressor | Supplies | Fisher Scientific | 11-700-555 | |
P100 dishes | Supplies | Fisher Scientific | 08-772E | |
Silicone tubing (1.14 mm inner diameter (I.D.)) | Supplies | Cole-Palmer Instrument Co. | 07625-30 | |
Tygon tubing (O.D. 1/16 in; I.D. 1/32 in) | Supplies | Cole-Palmer Instrument Co. | 06418-02 | |
Duco Cement | Supplies | Devcon | 6245 | |
Razor blade | Tools | VWR | 55411-050 | |
Needles | Tools | Fisher Scientific | 0053482 (25 Gauge) | |
#5 Forceps | Tools | Fine Science Tools | 11251-20 | |
50 ml centrifuge tube | Supplies | Fisher Scientific | 05-526B | |
Seal wrap film | Supplies | AEP Industries Inc. | 0153877 | |
1.5 ml microcentrifuge tubes | Supplies | Fisher Scientific | 05-406-16 | |
15 ml centrifuge tubes | Supplies | BD Falcon | 352097 | |
Purple nitrile power-free gloves | Supplies | VWR | 40101-348 | |
1.2 mm Harris biopsy punch | Tools | Ted Pella, Inc. | 15074 |