Vi visar protokoll för tillverkning och automatisering av elastomer Polydimetylsiloxan (PDMS)-baserade microvalve arrayer som behöver någon extra energi för att stänga och har photolithographically definieras exakt volymer. En parallell subnanoliter volymer mixer och ett integrerat mikroflödessystem perfusion systemet presenteras.
Miniatyriserade mikroflödessystem system ger enkla och effektiva lösningar för billig point-of-care diagnostik och hög genomströmning biomedicinska analyser. Robust flödeskontroll och exakt fluidic volymerna är två viktiga krav för dessa tillämpningar. Vi har utvecklat mikroflödessystem marker med elastomer Polydimetylsiloxan (PDMS) microvalve arrayer att: 1) behöver ingen extra energikälla för att stänga fluidic banan, därav den laddade enheten är mycket portabel, och 2) möjliggöra microfabricating djup (upp till 1 mm) kanaler med vertikala sidoväggar och resulterar i mycket exakta funktioner.
De PDMS mikroventiler-baserade enheter består av tre skikt: ett fluidic skikt innehållande fluidic stigar och microchambers i olika storlekar, en kontroll lager som innehåller mikrokanaler som krävs för att aktivera fluidic väg med mikroventiler, och en mitt tunna PDMS membran som är bunden till kontrollen skikt. Fluidic skikt och lager kontroll görs av replica gjutning av PDMS från SU-8 fotoresist mästare, och den tunna PDMS membranet görs genom att snurra PDMS med angivna höjder. Kontrollen lagret är bundna till den tunna PDMS membranet efter syre aktivering av båda, och sedan monteras med fluidic lagret. Den mikroventiler är stängda i vila och kan öppnas genom att undertryck (t ex hus vakuum). Microvalve stängning och öppning är automatiserade via magnetventiler som styrs av datorprogram.
Här visar vi två microvalve-baserade mikroflödessystem marker för två olika tillämpningar. Den första kretsen möjliggör lagring och blanda exakt sub-metod i nanoliter volymer av vattenlösningar med olika blandningsförhållanden. Den andra chip möjliggör datorstyrda perfusion av mikrofabricerade cellkulturer.
Enheterna är enkla att tillverka och enkel att styra. På grund av biokompatibilitet av PDMS kunde dessa mikrochips har bred tillämpningar i miniatyriserade diagnostiska analyser samt grundläggande cellförsök biologi.
Främsta fördelarna med vår microvalve design:
Fördelar med parallella blandare:
Detta arbete stöddes av National Institute of Biomedical Imaging och bioteknik bevilja # EB003307 och av National Science Foundation Karriär Award till AF
Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
---|---|---|---|---|
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 |