Tonen we protocollen voor de productie en het automatiseren van elastomeer polydimethylsiloxaan (PDMS) op basis van microklep arrays dat er geen extra energie nodig te sluiten en zijn voorzien van photolithographically gedefinieerd precieze volumes. Een parallel subnanoliter-volume mixer en een geïntegreerd microfluïdische perfusie-systeem worden gepresenteerd.
Geminiaturiseerde microfluïdische systemen bieden eenvoudige en doeltreffende oplossingen voor low-cost point-of-care diagnostiek en high-throughput biomedische testen. Robuuste flow control en nauwkeurige vloeibare volumes zijn twee kritische vereisten voor deze toepassingen. We hebben ontwikkeld microfluïdische chips met elastomeer polydimethylsiloxaan (PDMS) microklep arrays dat: 1) hoeft geen extra energiebron in de vloeibare pad te sluiten, vandaar de geladen apparaat is zeer draagbaar, en 2) zorgen voor microfabricating diep (tot 1 mm) kanalen met verticale zijwanden en resulteert in zeer nauwkeurige functies.
De PDMS microkleppen-gebaseerde apparaten bestaan uit drie lagen: een vloeibare laag met vloeibare paden en microchambers van verschillende afmetingen, een controle laag met de microkanalen nodig zijn om de vloeibare pad bedienen met microkleppen, en een midden dun PDMS membraan dat is gebonden aan de controle- laag. Vloeibare laag en controle lagen zijn gemaakt door replica gieten van PDMS van de SU-8 fotolak meesters, en de dunne PDMS membraan is gemaakt door het draaien van PDMS op bepaalde hoogten. De controle laag is gebonden aan de dunne PDMS membraan na zuurstof activering van beide, en vervolgens samengevoegd met vloeibare laag. De microkleppen zijn gesloten in rust en kan geopend worden door het toepassen van negatieve druk (bijv. huis vacuüm). Microklep sluiting en opening zijn geautomatiseerd via elektromagnetische kleppen gecontroleerd door de computer software.
Hier tonen we twee microklep-based microfluïdische chips voor twee verschillende toepassingen. De eerste chip zorgt voor het opslaan en mengen van precieze sub-nanoliter volumes van waterige oplossingen met uiteenlopende mengverhoudingen. De tweede chip zorgt voor computer-gestuurde perfusie van microfluïdische celculturen.
De apparaten zijn gemakkelijk te fabriceren en eenvoudig te controleren. Als gevolg van de biocompatibiliteit van PDMS, zouden deze microchips hebben brede toepassingsmogelijkheden in geminiaturiseerde diagnostische assays evenals elementaire celbiologie studies.
Belangrijkste voordelen van onze microklep ontwerp:
Voordelen van de parallelle…
Dit werk werd ondersteund door het National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering verlenen # EB003307 en door de National Science Foundation Career Award naar 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 |