Mikrofluidik-Chips mit Elastomer-Mikroventil Arrays Controlled

Summary

Wir zeigen, Protokolle für die Herstellung und Automatisierung von Elastomer-Polydimethylsiloxan (PDMS)-basierte Mikroventil Arrays, die keine zusätzliche Energie benötigt, um in der Nähe und bieten photolithographisch definiert präzise Volumina. Ein parallel subnanoliter-Volumen-Mixer und einem integrierten mikrofluidischen Perfusion System vorgestellt werden.

Abstract

Miniaturisierte mikrofluidischen Systemen ermöglichen eine einfache und effektive Lösungen für Low-Cost-Point-of-care Diagnostik und High-Throughput-biomedizinischen Tests. Robust Flow Control und präzise fluidischen Volumina sind zwei entscheidende Anforderungen für diese Anwendungen. Wir haben Mikrofluidik-Chips mit Elastomer-Polydimethylsiloxan (PDMS) Mikroventil Arrays entwickelt, dass: 1) benötigen keine zusätzliche Energiequelle, um die fluidische Pfad zu schließen, damit die geladenen Gerät ist portabel und 2) für microfabricating tief (bis zu 1 mm) Kanäle ermöglichen mit senkrechten Seitenwänden und führt zu sehr präzisen Funktionen.

Die PDMS Mikroventile-basierte Geräte bestehen aus drei Schichten: einer fluidischen Schicht, die Fluidik Wege und Mikrokammern in verschiedenen Größen, eine Steuerung Schicht, die die Mikrokanäle notwendig, um die fluidische Weg mit Mikroventile zu betätigen, und einen mittleren dünne PDMS-Membran, die das Steuerelement gebunden ist Schicht. Fluidic Schicht und Kontrolle Schichten sind durch Replikat des PDMS von SU-8 Fotolack Meister gemacht, und die dünne PDMS-Membran wird durch das Drehen PDMS in bestimmten Höhen gemacht. Die Steuerung Schicht auf die dünne PDMS-Membran nach Sauerstoff Aktivierung beider verklebt und dann mit der Fluidik-Schicht aufgebaut. Die Mikroventile sind in Ruhe geschlossen und kann durch Anlegen von Unterdruck (zB Haus Vakuum) geöffnet werden. Mikroventil Schließen und Öffnen erfolgt über Magnetventile von Computer-Software gesteuert automatisiert.

Hier zeigen wir zwei Mikroventil-basierten mikrofluidischen Chips für zwei verschiedene Anwendungen. Der erste Chip ermöglicht die Speicherung und das Mischen präzise Sub-Nanoliter von wässrigen Lösungen in unterschiedlichen Mischungsverhältnissen. Der zweite Chip ermöglicht computergesteuerte Perfusion von mikrofluidischen Zellkulturen.

Die Geräte sind einfach herzustellen und einfach zu steuern. Aufgrund der Biokompatibilität von PDMS, könnten diese Mikrochips haben breite Anwendungen in miniaturisierten Diagnostik-Assays sowie grundlegende zellbiologische Studien.

Protocol

Mikrofluidikvorrichtung Design mit CorelDraw oder AutoCAD-Software

Das Prinzip der PDMS Mikroventile-basierte Geräte: Die Geräte bestehen aus drei Schichten: einer fluidischen Schicht mit Mikrokammern in verschiedenen Größen, ein "Control Layer" enthält die Mikrokanäle notwendig, um die fluidische Weg mit Mikroventile zu betätigen, und einen mittleren dünne PDMS-Membran, die gebunden ist auf der Steuerungsebene. In Ruhe durch die Einhaltung und Hydrophobie von PDMS, die Membran-Dichtungen (reversibel) gegen seinen Sitz, daher bleiben die Räume von einander ohne Energiezufuhr isoliert. Ventile kann durch Anlegen von Unterdru....

Discussion

Die wichtigsten Vorteile unserer Mikroventil Design:

1. Keine zusätzlichen Energiequelle benötigt wird, um die fluidische Pfad zu schließen, damit die geladenen Gerät ist portabel und
2. Das Gerät kann von PDMS Repliken von photolithographisch gemusterten SU-8 Formen gebaut werden, so dass für microfabricating tief (bis zu 1 mm) Kanäle mit senkrechten Seitenwänden (dh die Höhe des Features können unabhängig von ihrer Breite angegeben werden) und führt zu sehr präzise Funktionen.

Vorteile der parallelen Mischer.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Saubere Siliziumwafer	liefern Silicon	Sense Inc.	3P0110TEST	P/
Bor-"Master"-Wafer	Verbrauchsmaterialien			Hergestellt im eigenen Haus unter Verwendung von Standard-Photolithographie-Verfahren
Exsikkatoren (2)	Ausrüstung	VWR international	24987-048	Einer für die Silanisierung, einer für die PDMS-Entblasung.
	Balance Equipment	OHAUS Corp.	SC6010
Ofenausrüstung		Sheldon Manufacturing, Inc.	1330GM
MiniVortexer	Ausrüstung	VWR international	58816-121
Spinner	Ausrüstung	Headway Research Inc.	PWM32
	Plasmaätzer-Ausrüstung	Plasmatic Systems, Inc.	Plasma Preen II-973
Heizplattenausrüstung		Torre Pines Scientific	HP30A
Stereoskop	Mikroskop	Nikon Instruments	TMZ1500 CCD-Kamera
	Ausrüstung	Diagnoseinstrumente	SPOT RT
Magnetventile	Ausrüstung	Lee Company	LHDA0511111H
Daten Hardware		National Instruments	PCI 6025E, CB-50LP
LabView	Software	National Instruments	Version 8.0
Tridecafluor-1,1,2,-tetrahydrooctyl)-1-trichlorsilan	Reagenz	United Chemical Technologies	T2492	Die Silanisierung muss in einem chemischen Abzug erfolgen.
PDMS, Prepolymer und Vernetzer	Reagenz	Dow Corning	, Sylgard 184
Hexan	, Reagenz	EMD, Millipore,	HX0295-6
Farbstoffe	Reagenz	, Spektrum, Chemical Mfg., Corp.	FD& C 110, 135, 150	Blau #1, Gelb #5, Rot #3.
3 ml Einweg-Transferpipetten	Verbrauchsmaterialien	Fisher Scientific	13-711-20
Kimwipes	Verbrauchsmaterialien	Kimberly-Clark Corporation	34155
Wägeschiffchen	Verbrauchsmaterialien	VWR international	12577-027
Zungenspatel	Verbrauchsmaterialien	Fisher Scientific	11-700-555
P100 Schalen	Verbrauchsmaterial	Fisher Scientific	08-772E
Silikonschlauch (1,14 mm Innendurchmesser (ID))	Zubehör	Cole-Parmer	07625-30
Tygon-Rohre (Außendurchmesser 1/16 Zoll; Innendurchmesser 1/32 Zoll)	Zubehör	Cole-Parmer	06418-02
Duco Cement	Zubehör	Devcon Inc.	6245
Rasierklingen	Werkzeuge	VWR international	55411-050
Nadeln	Werkzeuge	Fisher Scientific	0053482 (25 Gauge)
#5 Pinzettenwerkzeuge		Fine Science Tools	11251-20
50 ml Zentrifugenröhrchen	Zubehör	Fisher Scientific	05-526B
Folie versiegeln	Liefert	AEP Industries Inc.
1,5 ml Mikrozentrifugenröhrchen		Supplies Fisher Scientific	05-406-16
15 ml Zentrifugenröhrchen	Supplies	BD Biosciences	352097
Purple Nitril Power-Free	Handschuhe Supplies	VWR international	40101-348
1,2 mm Harris Biopsie Punch	Tools Ted	Pella, Inc.	Artikel-Nr.: 15074