Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

Biyomedikal Havacilik için refraktif Dizin eşleşen cihazların imalat

doi: 10.3791/58296 Published: September 10, 2018

Summary

Bu iletişim kuralı kez mikro eşleşmeyen Kırılma endeksi nedeniyle microchannel yapıları ve sulu bir çözüm arasında ortaya çıkan eserler ortadan kaldırmak için MY133-V2000 mikrosıvısal cihazları imalatı açıklar. Bu iletişim kuralı bir akrilik sahibi yapışma kimyasal ve mekanik olarak iyileştirilmesi kapsüllenmiş aygıt sıkıştırmak için kullanır.

Abstract

Mikrosıvısal cihazların kullanımı biyomedikal uygulamalar için belirleyici bir araç olarak ortaya çıkmıştır. Modern mikroskobu teknikleri ile birleştiğinde, bu cihazlar sağlam bir platform eşzamanlı tamamlayıcı ölçümler yapabilen bir parçası olarak uygulanabilir. Bu iki teknik kombinasyonu tarafından oluşturulan birincil kırılma indisi mikrosıvısal cihazlar yapmak geleneksel olarak kullanılan malzemeler ve genellikle Biyomedikal içinde kullanılan sulu çözümler arasında uyuşmazlıkla bir mücadeledir. Bu uyuşmazlığı kanal veya aygıt kenarlarına yakın görme duyusuyla ilgili eserler oluşturabilirsiniz. Bir çözümdür flüorlu polimer MY133-V2000 kimin kırılma indisi su için benzer gibi kullanarak aygıt imal için kullanılan malzemenin kırılma indeksi azaltmak için (n = 1.33). Burada, dışarı MY133-V2000 yumuşak litografi teknikleri kullanılarak yapılmış bir mikrosıvısal alet inşaat, MY133-V2000 fabrikasyon aygıt arasındaki yapışma artırmak için akrilik bir sahibi ile birlikte O2 plazma ile gösterilmiştir ve POLYDİMETHYLSİLOXANE (PDMS) alt katman. Cihazın o zaman bu hücre kültür medya hücre kültür koşulları tipik bir görüntüleme deneyi boyunca korumak için aygıtın yeteneğini göstermek 24 h için dolu kuluçka tarafından test edilmiştir. Son olarak, nicel faz mikroskobu (QPM) kütle microchannel canlı yapışık hücreleri içinde dağılımını ölçmek için kullanılır. Bu şekilde PDMS gibi geleneksel yumuşak litografi malzemeler yerine MY133-V2000 gibi bir düşük dizin of kırılma polimer aygıttan imalatı tarafından etkin artan duyarlılık gösterdi. Genel olarak, bu yaklaşım mikrosıvısal cihazları imalatı için kolayca optik dışlayıcıları azaltmak ve ölçüm hassas artırın için varolan yumuşak litografi iş akışları entegre edilebilir.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Mikrosıvısal teknolojisinin gelişimini ölçek mikroskobik akar1,2benzersiz fizik kaldıraç Yeni Biyomedikal teknikleri çok çeşitli sağlamıştır. Bu klinik biyolojik hücre sertliği3, yüzey işaretleyicileri4ve büyüme5de dahil olmak üzere, ölçmek mikrosıvısal platformlarda yerleşik tanılama teknikleri içerir. Tek hücreleri manipüle ederek mikrosıvısal aygıtları biyomarker heterojenite, örneğin malignite6bir göstergesi olarak ölçmek için de kullanılabilir. Mikroskopi mikrosıvısal uygulamalarla birleştirme olanağını daha fazla aynı anda birden çok biyolojik ölçen cihazlar için izin vererek bu platformlar yarar artmıştır7.

QPM faz kayması gibi ışık geçer ve şeffaf örnekleri içinde madde ile etkileşim ölçen bir mikroskobu tekniktir. Tek tek hücreleri kütlesi QPM ölçümleri kırılma indisi ve biyokütle yoğunluğu8,9bilinen ilişkisi kullanılarak hesaplanabilir. Önceki çalışma QPM hücre büyüme10,11 ve hücre mekanik özellikleri üzerinden bozukluk gücü12gibi klinik parametreler ölçme yeteneğine sahip olduğunu göstermiştir. Havacilik ile birleştirildiğinde, QPM potansiyel olarak son derece kontrollü ortam vitrohücre davranışlara ölçmek için kullanılabilir. QPM Havacilik ile birleştirerek karşı karşıya olduğu birincil sorunları biridir yumuşak litografi üzerinden mikrosıvısal kanalları13oluşturmak için kullanılan çoğu polimerlerin yüksek kırılma indisi.

Havacilik çeşitli mikroskobu teknikleri ile kombinasyonu önündeki önemli bir sorunu su14,15kırılma indisini göre aygıt malzemenin kırılma indisi arasında uyumsuzluk var. Bu sorunu çözmek için bir düşük kırılma indisi polimer CYTOP16 veya MY133-V200013gibi kullanılarak yöntemidir. Fluorlu ultraviyole (UV) ikincisidir-su için benzer bir kırılma indisi vardır tedavi edilebilir akrilat polimer (n = 1.33) ve birçok kurulan mikrosıvısal pürüzsüz entegrasyon sağlayan yumuşak litografi teknikleri ile uyumlu Aygıt imalat iş akışları. Bu MY133-V2000 değil sadece uygun mikrosıvısal cihaz imalat için yapar, ama Ayrıca kolayca QPM ve diğer mikroskobu yaklaşımlar hücre davranış koloni hem tek hücreli ölçek ölçmek için ile kombine olarak sağlar. MY133-V2000 eserler su-MY133 arabirimi üzerinden ışık geçer olarak küçük, varsa, faz kayması üreterek unwrapping faz nedeniyle ortadan kaldırır.

Kırılma indisi uyuşmazlıkla ortadan kaldırarak rağmen cam veya PDMS gibi diğer malzemeler düşük bağlılığı flüorlu polimerler, MY133-V2000 gibi gelen fabrikasyon cihazlar ile ilişkili bir büyük sorun olduğunu. Mevcut çalışma yumuşak litografi kullanarak bir MY133-V2000 mikrosıvısal cihaz imalatı gösterir. Kanal ve PDMS yüzeyinin tedavi etmek için O2 plazma ile bir özel fabrikasyon akrilik sahibi ile birlikte substrat cihazın substrat mühürlü bir kanal oluşturmak için uygun sağlar. Bu aygıt için hücre kültürü ve QPM kitle her ikisi içinde tanı klinik önemi var canlı hücrelerinin büyümesini ve hücre biyokütle, hücre içi taşıma ölçmek için önemli uygulamalar vardır kanal hücrelerinin ölçmek için uygundur Tıp ve ilaç bir keşif.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. Polydimethylsiloxane negatif imalatı

  1. Polydimethylsiloxane hazırlanması
    1. 18 g PDMS silikon elastomer ve kür reaktif 1.8 g ölçmek. Kür reaktif elastomer içeren bir ölçüm tekne içine dökün.
    2. Mix elastomer ve 1 dk. için şiddetle kür reaktif ve 30 dk için bir vakum odası içine karışımı koyun.
    3. PDMS vakum kaldırmak için bir çerez kesici kullanarak negatif üzerine 15 g dökün (RADIUS = 3,8 cm) yan çalışmasını PDMS tutmak ve kalan PDMS karışımı kapak.
    4. 10 dakika vakum odasına PDMS içeren kalıp koymak.
    5. Vakum odası üzerinden PDMS içeren kalıp kaldırmak için tedavi ve alüminyum folyo ile kapatın 60 dk için 150 ° c ayarla sıcak bir tabak yerleştirin.
    6. Pour bir ters cam Petri kabına (10 cm çapında), üzerine kalan PDMS başka bir çerez kesici PDMS bir yastık oluşturmak için bir kalıp olarak kullanma. PDMS negatif tamamen tedavi kadar bu vakum odasına koy.
    7. Petri kabına PDMS ile 60 dk için 150 ° C'de tedavisi için önceden ısıtılmış sıcak plaka vakum aktarın.
  2. Polydimethylsiloxane plazma yüzey işleme
    1. Keskin bir ustura PDMS ve çerez kesici dikkatle PDMS negatif kaldırmak için altına yerleştirin.
    2. Bir keskin hobi bıçak negatif PDMS daha büyük parça--dan kesmek için kullanın; negatif tıkayan olmadan başka bir parça PDMS üstüne eklemek için yeterli arabellek alanı ile kesilmelidir.
    3. Dikkatle PDMS Petri kabına kaldırmak için negatif keskin bir ustura tedavi PDMS altına yerleştirin.
    4. Negatif için PDMS bir parça parça ile aynı boyutlara sahip panel üzerinden kesmek için bir hobi bıçak kesmek kullanın. Sonra bir dikdörtgen dışında PDMS yeni parça üstünde tepe-in negatif yerleştirildiğinde microchannel uyması için yeterli yer ile kesti.
    5. (Örneğin, cam, kuvars, polistiren veya diğer malzeme yapılmış bir slayt) düz bir yüzey üzerine PDMS (negatif ve dikdörtgeni) iki adet koyun ve bir radyo frekansı (RF) plazma temizleyici ekleyebilirsiniz. Kapıyı kapat ve bir vakum pompası kullanarak hava tahliye odası mühür. Hava basınç 400 mTorr bir dijital vakum basıncı denetleyicisi kullanarak kadar enjekte.
      Not: plazma temizlik için kullanılan substrat plazmada temizleyici kullanılmamış, plazma temizleyici tek başına 60 s rahip için akrilik temel katmanı için belgili tanımlık substrate yapışmasını önlemek için olumsuz, tedavi için koymak.
    6. Yüksek RF ayarı etkinleştirmek ve pembe hava plazma izleme penceresinde görüntülenir. Plazma-PDMS iki adet 30 için tedavi s, daha sonra RF ayarını devre dışı bırakmak. Hava yavaş yavaş odası odası içeriğini rahatsız edici bir çalkantılı hava akışı önlemek için yeniden girmek izin verir.
    7. PDMS plazma temizleyici çıkarın ve bir benchtop yerleştirin. Sonra dikkatle PDMS dikdörtgen üzerinde negatif ters çevir ve forseps ile bir çift aşağı bastırın. Bırak PDMS birbirine bağlı iki adet izin vermek 10 dakika bekletin.
  3. Negatif polydimethylsiloxane Fluorosilane yüzey işleme
    1. 2 koymak için bir damlalık trichloro (1 H, 1 H, 2 H, 2 H-Perfloro-Oktil) silane (PFOTS) küçük bir damla kullanımı tekne tartmak ve cam vakum odası yerleştirin.
    2. Böylece (karşı karşıya microchannel negatif yukarı doğru) bir parça alüminyum folyo üzerine PDMS ters çevir ve cam vakum odasına koy. O zaman, 24 h için sürekli odası tahliye edin.

2. MY133 Microchannel imalatı

  1. MY133-V2000 microchannel yapısını oluşturan
    1. Negatif PDMS MY133-V2000 400 µL ile doldurun.
      Not: Negatif biraz dolu olmalı.
    2. MY133 V2000 dolu PDMS negatif herhangi bir kabarcıklar kaldırmak 2 h için vakum odası içine koyun.
    3. MY133-V2000 vakum kaldırmak ve yavaş yavaş biraz overfilled olumsuz MY133-V2000 düz bir yüzey oluşturmak için ve oksijen polimerizasyon inhibe önlemek için üst karşı bir cam slayt tuşuna basın.
      Not: PDMS, kanal yüzeyde kısmen polimerizasyon bağ daha sonraki aşamalarında etkinleştirme yapılmasını engeller. Cam slayt herhangi bir tedavi cihaz sararma önlemeye yardımcı olur kuvars için karşılaştırıldığında bir biraz azaltılmış UV saydamlık (% 35) vardır.
    4. MY133-V2000 400 W UV fırın içine yerleştirin ve UV radyasyon 300 için maksimum yoğunluk % 50'ye ayarla MY133-V2000 microchannel tedavi için s.
      Not: cihazın tedavi etmek için kullanılan en yüksek dalga boyu yaklaşık 375 olduğunu nm ile bant genişliği 25 nm. Yaklaşık 4.500 mJ/cm2 güç çift güç üretici tarafından önerilen tedavi en az biraz daha fazla olduğu microchannel tedavisi için kullanıldı.
  2. Akrilik sahibi bina
    1. Bir vektör çizim yazılımı kullanarak akrilik temel katmanın çizin. Temel katmanın 1,5 mm kalınlığında, bir dikdörtgen 75 mm uzun ve 25 mm ölçü 25 mm x 11 mm ortalanmış bir dikdörtgen ile geniş olduğundan emin olun.
    2. Bir vektör çizim yazılımı kullanarak akrilik orta katmanı çizin. Orta katman iki daire 15 mm tarafından ayrılmış (3 mm çapında her ikisi de) ve ortalanmış Meydanı (5 x 5 mm) bir dikdörtgen (1,5 mm kalınlığında, 75 mm uzun ve 25 mm genişliğinde) olduğundan emin olun.
    3. Bir vektör çizim yazılımı kullanarak Akrilik üst tabaka çizin. Üst katmanı iki daire 15 mm tarafından ayrılmış (3 mm çapında her ikisi de) ve ortalanmış Meydanı (5 x 5 mm) bir dikdörtgen (3 mm kalınlığında, 30 mm uzun ve 25 mm genişliğinde) olduğundan emin olun.
    4. Vektör çizim yazılımı bir lazer kesici ile oluşturulan cihaz tasarımları kesip. % 100 güç ve % 30 hız, örnek ayarlarını kullanın. İki kez akrilik kesilir sağlamak için programı çalıştırın.
    5. Bir boyut M5 0,80 mm dokunarak aracını kullanarak Akrilik üst tabaka delik dokunun.
    6. Herhangi bir kalıntı işaretleri veya yanıklar kaldırmak için aseton ile akrilik parçaları silin.
  3. MY133-V2000 bağ akrilik tutucu
    1. Akrilik temel tabakası siyanoakrilat süper yapıştırıcı gibi bir yapıştırıcı kullanarak cam alt katman ekleyin. İki küçük damla akrilik kenarlarında ve sonra tutkal eşit şekilde yaymak için tek kullanımlık bir araç kullanın. Cam alt katman akrilik üzerine yerleştirin ve tutkal yerde tutmak için cam ağırlığını kullanarak kurumasını sağlar.
    2. Kat bir pozitif deplasmanlı pipet kullanarak PDMS maruz bardak 100 µL ile; sonra temel katmanın bir vakum spin coater yerleştirin ve eşit bir PDMS film yaklaşık 10 µm ile cam kat 2 min için 1500 devir/dakika kalın ayarlayın.
    3. Temel katmanın spin coater çıkarın ve dikkatli bir şekilde uzağa aseton ve kağıt havlu ile akrilik kaplı herhangi bir aşırı PDMS silin. İyileşmemiş PDMS bozmamaya dikkat edin.
    4. Temel katmanın PDMS tedavisi için PDMS 65 ° c 2 h için bir fırın ile pişirin.
    5. PDMS 1 mL Cam slayt üzerine pipet ve daha sonra taraf dışarı sızmak başlayana kadar PDMS eşit şekilde yaymak için başka bir cam slayt kullanın. Bu 10 min için 150 ° C'de sıcak tabakta tedavi.
    6. Tedavi PDMS MY133-V2000 aygıt aynı boyutlarda olan bir dikdörtgen kesilmiş ve sonra akrilik orta tabaka bir kalıp olarak kullanarak, havzanın için delikler ve pencere PDMS PDMS conta yapmak ile ilgilenen bir kare şeklinde bir kesik.
    7. MY133-V2000, kanal tarafı yukarı, aynı veya benzer bir düz yüzey plazma tedavisi-PDMS adım 1.2.5 için kullanılan olarak yerleştirin. O2 plazma MY133-V2000 kanalda yanında tedavi PDMS yüzey temizleyici içeren akrilik temel katman yer. Vakum basıncı 200 mTorr ve RF için yüksek düzey ayarla ve yüzey-30 kanal ve cam yüzey tedavi s.
    8. Öyle ki MY133 V2000 PDMS rehber forseps kullanarak, hemen yan aşağı temel katmanın akrilik dikdörtgen şalter içinde MY133-V2000 kanal yerleştirin.
    9. Conta delik içinde belgili tanımlık aygıt depolar ile sıraya MY133-V2000 cihazın üstüne PDMS conta yeri.
    10. Bitmemiş aygıtın aygıt montaj için sıkma bir yüzey sağlamak için tezgah üzerinde yükseltilmiş bir platform üzerine yerleştirin.
    11. 3 mL akrilik çimento kullanarak ayıklayın. İnce bir kaplama sağlamak için temel katmanın üzerine akrilik yeterli çimento dağıtın. Mümkün olduğunca hatta ve malzeme anlaşılmak kanal izin vermeyin kat olun.
    12. Orta katman akrilik parça üstünde tepe-in temel katmanın akrilik yerleştirin. Delikleri MY133-V2000 kanal Rezervuarlar ile sıraya emin olun.
    13. 3 küçük kelepçeler temel katmanın tutmak için kullanmak ve orta katman 2 dk süre akrilik çimento için mümkün olduğunca sıkı olarak hep birlikte, akrilik birlikte adet tahvil için sertleşir. Rezervuarlar MY133-V2000 cihazın altında sıkışmış hava önlemek için bu adımı sırasında tıkalı değil emin olun.
    14. Basınç aygıttan kaldırmak ve akrilik çimento Akrilik üst tabakası ile beklenen kişi yerlerde Orta katmana yerleştirin.
    15. Delikleri su depoları ile hizalanır sağlanması akrilik, orta katman parçasına Akrilik üst tabakası yerleştirin ve akrilik çimento kurur ise geri kalan 2 min için bankta sağlar.

3. test ve kullanmak MY133-V2000 cihazın

  1. Test sızıntı
    1. MY133-V2000 cihazın içine bir yapışma ve akış için test etmek için rezervuar delik 10 µL gıda boyası veya deiyonize su ekleyerek test.
    2. Göle (ile 1/8-inç dış çap) bir tüp takın ve bir vakum tuzak için diğer ucunu bağlayın. Vakum üstünde-e doğru çekme boya veya su kanalından başarılı bir cihaz oluşturulur emin olmak için açın.
    3. Kanal veya rezervuar hiçbir sızıntı olduğunu doğrulamak için mikroskop altında kontrol, havzanın ile etanol doldurmak ve oda sıcaklığında 10 dakika için oturup etanol izin. Sonra boya veya kanal sudan temizlemek için vakum kullanma yoluyla etanol çekin.
    4. Kanal etanol ile sprey ve bir steril polistren tabak içine koy. Parafilm ile sıkıca sarın ve ihtiyaç kadar steril bir ortamda saklayın.
      Not: Bu noktada, cihazın aseptik kontaminasyonu önlemek için ele alınması gerekir. Hazır olduğunuzda aygıtı kullanmak, dış kapsayıcı etanol kullanarak ve bir Biyogüvenlik kapsayıcısını açarken önce dolap getirilen sterilize.
  2. MY133-V2000 aygıt hücrelerde MCF7 kaplama
    1. 10 cm Petri yemekleri ile % 10 fetal Sığır serum, penisilin-streptomisin, glutamin ve non-gerekli amino asitler, bir hücre kültür kuluçka takıma Dulbecco'nın en az gerekli Orta (DMEM), oluşan tam bir medya MCF7 hücrelerin büyümesine bu %5 CO2 ve %20 O2 37 ° c sıcaklıkta içeren bir nemli ortam tutar Hücreleri yaklaşık % 80'i izdiham içinde microchannel tohum önce büyümek.
    2. İlk olarak, % 70 etanol ile microchannel içeren polistren yemek sprey. O zaman, Biyogüvenlik kanal ortam laboratuvar çevre koruma parafilm çıkarmadan önce kabine getirmek.
    3. İnsan plazma elde edilen fibronektin microchannel yüzeyinde 10 µg/mL Dulbecco'nın fosfat tamponlu tuz (DPBS) sulandrarak hareketsiz. Daha sonra bu çözümün 20 µL kanal enjekte ve 45 dakika için 20 ° C'de kuluçkaya.
    4. Fibronektin çözüm Kanal dışında hücre kültür medya enjekte ederek 20 µL tarafından bir kanala yıkama ve 10 dk 20 ° C'de kuluçkaya izin vermek.
    5. DPBS 10 mL hücrelerle yıkama ve hücreleri 1 mL 1 x tripsin ekleyerek trypsinize. 7 dk. nötrleştir tripsin 9 mL ile komple bir medya 37 ° C'de hücreler kuluçkaya.
    6. Hücrelerin 20 µL kanal enjekte edip onları 45-120 dk önce görüntüleme substrat eki izin vermek için 37 ° C'de kuluçkaya.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Bu iletişim kuralı MY133-V2000, flüorlu Polimer su eşleşen bir düşük kırılma indisi ile imalatı açıklar. Nasıl oksijen plazma kullanarak ve cihazın içinde ekstra mekanik kuvvet Kanal mühürlemek için gerekli sağlamak için akrilik bir tutucu imalatı flüorlu polimerlerin karakteristiğidir yapışma eksikliği aşmak için ana özelliğidir bu iletişim kuralı PDMS substrat karşı (Şekil 1). Düşük kırılma indisi son cihazın açıkça bir makroskobik ölçekte (Şekil 2) gösterilir. Bu malzemeden yapılmış bir kanal kenarlarına hava (Şekil 2A) açıkça görülür ama su (Şekil 2B) kırılma indisi yakın maç nedeniyle dalmış zaman ayırt etmek zor olur. Bu uydurma sonra malzemenin optik özellikleri hızlı bir kontrol sağlar. Başarıyla tamamlanan bir cihaz ekstra mekanik kuvvet microchannel mühürlemek için gerekli sağlar akrilik tarafından Kapsüllü nerede MY133-V2000 microchannel görülebilir Şekil 2C, gösterilir. Başarılı bir cihaz iyi yapışma (hava kabarcıkları ücretsiz) aygıt ve substrat arasında göstermelidir. Aygıt kanal ortasındaki bir hava kabarcığı varlığını hava bağlar, akrilik çimento zaman kümeleri rezervuarlar bir tıkanıklık nedeniyle büyük olasılıkla sırasında kaçmak için izin verilmedi olduğunu gösterir. Bu cihaz aynı zamanda cam alt katman en az selam katmanlarla iyi yapıştırılan akrilik/cam gösterir. Bu alandaki sorunlar yapıştırıcı daha eşit bir şekilde akrilik ve cam katmanlar arasında yayarak veya kalınlığı mikrosıvısal cihazın sahibi stres önlemek için azaltarak saptanabilir. Son olarak, tüm üç panel rezervuar kenarlarında yok hava boşlukları ile açık kenarları göster. Bu başka bir olası sorun için aygıt kalıp kullanımı ile yapılı içinde perfüzyon liman elenirse aygıt-yüzey adezyon alandır.

Mikroskobik bir ölçekte, az, varsa, eserler Kırılma endeksi microchannel ve hücre kültür medya eşleştirerek faz unwrapping nedeniyle tanıtıldı. Bu hücre kütlesi tam olarak bile kanal duvarları civarında (Şekil 3) sayılabilir gösterir. Topluca, aşağıdaki sonuçları gösterir, her iki makroskobik ölçekte ve mikroskobik ölçekte, flüorlu polimer endeksleri of kırılma microchannel sulu hücre kültür medya için üretim malzeme arasında eşleşecek şekilde kullanmanın yararları.

Figure 1
Resim 1 : MY133-V2000 yumuşak litografi iş akışı. (A)MY133-V2000 ile kalıp doldurduktan sonra menisküs düz bir yüzey ve tedavi bir UV fırında oluşturmak için bir cam slayt kullanılarak sıkıştırılır. Olumsuz rezervuarlar ve yüksekliğini derin su depoları 3 mm çap oluşturmak için kalıp yükseklik karşılaştırılabilir olduğunu unutmayın. (B) Akrilik kesme sonra alt akrilik tabaka cam coverslip spin-kaplama önce yapıştırılmış olan PDMS bununla. En üstteki iki akrilik katmanında birlikte akrilik çimento kullanarak lamine. (C) tedavi MY133 V2000 aygıtı (kanal tarafı yukarı) ve coverslip yüzey-O2 plazma ile değerlendirilir. (D) son olarak, aygıtı Aygıt ve coverslip yüzey tedavi kenarlarında birlikte kalarak tarafından monte edilir. PDMS conta sonra MY133-V2000 cihazın üst kısmında yer alıyor ve akrilik hem PDMS conta delikleri ve su depoları ile akrilik sıraya orta katman ile akrilik çimento kullanarak eklenir. Akrilik çimento kurur kadar monte aygıt daha sonra el ile 2 min için sabitlenmiş. (E) cihazın patladı görüntülemek nasıl cihazın monte edilir gösterir. (F) A çekme kesit bitmiş cihazın microchannel aracılığıyla gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 2
Resim 2 : Tamamlanan MY133-V2000 aygıtları görüntülerini. (A)MY133-V2000 aygıtının kenarlarının havada net olarak görünüyor. (Ne zaman suyaB), aynı MY133-V2000 aygıt kenarlarına yakın eşleşme Kırılma endeksi nedeniyle ortadan. (C) bu fotoğraf bir akrilik sahibi ile bitmiş bir aygıtı gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 3
Şekil 3 : Hücre kütlesi tam microchannel yapıları sayısal. MY133-V2000 microchannel taze numaralı seribaşı MCF7 hücrelerde hücre kütlesi ölçümleri yok eserler nedeniyle Faz kaydırma (A ve B) yakınındaki duvara veya (C) Kanal ortasına göster. Bu eserler MY133-V2000 Kanal Kanal malzeme ve hücre kültür medya yakından eşleşen Kırılma endeksi nedeniyle kaçınılmalıdır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

MY133-V2000 geleneksel yumuşak litografi imalat malzemeleri PDMS gibi alternatif olarak kullanılabilir. Önceki çalışma malzemeleri PDMS gibi yüksek bir dizin bir kırılma ile imalat malzeme ve kanal içinde sulu çözüm arasında eşleşmeyen endeksleri of kırılma nedeniyle kanal duvarları yakınında önemli eserler tanıtmak göstermiştir 13. MY133-V2000 sağlar uygun mikrosıvısal cihazın biyomedikal uygulamalarda yaygın olarak kullanılan sulu çözümler için kırılma indisi. Bu görüntüleme eserler Havacilik imalat malzemeleri geleneksel mikrosıvısal ayrı bir avantaj sağlayan gelişmiş mikroskobu teknikleri ile birleştirirken azaltır. Mikrosıvısal kanalları artifakı azalma daha doğrusu, hatta alýcý donanýma yakýn microchannel yapıları13sayısal için sinyalleri bu sistemi sağlar floresans ve nicel faz mikroskobu (Şekil 3) tarafından mümkün kıldı.

Fluorlu polimer MY133-V2000 genellikle böylece geleneksel imalat malzemeleri için karşılaştırıldığında önemli bir sınırlama tanıtımı kanal yapısı ve diğer malzemeler arasında düşük yapışma sergiler. Bu zorluğu aşmak için her iki kimyasal yüzey işleme (O2 plazma) mekanik sıkıştırma cihaz ve substrat ve akrilik parçası arasında PDMS conta sıkarak oluşturulan ek olarak kullanılır. Çünkü sıkıştırılması için deforme PDMS (MY133-V2000 için karşılaştırıldığında) daha düşük elastik modül microchannel yer tutmak izin mekanik kuvvet akrilik MY133-V2000 cihaza aktarmak için önemlidir aynı anda karşı substrat mühürlü kalacak.

İki önemli nokta hata ne zaman bu yöntemi kullanarak mikro imalatı ve kaydetti ne zaman sorun giderme karşılaşılan olabilir. Bu sızıntı nedeniyle aşırı cüruf rezervuar ve mekanik sıkıştırma kuvvetlerinden en azından nerede kanal ortasından sızıntı vardır. Cüruf rezervuarlar için delik delme üzerinden bile küçük bir miktar için yüzey düzgün kalarak havzanın engelledi. Rezervuar sızıntıları önlemek için rezervuarlar microchannel bir parçası olarak rezervuarlar için delikler için bir araç kullanmak zorunda kalmadan döküm yapabilirsiniz böylece kalıp yükseklik benzer küçük sütunlar, 3 mm çapında, microchannel negatif içerir. Kür uzakta kanal (Şekil 1A) zarar vermeden yıkanmalıdır cüruf oluşturduktan sonra rezervuarlar için delik delme. Bu uygulamada elde etmek zordur. Kanal ortasından sızıntıları önlemek için rezervuarlar derleme sırasında hava cihazın altında korunmak izin vermek için kapak değil son derece önemliydi. Rezervuarlar cihazın birlikte yapıştırma zaman tıkalı hava cihazın altında sıvı Kanal dışarı sızmak bir alan oluşturma kaçmak dönüştürememiş demektir.

Bu iletişim kuralı, bu nedenle, yüzey işleme ve polimer Yapıştırıcı özelliklerini fluorination olumsuz etkilerini Azaltıcı bir akrilik tutucu aygıt montaj yapışma artırılmasını sağlayacak bir yöntem sunar. Aygıtlar sıvı ile dolu ve için en fazla 24 saat cihazın tipik bir görüntüleme deneme süresi için işlevsel kalır gösteren, inkübe. MY133-V2000, bir mikrosıvısal aygıt için imalat malzemesi olarak hücre biyokütle ölçmek için QPM ile kombine edilebilir. Daha önce QPM geleneksel yaklaşımlar17daha büyük bir hassasiyetle canlı hücrelerinin büyümesini ölçmek için gösterilmiştir. QPM kullanarak, bir canlı hücre uyuşturucu yanıt tek hücreli çözünürlük11,18,19ile ölçülebilir. MY133-V2000 ile birleştirildiğinde, hücreleri kanal için en az 1 d büyüme oranı tam olarak belirlenecek hücre etkinleştirme, kültürlü. Havacilik ve QPM avantajlarını birleştiren büyüme ölçüm için izin verir ve uyuşturucu yanıt hücrelerin kontrollü şartlar altında canlı.

Bu tekniğin gelecekteki uygulamaları daha gelişmiş mikrosıvısal ve nicel mikroskobu deneyler birleşmeyle içerir. MY133-V200013 esnekliğini pnömatik vanalar, daha karmaşık geometriler ve Deneysel tasarımlar imalatı etkinleştirme gibi gelişmiş mikrosıvısal teknikleri ile uyumludur. Burada sunulan sonuçlar QPM kullanarak nicel ölçümler yapmak için bu malzeme kullanımı gösterilmektedir. MY133-V2000 da Frster rezonans enerji transferi veya floresan ömür boyu mikroskobu gibi diğer nicel mikroskobu teknikleri ile uyumlu olmalıdır. Bu yaklaşım aynı zamanda cihazın üzerine monte edilebilir ve fluorophores substrat olarak şifreleme gibi gelişmiş Deneysel tasarımlar etkinleştirme bir PDMS substrat karşı kapalı sağlar. Genel olarak, MY133-V2000 eserler mikro, sulu çözümler nicel ölçümler yaparak yüksek hassasiyetli Biyomedikal ölçümleri yapmak için mikrosıvısal kanalları imalatı için ideal bir malzeme yapım o azaltır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgments

Bu eser Ofisi Başkan Yardımcısı ile birlikte fon tarafından yanı sıra, araştırma için hibe P30 Huntsman Kanser Enstitüsü ve CRR Program Huntsman Kanser Enstitüsü'nde CA042014 Utah Üniversitesi tarafından desteklenmiştir.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
MY133-V2000 MY Polymers MY133-V2000
Sylgard 184 Ellsworth Adhesives 184 SIL ELAST KIT 0.5KG
Fisher Premium microscope slides Fisher Scientific 12-544-4
.118"(3.0mm) x 12" x 12" Acrylic Sheet United States Plastic Corp 44290
.060"(1.5mm) x 12" x 12" Acrylic Sheet United States Plastic Corp 44200
SCIGRIP 3 Very Fast Set Acrylic Cement United States Plastic Corp 45735
Standard Aluminum Foil (.6 mm thick) VWR 89107-726
Kim Wipes Fisher Scientific 06-666
Insta-Cure+ Super Glue Bob Smith Industries BSI-109
1/8" PVC tubing McMaster Carr 5231K55
McCormick Food Coloring Target 13353207
X-Acto #1 Precision Knife X-Acto X3201
X-Acto #18 Heavyweight wood chiseling blade X-Acto X218
VWR Razor Blades VWR 55411-055
Surface Treated Cell Culture Dishes Fisher Scientific FBO12922
Fibronectin Human Plasma Sigma-Aldritch F0895-1MG
Trypsin-EDTA 10x Fisher Scientific 15-400-054
Corning Dulbecco's Phosphate Buffered Saline Fisher Scientific MT21030CM
Gibco Penicillin-Streptomycin Fisher Scientific 15-140-148
HyClone Nonessential Amino Acids 100x Fisher Scientific SH3023801
Fetal Bovine Serum Omega Scientific FB-12
Corning DMEM with L-glutamine and glucose Fisher Scientific MT10013CV
Trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane Sigma-Aldritch 448931 Reacts violently with water
Ethanol, 200 proof Decon Labs Fisher Scientific 04-355-223
Acetone Fisher Scientific A18P-4
Bel-Art 42025 Plastic Dessicator Cole-Parmer EW-06514-30
Epilog Fusion Laser Cutter, 120 W Epilog Laser Epilog Fusion M2 32 Laser
Isotemp Stirring Hotplate Fisher Scientific SP88850200
Ateco 14111 1.5 inch stainless steel cutter Ateco 14111
Pyrex Glass Cell Culture Dish Fisher Scientific 08-747B
Radio Frequency Plasma Cleaner Harrick Plasma PDC-32G Used with Oxygen gas
Black Hole Laboratories Digivac Black Hole Laboratories Model 215
Intelli-Ray Ultraviolet Oven Uvitron UVO338
Compact Spin Coater MTI Corporation VTC-100A
Fisher Brand Isotemp Oven Fisher Scientific 15-103-0510 Forced Air Convection
Gilson Positive Displacement Pipette P1000 Fisher Scientific FD10006G
HeraCell VIOS 160i Fisher Scientific 13 998 212PM

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Zare, R. N., Kim, S. Microfluidic platforms for single-cell analysis. Annual Review Biomedical Engineering. 12, 187-201 (2010).
  2. Neuzi, P., Giselbrecht, S., Lange, K., Huang, T. J., Manz, A. Revisiting lab-on-a-chip technology for drug discovery. Nature Reviews Drug Discovery. 11, (8), 620-632 (2012).
  3. Xu, W., et al. Cell stiffness is a biomarker of the metastatic potential of ovarian cancer cells. PLoS ONE. 7, (10), 46609 (2012).
  4. Karakas, H. E., et al. A microfluidic chip for screening individual cancer cells via eavesdropping on autophagy-inducing crosstalk in the stroma niche. Scientific Reports. 7, (1), 2050 (2017).
  5. DeBerardinis, R. J., Lum, J. J., Hatzivassiliou, G., Thompson, C. B. The biology of cancer: metabolic reprogramming fuels cell growth and proliferation. Cell Metabolism. 7, (1), 11-20 (2008).
  6. Yin, H., Marshall, D. Microfluidics for single cell analysis. Current Opinion in Biotechnology. 23, (1), 110-119 (2012).
  7. Kemper, B., et al. Monitoring of laser micromanipulated optically trapped cells by digital holographic microscopy. Journal of Biophotonics. 3, (7), 425-431 (2010).
  8. Barer, R. Interference micorscopy and mass determination. Nature. 169, (4296), 366-367 (1952).
  9. Zangle, T. A., Teitell, M. A. Live-cell mass profiling: an emerging approach in quantitative biophysics. Nature Methods. 11, (12), 1221-1228 (2014).
  10. Chun, J., et al. Rapidly quantifying drug sensitivity of dispersed and clumped breast cancer cells by mass profiling. Analyst. 137, (23), 5495-5498 (2012).
  11. Reed, J., et al. Live cell interferometry reveals cellular dynamism during force propagation. Acs Nano. 2, (5), 841-846 (2011).
  12. Eldridge, W. J., Steelman, Z. A., Loomis, B., Wax, A. Optical Phase Measurements of Disorder Strength Link Microstructure to Cell Stiffness. Biophysical Journal. 112, (4), 692-702 (2017).
  13. Kim, D. N. H., Kim, K. T., Kim, C., Teitell, M. A., Zangle, T. A. Soft lithography fabrication of index-matched microfluidic devices for reducing artifacts in fluorescence and quantitative phase imaging. Microfluidics and Nanofluidics. 22, (1), 11 (2018).
  14. Byron, M. L., Variano, E. A. Refractive-index-matched hydrogel materials for measuring flow-structure interactions. Experiments in Fluids. 54, (2), 6 (2013).
  15. Ogawa, T., Hanada, Y. Microfabrication of the UV transparent polymer CYTOP using a conventional pulsed green laser. Applied Physics a-Materials Science & Processing. 122, (3), 6 (2016).
  16. Hanada, Y., Ogawa, T., Koike, K., Sugioka, K. Making the invisible visible: a microfluidic chip using a low refractive index polymer. Lab on a Chip. 16, (13), 2481-2486 (2016).
  17. Zangle, T. A., Burnes, D., Mathis, C., Witte, O. N., Teitell, M. A. Quantifying biomass changes of single CD8+ T cells during antigen specific cytotoxicity. PLoS One. 8, (7), 68916 (2013).
  18. Huang, D., et al. High Speed Live Cell Interferometry: A New Method for Rapidly Quantifying Tumor Drug Resistance and Heterogeneity. Analytical Chemistry. 90, (5), 3299-3306 (2018).
  19. Mir, M., Bergamaschi, A., Katzenellenbogen, B. S., Popescu, G. Highly sensitive quantitative imaging for monitoring single cancer cell growth kinetics and drug response. PLoS ONE. 9, (2), 89000 (2014).
Biyomedikal Havacilik için refraktif Dizin eşleşen cihazların imalat
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Polanco, E. R., Western, N., Zangle, T. A. Fabrication of Refractive-index-matched Devices for Biomedical Microfluidics. J. Vis. Exp. (139), e58296, doi:10.3791/58296 (2018).More

Polanco, E. R., Western, N., Zangle, T. A. Fabrication of Refractive-index-matched Devices for Biomedical Microfluidics. J. Vis. Exp. (139), e58296, doi:10.3791/58296 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter