Summary
כאן אנו מציגים פרוטוקול כדי לעצב והרכיבו מכשירים מיקרופלואידים מותאמים אישית עם השקעה פיננסית וזמן מינימלי. המטרה היא להקל על אימוץ טכנולוגיות microflu, מעבדות מחקר ביו והגדרות חינוכיות.
Abstract
התקנים מיקרופלואידיג מאפשרים מניפולציה של נוזלים, חלקיקים, תאים, מיקרו בגודל איברים או אורגניזמים בערוצים הנע בין הננו לקשקשים subמילימטר. עלייה מהירה בשימוש בטכנולוגיה זו במדעי הביולוגיה מבקשת צורך בשיטות הנגישות למגוון רחב של קבוצות מחקר. תקני הייצור הנוכחיים, כגון חיבור PDMS, דורשים שיטות ליטוגרפיה יקרות ומליטה בזמן. חלופה ברת קיימא היא השימוש בציוד ובחומרים הסבירים בקלות, דורשות מומחיות מינימלית ומאפשרים איטרציה מהירה של עיצובים. בעבודה זו אנו מתארים פרוטוקול לעיצוב והפקת PET-ציפויים (PETLs), התקנים microfluidic זול, קל להמציא, וצורכים פחות זמן באופן משמעותי כדי ליצור מאשר גישות אחרות לטכנולוגיה microfluiאידיקה. הם מורכבים מגיליונות סרטים בונדד, בהם ערוצים ותכונות אחרות מוגדרים באמצעות חותך כלי שיט. PETLs לפתור אתגרים טכניים ספציפיים השדה תוך הפחתת מכשולים באופן דרמטי לאימוץ. גישה זו מקלה על נגישות התקנים מיקרופלואידיקה הן במסגרת המחקר והן במסגרת החינוך, ומספקת פלטפורמה אמינה לשיטות החקירה החדשות.
Introduction
מיקרופלואידיקה מאפשרת שליטה בנוזלים בקנה מידה קטן, עם אמצעי אחסון הנעים החל ממיקרו ליטר (1 x 10-6 l) כדי picoliters (1 x 10-12 l). שליטה זו הפכה אפשרית בחלק עקב היישום של טכניקות מיקרוייצור שאולים מתעשיית המיקרו מיקרו1. השימוש ברשתות מיקרו בגודל של ערוצים ותאי מאפשר למשתמש לנצל את התופעות הפיזיות הנפרדות האופייניות לממדים קטנים. לדוגמה, בקנה מידה מיקרומטר, ניתן לטפל בנוזלים באמצעות זרימה מדורגת, כאשר כוחות הצמיגה שולטים בכוחות האינרציה. כתוצאה מכך, התחבורה המתדלקת הופכת לתכונה הבולטת של microfluidics וניתן ללמוד ככמת ונסבית. ניתן להבין את המערכות הללו באמצעות חוקיו של Fick, תאוריית התנועה הבראונית, משוואת החום ו/או משוואות Navier-סטוקס, שהן בעלי משמעות מרבית בתחומי מכניקת הנוזלים ותופעת התחבורה2.
מכיוון שקבוצות רבות במדעי הביולוגיה מחקר מערכות מורכבות ברמה המיקרוסקופית, היא חשבה במקור כי התקנים microfluidic יש השפעה מיידית ומשמעותית על יישומי מחקר בביולוגיה2,3. הדבר נובע מדיפוזיה הדומיננטית בהובלה של מולקולות קטנות על פני ממברנות או בתוך תא, וממדי התאים והמיקרואורגניזמים הם התאמה אידיאלית עבור מערכות משנה ומכשירים. לפיכך, היה פוטנציאל משמעותי לשיפור האופן שבו מתנהל הניסוי התאי והמולקולרי. עם זאת, אימוץ רחב של טכנולוגיות microfluidic על ידי ביולוגים הפכה מאחורי הציפיות4. סיבה פשוטה לחוסר העברת הטכנולוגיה עשויה להיות הגבולות המשעתית המפרידים בין מהנדסים וביולוגים. עיצוב וייצור התקנים מותאמים אישית נשארו מחוץ ליכולות של קבוצות המחקר הביולוגי, מה שהופך אותם לתלויים במומחיות ובמתקנים חיצוניים. חוסר היכרות עם יישומים פוטנציאליים, עלות, ואת הזמן הנדרש עבור איטראציה העיצוב הם גם מחסומים משמעותיים עבור מאמצים חדשים. סביר להניח שלמחסומים הללו הייתה השפעה של הפרעה לחדשנות ולמניעת השימוש הנרחב במיקרופלואידיקה להתמודדות עם אתגרים במדעי הביולוגיה.
מקרה בנקודה: מאז סוף שנות התשעים של המאה ה-90 הייתה השיטה לבחירה לייצור מכשירים מיקרופלואידים. Pdms (polydiמתיל סילאוקאן, פולימר אורגני המבוסס על סיליקון) הוא חומר נפוץ בשל תכונותיו הפיזיות, כגון שקיפות, deformability, ו-תאימות5. הטכניקה נהנתה מהצלחה גדולה, עם התקנים מעבדה על שבב ועוגב-on-a-שבב ללא הרף מפותחים על פלטפורמה זו6. לעומת זאת, רוב הקבוצות העובדות על טכנולוגיות אלה מצויים במחלקות הנדסיות או שיש להן קשרים חזקים עם4. הליטוגרפיה דורשת בדרך כלל חדרים נקיים לייצור תבניות וציוד מליטה מיוחד. עבור קבוצות רבות, זה הופך תקן PDMS התקנים פחות אידיאלי בשל עלויות ההון שלהם בזמן החפיפה, במיוחד כאשר יש צורך לבצע שינויי עיצוב חוזרים ונשנים. יתרה מזאת, הטכנולוגיה אינה נגישה בעיקר לביולוגיה הממוצעת ולסטודנטים ללא גישה למעבדות הנדסיות מיוחדות. זה הוצע כי עבור התקנים microflu, כדי להיות מאומצת באופן נרחב, הם חייבים לחקות חלק מהתכונות של חומרים המשמשים לעתים קרובות על ידי ביולוגים. לדוגמה, פוליסטירן המשמש לתרבות התא ו bioassays הוא זול, חד פעמי, והקלה לייצור המוני. לעומת זאת, ייצור תעשייתי של מיקרופלואידיקה מבוססי PDMS מעולם לא התממש בשל הרכות המכנית שלה, אי-יציבות של טיפול בפני השטח וחדירות הגז5. בשל מגבלות אלה, ובמטרה לפתור אתגרים טכניים באמצעות התקנים מותאמים אישית שנבנו "in-house", אנו מתארים שיטה חלופית המשתמשת ב-xurography7,8,9 פרוטוקולים ולמינציה תרמית. שיטה זו יכולה להיות מאומצת עם הון קטן השקעה בזמן.
PETLs הם המציא באמצעות פוליאתילן terאפרון (PET) סרט, מצופה עם אצטט אתילן-ויניל מדבק (EVA). שני החומרים נמצאים בשימוש נרחב במוצרי צריכה, הם תואמי ביוקיים וזמינים בעלות מינימלית10. ניתן להשיג את הסרט PET/EVA בצורה של שקיות או לחמניות. באמצעות חותך מחשב מבוקרת מלאכה נפוץ למצוא בחנויות תחביבים או כלי שיט, הערוצים לגזור גיליון סרט יחיד כדי להגדיר את ארכיטקטורת המכשיר11. לאחר מכן, הערוצים חתומים על ידי החלת שכבות סרט (או זכוכית) נוספות הנמצאות בונדד באמצעות (משרד) תרמי למינציה (איור 1א). מחבטי ויניל מחוררים, הדבקים בעצמם, נוספים כדי להקל על הגישה לערוצים. הייצור פעמים נע בין 5 עד 15 דקות, אשר מאפשר איטרציה עיצוב מהיר. כל הציוד והחומרים המשמשים להפוך PETLs הם נגישים מסחרית ובמחיר סביר (< 350 USD עלות התחלתי, לעומת אלפי USDs לליטוגרפיה). לכן, PETLs לספק פתרון הרומן לשתי בעיות עיקריות הנמצאות על ידי מיקרופלואידיקה קונבנציונאלי: מחיר סביר ויעילות זמן (ראה PDMS/PETL השוואה בטבלאות משלימים 1, 2).
בנוסף למתן לחוקרים עם הזדמנות לעצב ולהמציא התקנים משלהם, PETLs יכול להיות מאומץ בקלות בכיתה כי הם פשוטים ואינטואיטיבי לשימוש. PETLs ניתן לכלול בבית הספר התיכון המכללה8, שם הם משמשים כדי לעזור לתלמידים להבין טוב יותר מושגים פיזיים, כימיים וביולוגיים, כמו דיפוזיה, זרם למינארי, micromixing, סינתזה ננו-חלקיק, היווצרות הדרגתי וכימוטקוניות.
בעבודה זו אנו ממחישים את זרימת העבודה הכוללת לייצור שבבי מודל PETLs עם רמות שונות של מורכבות. המכשיר הראשון משמש כדי להקל על הדמיה של תאים ומיקרו איברים בתא קטן. המכשיר השני, המורכב יותר מורכב ממספר שכבות וחומרים, ומשמש למחקר במכונה9. לבסוף, בנינו מכשיר המציג מספר מושגים בדינמיקה של נוזלים (הידרודינמיים התמקדות, זרימה שכבתית, הובלה מפזרים ו micromixing) למטרות חינוכיות. תהליך העבודה ועיצובי המכשירים המוצגים כאן ניתן להתאמה בקלות למגוון רחב של מטרות הן בהגדרות המחקר והן בכיתה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. עיצוב
- זהה יישום עבור ההתקנים ופרט את רכיבי הערוץ/החדר שיידרשו.
הערה: כל ההתקנים יזדקקו לערוצי קלט ופלט. התקנים המשמשים למיקרוסקופיה יזדקקו לחדר הדמיה. התקנים מורכבים יותר ידרוש ערוצים ותאי מלון הממוקמים בשכבות מרובות. - התחל בציור ידני של כל שכבה, בהתחשב באופן שבו פונקציונליות ההתקן מושפעת ממיקום העל של השכבות.
- צייר את העיצובים הסופיים במחשב באמצעות כל תוכנה המאפשרת שורות וצורות של ציור.
- ציירו כל שכבה בנפרד תוך שימוש בקווים וצורות שחורים ואחידים נטולי גוונים. מומלץ לקבל עובי קו של 6 נקודות או יותר. בשלב זה, מימדי הערוץ והתכונות הקאמריים חשובים פחות מפרופורציות הכלליות.
- השתמש בפונקציית ההעתקה וההדבקה בעת יצירת תכונות ושכבות מטילות-על. ראה איור 1ב לדוגמאות לציורי שכבות.
- יבא כל שכבה לתוך תוכנת חותך הכלי (איור 1ג). עשה זאת על ידי ביצוע לכידת מסך של העיצוב נמשך ושימוש גרור ושחרר גישה.
- צור מסמך חדש בתוכנת חותך הכלי (להורדה בחינם). שחרר את קובץ התמונה על השטיח המוצג. התוכנה תזהה את רוב קבצי התמונות.
- להגדיל את התמונה כדי להקל על עיבוד על ידי משיכת מפינה. כעת ניתן לזהות את העיצוב על-ידי התוכנה באמצעות הפונקציה trace.
הערה: משתמשים יכולים לייצר דה נובו עיצובים ישירות על תוכנה זו (השתמש בכלי ציור בלוח העיצוב).
- כדי לעקוב אחר העיצוב, בחר את סמל המעקב (צורת פרפר) בצד ימין של החלון ובחר לחלוטין את העיצובים המיובאים.
- בחר את האפשרות מעקב אחר תצוגה מקדימה המסומנתבתווית. כוונן (אם יש צורך) הגדרות הסף וקנה המידה כדי לכוונן את הסימן הצהוב כך שיתאים לעיצוב.
- בחרו ' עקיבה ' מתפריט המעקב ברגע שהמעקב הצהוב יתאים לעיצוב. הערוצים מוצגים כעת כמתאר אדום. אם המתאר האדום תואם לעיצוב, ניתן לבחור ולמחוק את התמונה המיובאת. העיצוב מיובא כעת ומוכן לשינוי גודל.
- הגודל ההתקן על-ידי בחירת עיצוב המעקב ובאמצעות הרשת שמספקת התוכנה. משוך כדי לשנות את הרוחב והאורך של ערוצים ותאי.
הערה: התוכנה מספקת מדידות, וניתן לצייר את הקווים הקטנים באופן זמני (השתמש בלוח עיצוב בצד השמאלי של החלון) כדי למדוד ממדים בתוך המכשיר. מידות ברוחב ערוץ פונקציונלי בין 100 יקרומטר עד 900 יקרומטר. מידות עשויות להיות מותאמות לאחר בדיקת אב טיפוס ראשוני. חשוב שכל השכבות יהיו בגודל פרופורציונלי, כדי להבטיח יישור נאות במהלך ההרכבה.- לאחר שהעיצוב גודל כראוי, בחרו בכלי הריבוע בתפריט ציור הצורה כדי לצייר ריבוע/מלבן סביב כל שכבה של ההתקן. צורה זו צריכה להיות בגודל זהה עבור כל השכבות. ראה איור 1ג ' לדוגמה.
- צור שכבה עליונה נפרדת המכילה יציאות גישה לערוצים. עיצובים פשוטים יהיו מורכבים משכבת הערוץ הראשי (האמצעי), שכבת איטום תחתונה (לעתים קרובות זכוכית) ושכבה עליונה שצריכה להכיל ניקובים מעגליים כדי לגשת אל הערוצים (inlets/שקעים).
הערה: עיצובים המכילים יותר משלוש שכבות ידרשו ניקובים/שקע בשכבות מרובות (ראה איור 1ג, איור 5א). ייתכן שניקובים אלה כלולים כבר בעיצוב, או שניתן להוסיפם בשלב זה.- בחר בכלי הציור בצד שמאל של המסך. צייר עיגולים על יציאות היציאה והשקע של העיצוב.
- העתק והדבק הן את העיצוב המקורי והן את העיגולים. מחק את הערוצים מההתקן המשמש כבסיס.
הערה: פעולה זו משאירה את יציאות היציאה/שקע במיקום הנכון המתאים לעיצוב המקורי. ניתן גם להוסיף צורות לפריפריה של כל שכבה כדי לסייע ביישור.
- סדר את כל השכבות שיש לגזור על השטיח המוצג. . המכשיר מוכן כעת לחיתוך
2. גזירה
- להחיל סרט יחיד PET/אווה (או חומר אחר) של עובי מועדף (3 מיל הוא רגיל) על מחצלת חיתוך דבק. ודא כי הדבק (מאט) בצד פונה למעלה ואת הפלסטיק (מבריק) צד פונה כלפי מטה.
הערה: השתמשו בכפפות נקיות כדי להימנע מלהכניס שמנים ומיקרוחלקיקים לשכבות. - לשטח את הסרט נגד השטיח (איור 1D), הסרת כל האוויר כי ייתכן שנלכדו. ניתן לעשות זאת באמצעות ידיים כפות או רולר.
- יישר את קצה שטיח החיתוך לקו המצוין בחותך. טען את השטיח על ידי לחיצה על טען mat על החותך. שמרו על ההגדרה בלהב החיתוך בין 3 ל -5, בהתאם לעובי הסרט.
- חבר את כבל ה-USB של החותך למחשב.
- בחר את הכרטיסיה שלח ובחר הגדרת חיתוך.
הערה: ניתן להשיג המון הגדרות בתפריט המדורג. The-מדבקה נייר, Clear-הוא הגדרה זה עובד היטב עם PET/אווה הסרט כי יש עובי של 3 – 5 מיל (75 – 125 μm). שנה הגדרות עבור חומרים שונים ושמור הגדרות מותאמות אישית לשימוש עתידי.
- בחר את הכרטיסיה שלח ובחר הגדרת חיתוך.
- לחץ על שלח. חיתוך יתחיל (איור 1E). ודא שיש מספיק מקום בחלק האחורי של החותך על השטיח לזוז מופרע. כאשר החותך הוא סיים, לפרוק את השטיח על ידי בחירת לפרוק על החותך. אל תמשוך את השטיח החוצה לפני הפריקה.
3. יישור
- מניחים את שטיח החיתוך ליד משטח נקי. עם ידיים כפות, להשתמש בזוג מלקחיים להרים כל שכבה של המכשיר מיקרופלואידיקה לבטל את השטיח לחתוך (איור 1F). היזהר במיוחד סביב פונה וכפיפות בערוץ; אלו עדינים במיוחד ורגישים לקריעה ולעיוות.
- מניחים את השכבות של המכשיר מיקרופלואידיקה על משטח נקי. סדר אותם לפי המיקום העליון למטה שלהם במכשיר (איור 1G, איור 2א, איור 5a ו- איור 7א).
- גזור קטן (~ 3 מ"מ x 10 מ"מ) פיסות של קלטת כפולה שישמשו לחיבור זמני של השכבות יחד.
- כופה את השכבות בזה אחר זה, החל בשכבה התחתונה. הוסף קטע קטן של קלטת כפולה לפינה בין השכבות, הרחק מכל ערוצים או שקעים (איור 1G, חץ). הקלטת, אם כי לא נדרש, משתק את השכבות ומבטיח שהם לא לנוע במהלך למינציה. השתמשו בחוט תיל כדי להקל על יישור השכבות במכשירים עם יותר מ -4 שכבות (איור משלים 3).
- ודא שהצד הדביק (מאט-אווה) של הסרט תמיד פונה לפנים הפנימי (חלק בתוך שכבות) של ההתקן.
התראה: דבק חשוף ימס כנגד החלקים הפנימיים של מכשיר המילמינציה ולדבוק בהם, וכתוצאה מכך לא רק אובדן המכשיר אלא גם משפיע על הביצועים העתידיים של מתקן המילמינציה. - לאחר העברת כל השכבות, בדוק את ההתקן. צריך להיות לפחות צד אחד של EVA בין כל השכבות, ולא צריך לחשוף את אווה. כאשר מציגים חומרים שאינם מצופים ב-EVA (לדוגמה, סרט פוליוויניל כלוריד (PVC), זכוכית, סרט מצופה עם EVA בשני הצדדים עשוי להיות צורך, במיוחד במקרה של התקנים מורכבים יותר (איור 5).
4. למינציה
- הפעל והגדר את הלמינציה להגדרת העובי הרצויה. כמה מכשירי למינציה מציעים 3 ו 5 מיליון הגדרות, בעוד חלק לא. עבור כל התקן עם 4 שכבות או יותר, השתמש בהגדרה של 5 מיל.
- ברגע שהוא מוכן, הפעל את המכשיר באמצעות הגלילים (איור 1H-I). הצב את הקצה אליו נוספה הקלטת הכפולה לקבלת התוצאות הטובות ביותר.
הערה: בעת בדיית התקנים של חמש שכבות או יותר, ייתכן שהם מרצים דרך מכשיר המילמינציה יותר מפעם אחת. - לשחזר את המכשיר למינציה.
הערה: מומלץ להתקנים להיות גדולים מספיק כדי להקל על ההחלמה שלהם מתוך מכשיר המילמינציה. שיקול זה אינו משפיע על גודל הערוצים או הארכיטקטורה של השבב, זה פשוט קורא "מסגרת" שיכולה בקלות לעבור דרך המילמינציה מבלי להישאר בפנים.
5. יציאות כניסת/שקע
- השתמש בכלי רוטרי ו 1/32 בתוך. מקדחה קצת כדי לחתוך חור קטן דרך המרכז של הפגוש רהיטים. לחילופין, השתמש בפונץ ' ביופסיה של 1 מ"מ כדי לנקב את המחבטים.
הערה: מומלץ ללחוץ על מקדחה. למרות שהגדלים משתנים, מומלץ לעשות שינוי של 2 מחבטי בקוטר 6 מ"מ. הימנע פשוט "דקירה" הפגוש. אלא אם כן החומר יוסר, הפגוש יאטם שוב (איור משלים 1). הניקובים כפי שצוין לעיל נועדו לממשק עם אבובים polyetheretherketone (הצצה), פיפטה וטיפ, או מחט קהה (16 – 18 G). ניתן להשיג ניקובים גדולים יותר באמצעות פלייר ניקוב (איור משלים 1). אלה שימושיים כאשר הפגוש משמש כ"מאגר" לנוזלים או לביולוגים אחרים. - ודא כי הפתח ברור לחלוטין על ידי הסרת כל פסולת (נגרמת על ידי קידוח או ניקוב) עם זוג מלקחיים קטנים.
- לאחר שיציאות היציאה/שקע מנוקה בהצלחה, יישר בזהירות את המחבטים עם יציאות היציאה/שקע בהתקן למינציה (איור 1J-K). שלב זה חיוני כדי לקבל זרימה נאותה של נוזלים פנימה והחוצה של המכשיר. החזיקו את הפגוש מאחורי המכשיר, מקמו את הפנים הדביקות מול הפתח/שקע הפתוח במכשיר, ולאחר מכן ליישר ולדבוק. הרכבת ההתקן הושלמה כעת.
6. בדיקות
- גש לארכיטקטורות הערוץ/הקאמרי דרך המחבטים (יציאות) מחורר. קיימות מספר אפשרויות לגבי אופן הצגת הנוזלים והביולוגים במכשירים.
- השתמשו במעבדה או בצינורות רפואיים/כירורגיים על ידי הצמדת המכשיר למחבר פלסטיק (למשל, מתאמי Luer) או למחט קהה. בנוסף, ניתן להשתמש בפיפטה סטנדרטי, או בצינור הצצה ללא מתאמים (איור משלים 2).
- בצע אינפוזיה או ציור של נוזלים עם מזרקים ואבובים באמצעות מזרקים או משאבות פריסטלטיות.
הערה: ישנן אפשרויות רבות בשוק, החל ב-~ 300 USD בזמן הכתיבה. - הגדר הגדרות קצב זרימה שונות בהתאם להתקן ולניסוי.
הערה: אנו משתמשים באופן שגרתי בהגדרות קצב הזרימה בטווח של 0.01 – 100 μL/min, אך ניתן להשתמש בתעריפים אחרים.
איור 1: ייצור. (א) משרד למינציה וחותך כלי שיט הם שני הציוד היחיד הנדרש לייצור. שניהם זמינים באינטרנט או בחנויות ציוד משרדי/משרד. כלים נדרשים אחרים כוללים מספריים ומלקחיים. (ב) הערוץ והארכיטקטורות הקאמריות ניתן להלחין באופן דיגיטלי באמצעות כל תוכנית תוכנה הכוללת כלי ציור (גרפיקה וקטורית עשויה להיות מועדפת על-ידי משתמשים מסוימים, אך אינם נדרשים). קווים וצורות מצוירים בשחור עם רקע לבן. הקובץ או לכידת המסך של העיצוב ניתן לייבא לתוך התוכנה חותך כלי השיט על ידי גרירה ושחרור. (ג) התוכנה חותך כלי השיט זמין חינם להורדה והוא נדרש כדי לשלוט על חותך. התוכנה רוכשת את העיצוב ומאפשרת שינויים, כמו שינוי גודל. הוא מספק גם כלי ציור. (ד) מחצלת חיתוך נושאת את הסרט לחיתוך. הוא דביק מעט, ומאפשר לשתק את החומרים שניתן לגזור. האיור מראה ארבעה חומרים שונים מוכנים לטעינה: 3 מיל-עבה PET/אווה הסרט (למעלה), 5 מיל-עבה PET/אווה הסרט (באמצע), 6 מיל עבה אווה/PET/אווה (למטה שמאל) ו-PVC הסרט (למטה הימני). (ה) קאטר פתוח כדי להציג את להב (בשחור) יחידת ומחצלת טעון. (ו) לאחר חיתוך, שכבות בודדות מורמות באמצעות מלקחיים. מגזרות של ערוצים ותאי להישאר מחוברים השטיח מאוחר יותר יוסרו ונמחקו. (G) שכבות בודדות מיושרות ומונחים על למינציה. חתיכות קטנות של סרט דו צדדי (חץ) משמשים לעתים קרובות כדי לסייע יישור ולמנוע העברת שכבה במהלך למינציה. (H, I) המכשיר מוזן בחלק העליון של מתקן המילמינציה והתאושש דרך החריץ. הלמינציה מספקת חותם חזק ומשאירה נתיבי ערוץ פתוחים. (J, K) כדי לגשת לערוצים, יש להוסיף מחבטי ויניל מחוררים, הדבקים בעצמי. התמונה ב (J) מציגה את הגישה "הפוכה" ליישור, שבה מוצב הפגוש מאחור, ומאפשר יישור חזותי של השקע/היציאה עם ניקוב הפגוש. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
בנוסף לעלות נמוכה ואיטראציה מהירה, טכנולוגיית PETL ניתן להתאים אישית בקלות כדי לפתור אתגרים ספציפיים. ראשית, אנו מתארים מכשיר פשוט המורכב של שמיכות זכוכית, שכבה קאמרית, שכבת הערוץ, ושכבת כניסת/שקע (איור 2). התקן זה נועד להקל על הדמיה של תאים ומיקרו-איברים תחת זרימה מתמדת. בינוני התרבות הוא מתחדש בשיעורי זרימה נמוכה כדי לעודד חילוף חומרים מזינים וגז. החדר העגול כולל תחתית זכוכית, המאפשרת דימות באמצעות מיקרוסקופ הפוך. ישנן לפחות שתי סיבות לשימוש בזכוכית במכשיר זה. . הראשון הוא אופטיקה PET ו-EVA הם תרמוגנטים בשימוש עבור שקיפות אופטית וגמישות שלהם, והוא יכול לשמש כממשק לדימות (במיוחד בעלי הגדלה נמוכה9. הנחה קלה של PET בספקטרום הגלוי נע בין 87 ל 90%12. זכוכית, עם זאת, תכונות אופטיות טוב יותר הוא התקן המשמש הדמיה ביולוגית. הסיבה השנייה להשתמש בזכוכית היא כי התאים שנבדקו עד כה (קווי תא היונקים), נוטים לצרף אותו בקלות יותר מאשר (לא מטופל) PET/אווה.
איור 2: חדר פשוט למיקרוסקופיה הפוכה. (א) המכשיר מורכב שכבת זכוכית אחת ושלוש PET/EVA שכבות (3 מיל עבה). שמיכות זכוכית (24 מ"מ x 60 מ"מ) היא השכבה התחתונה. השכבה הבאה כוללת את החלק התחתון של תא ההדמיה. השכבה הבאה כוללת את החלק העליון של החדר ומקשרת אותו לערוץ הנכנס/שקע. כך, הגובה של הערוץ הוא רק 75 μm, בעוד הגובה של החדר הוא 150 μm. רוחב הערוץ נקבע על ידי המשתמש (500 יקרומטר מוצג כאן). השכבה העליונה חותמות את הנתיב חדר/ערוץ ומספק גישה לשקע/שקעים. השכבות המופיעות על הכיוון מוצגות מימין. (ב) המכשיר המוגמר מוצג בצבע אדום להדמיה. טעינת ניתן להשיג באמצעות מיקרופיפטה וטיפ, מעבדה או כירורגי אבובים לבוש עם מחט קהה, או אבובים להציץ, כפי שמוצג. (ג) העיצוב של הערוץ/החדר ניתן לאיטראציה במכשיר אחד (למשל, כדי להקל על התבוננות בכמה דגימות בודדות). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
הממדים של הערוצים והחדר במכשיר זה שווה לתאר. גובה ב-PETLs הוא תמיד פונקציה של עובי הסרט או השכבה. PET זמין מסחרית/EVA יש עובי נמדד אלפיות אלפי אינץ ' (1 מיל ≈ 25 μm). לכן, הגובה הערוץ והגבהים הם בדרך כלל כפולות של 25 μm. תקן PETLs בנויים באמצעות 3 או 5 מילימטר PET/אווה הסרט, אשר תוצאות תכונות בעל גובה של 75 או 125 μm. ההתקן המוצג באיור 2 כולל ערוצים עם גובה של 75 μm, וחדר המוגדר על-ידי שתי שכבות, עם גובה כולל של 150 μm. יצוין, עם זאת, כי שכבות יכול להיות מורכב מחומרים שונים (למשל, זכוכית, נייר כסף, PVC, נייר) והוא יכול להציג עובי משתנה, בדרך כלל החל 25 אל 250 μm.
איור 3: הדמיית תאים. (א) חדר פשוט petl ניתן להשתמש לתרבות לטווח קצר של תאים חסיד. תאים לדבוק בזכוכית חשוף בחדר ניתן להבחין באמצעות מיקרוסקופ הפוך. (ב) עכברוש באספילים הוכתם בצבע כחול ובקרום פלזמה (אדום) בצבעי פלורסנט להדמיה במיקרוסקופ קונקונוס הפוך. (ג) שדה בהיר תמונה של תאים במכשיר חדר פשוט. (ד) תמונת חדות פאזה. בר בקנה מידה לבן הוא 200 μm. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
אופיו של ייצור PETL מאפשר מורכבות משמעותית בעיצוב נתיב הנוזלים. המכשיר הקאמרי הפשוט מורכב מארבע שכבות המכילות תכונות בשתי רמות של ציר z (הערוץ והחלק העליון של החדר ברמה אחת, בתחתית החדר ברמה השנייה). יתרון המסופק על ידי PETLs הוא הקלות שבה ניתן לבנות הערוץ 3-מימדי ארכיטקטורות. הוספת תכונות כגון ערוצי קירור או חימום, ממברנות דיאליזה, מעגלי חשמל או קווי לחץ (ראה איור 5) מושגת על ידי חיבור שכבות מרובות בשלושה ממדים. אזהרה עד כה נתקל הוא המגבלה על מספר השכבות שניתן למינציה. העברת חום הכרחי עבור היווצרות אווה נמצא מספיק במכשירים עם עובי כולל מעל 800 μm. ניתן לטפל במגבלה זו בהתקנים מסוימים. במקרים רבים, ניתן להוסיף למינציה בכל פעם ששכבה חדשה נוספת. דבר זה אינו אפשרי כאשר שכבה חדשה מחייבת את ההדבקה התרמותרמית (EVA) כדי להתמודד מול החלק החיצוני של ההתקן.
איור 4: הדמיה מיקרו-איברים. (א) החדר הפשוט petl משמש לדמות דיסק כנף של העובר של דרוסופילה מלאנוסטר (2x הגדלה). מידות דיסק כנף הם כ 90 יקרומטר x 250 יקרומטר x 500 יקרומטר. ניתן לדפדף בין אחד או כמה איברים באמצעות חלון הכיסויים. הגדלה מוגברת של דיסק כנף אחר מוצגים ב (ב) 20x/0.75-air, (ג) 40x/1.30-שמן, ו (ד) 100x/1.49-מטרות הנפט באמצעות מיקרוסקופית דיסק מסתובב מיקרוסקופיה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
חקר התאים בתרבות נהנה מכלים המספקים תנאי מצב דינמי כגון זרימה רציפה או גירויים מכניים. איור 3 מספק דוגמה שבה קו התא של היונקים הוא תרבותי ומחושב בהתקן תא פשוט. בינונית ניתן להמיר כל הזמן במהלך ההדמיה, המאפשר לא רק לשמירה על תנאי הצמיחה האידיאליים, אלא גם עבור הקדמה מבוקרת של גירויים כימיים תוך הדמיה בזמן אמת. זה נכון גם להדמיה של vivo מיקרו-איברים לשעבר, כפי שמוצג באיור 4. ניתן לתכנן את הערוץ והמבנים הקאמריים עם ממדים ספציפיים כדי להתאים לדגימות ביולוגיות שונות, מאברים או מרקמות לאורגניזמים שלמים (למשל, עוברים ודיסקים לimaginal כגון C. אלגיה).
איור 5: מכונאי-PETL. החדר הפשוט PETL משתנה על ידי הוספת תא דחיסה. (א) המכשיר מורכב משבע שכבות המציעות ארבעה חומרים שונים: שכבת התחתון זכוכית (coverslip, לא מוצג), ארבע PET/אווה 3 מיל שכבות (ערוץ/שכבות קאמרית, שכבת רווח ושכבה/שקע), אווה/PET/אווה 6 מיל שכבה (ערוץ/תא איטום PVC הדבקה) ושכבת PVC deformable (עבור דחיסה). (ב, ג) ערוץ הדגימה/הנתיב הקאמרית הוא דמיינו באמצעות צבע אדום. ערוץ הדחיסה/נתיב החדר מכיל אוויר בלבד. (ד) לחץ האוויר מוחל באופן ידני (או מכני) על נתיב הדחיסה, וכתוצאה מכך התרחבות הסרט PVC בראש החדר. . ההתרחבות מסלקת את הצבע בחדר אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
הפריה מכנית של דגימות ביולוגיות משפרת את הבנתנו את הפיזיולוגיה התאית ושופך אור על תהליכים כגון פיתוח ובידול עובריים. איור 5 מתאר התקן petl המורכב של מערך ערוץ/חדר פשוט וחדר דחיסה. הוא מורכב (בצורתו הפשוטה ביותר) של שש שכבות, שאחד מהם הוא סרט PVC. סרט ה-PVC מסיט את הלחץ האווירי וגורם לו לדחוס דגימות בתוך החדר. התקן זה הוא דוגמה לשימוש בחומרים שונים מאשר PET/EVA, והוא הועסק בהצלחה9 בהחלפת התקני pdms/זכוכית מנוצל כדי ללמוד עומס מכני על drosophila מיקרו איברים13 (כפי שמוצג באיור 6). התקני PETL ניתנים לשימוש חוזר. עם זאת, בשל העלות הנמוכה של הייצור, מופחתת טביעת רגל, ואת הפוטנציאל של הדלאמנציה לאחר מניפולציה רציפה או שטיפת, אנו ממליצים על השימוש במכשירים חדשים בתחילת כל הליך.
איור 6: הדמיה של מכניאוביולוגיה. (א) דה-קדהרין:: gfp ביטוי של הדיסק הכנף דרוזוההילה הוא התמונה בתוך מכונאי-petl באמצעות מיקרוסקופ מסתובב הדיסק באמצעות הגדלה 20x. (ב) לחץ דרך הקרום מעל החדר ניתן להחיל על ידי הפעלת מזרק מלא אוויר ידנית או באמצעות משאבת מזרק. חוק הגז האידאלי משמש להערכת כמות הכוח המוחלת על הממברנה9. אזור כיס הדיסק (קו מנוקד לבן) גדל על ידי כ 30% (קו מנוקד אדום) עם היישום של ~ 4 psi. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
בשל קלות הייצור של מכשירי PETL, בחנו את השימוש שלהם במסגרות חינוכיות כגון כימיה, ביולוגיה והנדסה ומעבדות הוראה. דוגמה של PETL חינוכית מוצגת באיור 7. המכשיר נועד להציג כמה מהתכונות הבסיסיות של זרימת נוזלים בקנה מידה מיקרו (למשל, זרימה מדורגת). הוא מורכב מארבע שכבות של 5 מיל/אווה סרט (איור 7א) וארכיטקטורת ערוץ הכוללת שלושה ערוצי קלט מתכנסים ומבנה סרפנטיין. מעגלי "שקעים" או "למטה" נוספו לנתיב כדי לקדם את מיקרואיסינג14. באמצעות משאבת המזרק, תמיסת פנול אדום מוחדרת דרך הנמלים החיצוניים בעוד פתרון ה-pH 9 מוחדרת דרך הנמל המרכזי. הידרודינמיקה מתמקדת15 הוא דמיינו עם זרימת הנוזל החיצוני מאלץ את הזרימה הפנימית לתוך זרם קטן יותר (איור 7ג). זרימה שכבתית במכשיר מונעת ערבוב, וערבוב מפזרים הדרגתי מוצג לאורך הערוץ (חיצים). מכשירים כמו האחד המוצג ניתן להשתמש כדי ללמד מושגים (למשל, דיפוזיה, זרימה שכבתית) בדינמיקה נוזלים וביוטרנספורט. לחילופין, הסטודנטים עשויים להיות מוזמנים לתכנן ולהמציא את המכשירים שלהם, פרויקט שניתן לעשות במהלך מעבדה רגילה הנמשכת 2-3 שעותשמונה.
איור 7: PETLs בכיתה. (א) המכשיר מפוברק באמצעות ארבע שכבות של 5 מיל/הסרט המחמד של אווה. השכבה השנייה (מימין לשמאל) כוללת תאי מעגלי שימוקמו תחת נתיב הערוץ. (ב) המכשיר סיים נטען עם מחוון ph האדום פנול (2 מ"מ, צהוב) ו-ph שקוף 9 פתרון (מרכז ערוץ). פנול אדום הופך מגנטה כאשר במגע עם פתרונות בסיסיים. התיבות מציינות אזורים המוצגים ב-(ג) עד (F). (ג) הידרודינמי מתמקד. (ד, ה) שכבתית זרימה ודיפוזיה. (E, F) micromixing. בר בקנה מידה לבן הוא 2 מ"מ בכל לוחות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור משלים 1: חירור מחבט/יציאה. (A) התקנה מקדחה מחזיק כלי רוטרי מקלה ניקוב הפגוש. חתיכות מקדחה של גדלים 1/32 "ו-3/64" משמשות. (ב) התהליך יעיל, וניתן לעבד מספר גדול של מחבטי בפרק זמן קצר. (ג) ביופסיה ניקוב מחורר היא חלופה לקידוח. (ד) משתמש בניקוב אגרופים מסובב לניקובים גדולים יותר. ניתן להשתמש בניקובים אלה כדי לטעון דגימות גדולות (על-ידי נסיגה נוזלית במקום אינפוזיה) או כמאגרים של מדיה. אנא לחץ כאן כדי להוריד את האיור.
איור משלים 2: אבובים. (א) מעבדה או צינורות רפואיים/כירורגיים (1/32 "ID, 3/32" OD) היא האפשרות הפשוטה ביותר. זה גמיש וקל לחתוך. זה דורש השימוש של (18 G) מחטים קהה. (ב) אחד המחטים מחובר המזרק באמצעות (ורוד) מתאם luer, אשר מוסר מחט השני כך שניתן להתאים את אבובים. (ג) חוקרים כבר מכירים אבובים הצצה (0.010 "ID, 1/32" OD) עשוי להשתמש בו עם petls. (ד) להציץ באביזרים. (ה) משאבת מזרק להגדיר אותו זהה עבור שני סוגים של אבובים. (ו) מעבדה או צינורות רפואיים/כירורגיים להגדיר ידרוש ניקובים עם 3/64 "סיבית מקדחה, בעוד אבובים הצצה יצטרך 1/32" ניקובים. ניקובים שנעשו עם ניקוב 1 מ"מ ביופסיה יכול להכיל שתי סטים של אבובים. אנא לחץ כאן כדי להוריד את האיור.
איור משלים 3: יישור באמצעות מכשיר האזנה. עיצוב ההתקן יכול לכלול ניקובים העשויים לשמש כקווי עזר ליישור של שכבות אחדות. מתקני תיל הם מסחרית זמין עבור כ 20 USD. אנא לחץ כאן כדי להוריד את האיור.
איור משלים 4: מגבלות גודל. למרות מגזרי האמנות מסוגלים לגזור ערוצים ישרים כי הם ~ 100 יקרומטר ברוחב (A), את הדיוק של דפוסי לחתוך הוא פחתה משמעותית עבור תכונות למדוד 150 יקרומטר או פחות (ב). הממדים שליד הצורות מציינים את רוחב הערוץ. אנא לחץ כאן כדי להוריד את האיור.
שולחן משלים 1: זמן ועלות הייצור של שבב מיקרופלואידיג ב-PDMS. * ייצור זמן כאשר וופל/עובש הוא זמין ו-PDMS ניתן לרפא באמצעות תנור. כל שינוי עיצוב מייצג עיכוב של מספר ימים. אנא לחץ כאן כדי להוריד את הטבלה.
טבלה משלימה 2: זמן ועלות לייצור שבב מיקרופלואידיג PETL. אנא לחץ כאן כדי להוריד את הטבלה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
בעוד מיקרופלואידיקה נמצאים יותר ויותר בארגז הכלים של מעבדות ברחבי העולם, קצב האימוץ כבר מאכזב, בהתחשב בפוטנציאל ההשפעה החיובית שלה16. עלות נמוכה ויעילות גבוהה של ייצור המכשיר microflu, הם חיוניים כדי להאיץ אימוץ של טכנולוגיה זו במעבדת המחקר הממוצעת. השיטה המתוארת כאן משתמשת בשכבות מרובות של סרטים כדי ליצור התקנים שניים ותלת-ממדיים בחלק מהזמן והעלות הנדרשת על-ידי שיטות ליטוגרפיות. ליתוגרפיה סטנדרטית עולה אלפי דולרים (USD) להפעלה, ודורש ימים כדי להמציא, עלות ההפעלה PETL הייצור הוא פחות מ 350 USD והתקנים יכולים להיות מפוברק בתוך דקות. זה מקל על האימוץ שלהם לא רק במעבדת המחקר אלא גם בהגדרות שבהן איטראציה מהירה היא יתרון (g., אבי טיפוס עבור התקנים סטנדרטיים PDMS), או היכן הייצור התעשייתי של זול, התקנים חד פעמיות נדרשים. לדוגמה, ניתן ליצור PETLs באמצעות חומרים מתכלים, ניתן להתאים לשימוש שלהם בתחום הבריאות, מה שהופך אותם אידיאלי כמו כלי אבחון. ניתן להשתמש בהם בכיתה, גם כחומרי למידה מפוברק מראש או כאתגר יצירתי, שבו הסטודנטים מעצבים, מרכיבים ומכשירים את המכשירים שלהם.
ייצור PETL נועד להיות לא מסובכת. עם זאת, מומלץ לזהות שלבים קריטיים ומגבלות נוכחיות של טכניקה זו. משתמשים מסוימים יגלו כי החלפת גז בהתקני PETL מופחתת בהשוואה להתקני PDMS, אשר מפוצה על ידי בעל זרימה רציפה של מדיה במהלך הניסויים. מגבלה נוספת היא לשאת את הגודל. ערוצים ותכונות אחרות הקטנים מ-150 יקרומטר נמצאים מתחת למגבלת הרזולוציה של החותך (איור משלים 4). אנו ממליצים לעבוד עם ערוצים עם רוחב בטווח של 200 – 900 μm. מגבלות אלה גמישות, ונוטות להשתנות במיוחד במפתן העליון. לדוגמה, ערוצים עם גובה של 75 יקרומטר יקרוס כאשר רוחב הערוץ הוא 950 יקרומטר או יותר, אך להישאר פתוח אם הגובה גדל. למרות הארכיטקטורה של המכשיר ישתנה בהתאם ליישום, אנו משתמשים באופן שגרתי ערוצים עם גובה של 75 או 125 μm, רוחב של 400 – 600 μm.
שימו לב לפרטים בשעת יישור שכבות ומחבטי הינם חשובים. רוב הסיבוכים המעטים הנובעים מייצור PETL הם תוצאה של בעיות יישור. ב-EVA החשוף בזמן השימוש יכול לדבוק הגלילים הפנימיים ולהפוך אותם לבלתי שמיש. עירוי נוזלים עשוי להיות חסום על ידי הפגוש ממוקם. למרבה המזל, PETLs הם לא רק זול, אבל הם גם בנויים במהירות, ולכן התקנים פגומים ניתן להחליף בקלות או שונה.
PETLs יכול לעמוד בקצב תזרים העירוי הדומה לאלה המשמשים במכשירים מיקרופלואידיג אחרים. למרות 0.01 ל100 μL/min הוא הטווח המשמש את הקבוצה שלנו, שיעורי זרימה של עד 500 μL/min (ואולי גבוה יותר בעת שימוש במיקרו-מיקרו-משתמשים מבוססי יד) ניתן להשתמש. מצאנו כי PETLs יכול לעמוד בלחצים בטווח של 30 כדי 57 psi8. משאבות מזרק מומלצות עבור הגדרות הניסיוני ביותר, למרות שהם לא דרישה מוחלטת. בכיתה, בורקס שימשו לבדיקת התקנים של הסטודנט15. משאבות פריסטלטיות שימושיות בהגדרות מסוימות כמו תרבות התאים, במיוחד כיוון שהחלפת גז מוגבלת ב-PETLs. Pdms עשוי להיות יתרון רב יותר בהקשר זה, למרות טיפת עשוי להיות חשש5. ניסינו לייצר PET היברידית/EVA-PDMS, עדיין אווה לא לדבוק ישירות PDMS; ייתכן כי שינוי פני השטח של האחרון (למשל, טיפול פלזמה או טיפולים מפעילי) עשוי לפתור את הבעיה. גישה נוספת כי ניתן להשוות petls הוא עיבוד מיקרו של ערוצים באמצעות שיתוף2 לייזר אבלציה17,18 של pmma. מצאנו כי חיתוך לייזר אינו תואם עם PET/אווה הסרט, מאז החום המיוצר נוטה לרפא אווה ולייצר קצוות הערוץ אחיד. השימוש בציוד לייזר הולם עשוי גם להגביר באופן משמעותי את עלויות הייצור.
לסיכום, PETLs מציע יתרונות מרובים על הטכנולוגיות הנוכחיות: (i) העלויות נמוכות באופן משמעותי מאשר שיטות מסורתיות בשל השימוש בחומרים לצרכן וציוד, מה שהופך אותו נגיש בקלות הן לחוקרים ולסטודנטים. (ii) ניתן לתכנן, לגזור ולהרכיב בתוך דקות, דבר המאפשר איטרציה מהירה של אב-טיפוס ומסייע לניסויים יעילים בזמן. (iii) התקנים מרובים יכולים להיות מיוצרים בו, ומאפשרים ייצור תפוקה גבוהה. (iv) מגוון של חומרים ניתן לשלב, הוספת רב-תכליתיות ומאפשר התאמה אישית נרחבת. התפתחות עדכנית ועתידית של פונקציונליות חדשה באמצעות טכנולוגיה זו נשענת על היצירתיות והדרישות של משתמשים חדשים. אימוץ רחב של התקנים מיקרופלואידיג PETL עלול לגרום להכללה של חומרים חדשים ותצורות, כמו משתמשים לפתח עיצובים חדשניים וגישות עבור צרכיהם המיוחדים.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
פרננדו Ontiveros הוא בתהליך של השקת PETL פלואידיקה (LLC), חברה כי יהיה לסחור ולספק שירותי ייעוץ עבור טכנולוגיה זו. . לעורכי העמיתים אין מה לגלות
Acknowledgments
העבודה בכתב יד זה נתמכת בחלקו על ידי הקרן הלאומית למדעים (NSF) (גרנט לא. CBET-1553826) (ותוספת משויכת של הרואה) והמכונים הלאומיים לבריאות (NIH) (גרנט נו. R35GM124935) לJ.Z., ולאוניברסיטת נוטרדאם מלכור לF.O. אנחנו רוצים להודות לג Sjoerdsma ו באהר Bilgiçer לספק תאים מיונקים ופרוטוקולי תרבות ו פאביו Sacco לסיוע עם דמויות משלימות.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Biopsy punch (1mm) | Miltex | 33-31AA | Optional, replaces rotary tool set up |
| Blunt needles | Janel, Inc. | JEN JG18-0.5X-90 | Remove plastic and attach to Tygon tubing |
| Coverslips | Any | 24 x 60 mm are preferred | |
| Cutting Mat and blades | Silhouette America or Nicapa | www.silhouetteamerica.com/shop/blades-and-mats | Re-use/Disposables |
| Double-sided tape | Scotch/3M | 667 | Small amounts, any width or brand |
| PEEK tubing | IDEX/any | 1581L | Different configurations available. Consider using Tygon tubing intead, if not already using PEEK |
| PET/EVA thermal laminate film | Scotch/3M & Transcendia | TP3854-200,TP5854-100 & transcendia.com/products/trans-kote-pet | 3 - 6 mil (mil = 1/1000 inch) laminating pouches or rolls. |
| PVC film - Cling Wrap | Glad / Any | Food wrapping | |
| Rotary tool-drill | Dremel/Any | 200-121 or other | 1/32 and 3/64" drill bits from Dremel recommended |
| Rubber Roller | Speedball | 4126 | To facilitate adhesion, any brand will work |
| Scissors & tweezers | Any | Fiskars-Inch-Titanium-Softgrip-Scissors |Cole-Parmer –# UX-07387-12 | Quality brands are recommended |
| Silhouette CAMEO Craft cutter | Silhouette America | www.silhouetteamerica.com/shop/cameo/SILHOUETTE-CAMEO-3-4T | Preferred craft cutter |
| Silhouette Studio software | Silhouette America | www.silhouetteamerica.com/software | Controls the craft cutter and provides drawing tools (free download MAC and PC) |
| Syringe Pump | Harvard Apparatus or New Era | 70-4504 or NE-300 | Pumps are ideal, pipettes or burettes can be used. |
| Syringes | Any | 1-3mL | |
| Thermal laminator | Scotch/3M | TL906 | Standard home/office model |
| Tygon tubing (E-3603) | Cole-Parmer | EW-06407-70 | Use with blunt needle tips |
| Vinyl furniture bumpers | DerBlue/3M/ Everbilt | Clear, self-adhesive (6 x 2 mm and 8 x 3 mm) | Round bumpers are recommended |
References
- Xia, Y., Whitesides, G. M.
- Beebe, D. J., Mensing, G. A., Walker, G. M. Physics and Applications of Microfluidics in Biology. Annual Review of Biomedical Engineering. 4 (1), 261-286 (2002).
- Whitesides, G. M., Ostuni, E., Takayama, S., Jiang, X., Ingber, D. E. Soft Lithography in Biology and Biochemistry. Annual Review of Biomedical Engineering. 3 (1), 335-373 (2001).
- Sackmann, E. K., Fulton, A. L., Beebe, D. J. The present and future role of microfluidics in biomedical research. Nature. 507 (7491), 181-189 (2014).
- Berthier, E., Young, E. W. K., Beebe, D. Engineers are from PDMS-land, Biologists are from Polystyrenia. Lab on a Chip. 12 (7), 1224 (2012).
- Zhang, B., Korolj, A., Lai, B. F. L., Radisic, M.
- Bartholomeusz, D. A., Boutte, R. W., Andrade, J. D. Xurography: rapid prototyping of microstructures using a cutting plotter. Journal of Microelectromechanical Systems. 14 (6), 1364-1374 (2005).
- Martínez-Hernández, K. J., Rovira-Figueroa, N. D., Ontiveros, F. Implementation and Assessment of Student-Made Microfluidic Devices in the General Chemistry Laboratory. , (2016).
- Levis, M., et al. Microfluidics on the fly: Inexpensive rapid fabrication of thermally laminated microfluidic devices for live imaging and multimodal perturbations of multicellular systems. Biomicrofluidics. 13 (2), 024111 (2019).
- Subramaniam, A., Sethuraman, S. Chapter 18 - Biomedical Applications of Nondegradable Polymers. Natural and Synthetic Biomedical Polymers. , 301-308 (2014).
- Yuen, P. K., Goral, V. N. Low-cost rapid prototyping of flexible microfluidic devices using a desktop digital craft cutter. Lab Chip. 10 (3), 384-387 (2010).
- Oya, K., et al. Surface Characteristics of Polyethylene Terephthalate (PET) Film Exposed to Active Oxygen Species Generated via Ultraviolet (UV) Lights Irradiation in High and Low Humidity Conditions. Journal of Photopolymer Science and Technology. 27 (3), 409-414 (2014).
- Narciso, C. E., Contento, N. M., Storey, T. J., Hoelzle, D. J., Zartman, J. J. Release of Applied Mechanical Loading Stimulates Intercellular Calcium Waves in Drosophila Wing Discs. Biophysical Journal. 113 (2), 491-501 (2017).
- Suh, Y. K., Kang, S. A Review on Mixing in Microfluidics. Micromachines. 1 (3), 82-111 (2010).
- Jahn, A., Vreeland, W. N., Gaitan, M., Locascio, L. E. Controlled Vesicle Self-Assembly in Microfluidic Channels with Hydrodynamic Focusing. Journal of the American Chemical Society. 126 (9), 2674-2675 (2004).
- Weibel, D., Whitesides, G.
- Chen, X., Li, T., Shen, J. CO2 Laser Ablation of Microchannel on PMMA Substrate for Effective Fabrication of Microfluidic Chips. International Polymer Processing. 31 (2), 233-238 (2016).
- Chen, X., Shen, J., Zhou, M. Rapid fabrication of a four-layer PMMA-based microfluidic chip using CO2-laser micromachining and thermal bonding. Journal of Micromechanics and Microengineering. 26 (10), 107001 (2016).
