Mikroakışkan Pnömatik Kafesler: Bir In-yonga Kristal Bindirme, Manipülasyon için Yeni Yaklaşım ve Kontrollü Kimyasal Arıtma

Özet

Burada, polidimetilsiloksandan (PDMS) yapılmış çift katmanlı bir mikroakışkan sistemin imalatını ve çalışmasını açıklıyoruz. Bu cihazın, kristalin bir moleküler malzemenin koordinasyon yolunu yakalama, yönlendirme ve çip üzerinde hapsolmuş yapılar üzerindeki kimyasal reaksiyonları kontrol etme potansiyelini gösteriyoruz.

Özet

Bir yüzeydeki yapıların hassas lokalizasyonu ve kontrollü kimyasal arıtması, yaygın laboratuvar teknolojileri için önemli zorluklardır. Burada, mikroakışkan kanal yüzeylerinde in situ ve ex situ sentezlenmiş yapıları yakalayabilen ve lokalize edebilen çift katmanlı bir mikroakışkan cihaz kullanan mikroakışkan tabanlı bir teknolojiyi tanıtıyoruz. En önemlisi, böyle bir cihazın çip üzerinde hapsolmuş yapılar üzerinde kontrollü kimyasal reaksiyonlar yürütmek için nasıl kullanılabileceğini gösteriyoruz ve kristalin bir moleküler malzemenin sentetik yolunun ve mikroakışkan bir kanal içindeki konumunun bu teknoloji ile nasıl hassas bir şekilde değiştirilebileceğini gösteriyoruz. Bu yaklaşım, yapıların yüzeyde kontrollü montajı ve sonraki işlemleri için yeni fırsatlar sağlar.

Giriş

Moleküler malzemeler uzun çünkü bu tür moleküler elektronik, optik ve sensörler ^1-4 gibi alanlarda uygulamaları kendi geniş sayıda bilim dünyasında çalışılmıştır. Bunlar arasında, organik iletkenler nedeniyle esnek ekranlar ve entegre fonksiyonel cihazlar ^5,6 onların merkezi rolü moleküler malzemelerin özellikle heyecan verici bir sınıf vardır. Bununla birlikte, molekül bazlı malzemeler elektronik yük taşıma sağlamak için kullanılan metod yük iletim kompleksleri (kapalı zaman eğrilerinin) ve yük taşıma tuzlan (KTES) ^7-10 oluşumu ile sınırlıdır. Sık sık, KTC ve CTSS elektrokimyasal yöntemlerle veya doğrudan kimyasal redoks reaksiyonları tarafından oluşturulan; multifunctionality tasavvur edilebilir daha karmaşık mimarilere verici ya da alıcı parçalarının kontrollü bir dönüşüm engel süreçler. kontrol nesil ve moleküler-baz manipülasyonu için yeni sistematik yöntemler Buna göre, aydınlatılmasıd malzemeler malzeme bilimi ve moleküler mühendisliği alanlarında önemli bir sorun olmaya devam etmektedir ve başarılı olursa şüphesiz yeni fonksiyonları ve yeni teknolojik uygulamalar yol açacaktır.

Bu bağlamda, mikro-akışkan teknolojiler en son nedeniyle sentetik işlem ^11,12 sırasında ısı ve kütle transferi gibi reaktiflerin reaksiyon difüzyon hacmini kontrol etme kabiliyetleri molekül esaslı malzemelerin sentezlenmesi için kullanılmıştır. Karıştırma, sadece difüzyon ^13-16 yoluyla meydana akış yolu içinde iyi kontrol tepkime bölgesi oluşumunu elde edilir elde edilebilir iki veya daha fazla reaktif madde akımları arasında sabit bir arayüz, sürekli akım ve düşük Reynolds sayılarında, sadece koyun. Nitekim, daha önce bu tür mikroakışkan kanallar ¹⁷ iç koordinasyon polimerleri (CP) olarak kristal moleküler malzemelerin sentetik yolu lokalize etmek laminer akışını istihdam var. Bu metodoloji göstermiştir, ancak gonların oluşum henüz sonra yeni CP nano, yüzeylere tür yapıların doğrudan entegrasyonu yanı sıra kontrollü kimyasal arıtma gerçekleştirilmesinde reat söz yerinde ¹⁸ gerçekleştirilecek. Bu sınırlamayı aşmak için, en son iki tabakalı mikroakışkan cihazlar dahil mikroakışkan pnömatik kafeslere (ya da valf) harekete geçirilmesi, avantajlı bu açıdan kullanılabileceğini göstermiştir. Quake grubunda ¹⁹ öncü çalışmaları bu yana, mikroakışkan pnömatik valfler sık sık tek hücre hapsi ve izolasyon ^20, enzimatik aktivite incelemelerde ^21, küçük sıvı hacimleri ²² yakalama, yüzeyler ²³ ve protein kristalleşme ²⁴ üzerinde fonksiyonel materyallerin lokalizasyonu için kullanılmaktadır. Ancak, çift katmanlı mikroakışkan cihazlar lokalize ve oluşan yerinde bileşenleri okumak yapıları entegre ve yüzeyler ^18, tuzağa kullanılabileceğini göstermiştir. Ayrıca, biz de hem sağlayan, teknoloji sıkışıp yapıların kontrollü kimyasal tedaviler gerçekleştirmek için kullanılabileceğini göstermiştir, organik kristaller ^18,25 arasında "mikroakışkan Destekli ligand değişimi" ¹⁸ ve kontrollü kimyasal doping. Her iki durumda da, kapalı zaman eğrilerinin kontrol mikroakışkan koşullar altında sentezlenebilir, ve en son çalışmada, çok işlevli, aynı malzeme birim tarif edilebilir. Bu yazıda, boya yüklü akışlarını kullanan bu çift katmanlı mikroakışkan cihazların performansını göstermek, üretmek ve koordinasyon bir CP yolu yanı sıra mikroakışkan kanal yüzeyinde kendi yerelleştirme kontrol ve nihayet-çip üzerinde üzerine kontrollü kimyasal tedaviler değerlendirmek tuzağa yapılar.

Protokol

Not: Bir çift katmanlı mikroakışkan cihazın iki kat 5 mikron bir özelliği hassas sınırı ile, bir çizim yazılımı kullanarak, örneğin, AutoCAD tasarlanmış ve yüksek çözünürlüklü filmi maskeleri oluşturmak için basılır. Ana kalıp yapıları yüksekliği 50 um üretimini sağlayan, 4 "silikon gofret SU-8 taş baskı yoluyla oluşturulur.

SU-8 fotolitografi kullanarak 1. Ana Kalıp İmalat

1. kurutmak için, 10 dakika boyunca 200 ° C'ye ayarlanmış sıcak bir plaka üzerine silikon gofret yerleştirin.
   Not: Silikon gofret dehidratasyon daha iyi bir temas sağlar ve spin kaplama aşamasında SU-8 fotorezist yayılmasını sağlar.
2. 3 dakikalık bir süre boyunca oda sıcaklığına kadar susuz gofret soğutun.
3. bir eğirme kaplayıcı ve yatırma SU-8 fotorezist 4 ml (yaklaşık 1 mi SU-8 alt-tabakanın inç) gofretin merkezinde üzerine gofret yerleştirin.
   1. İlk olarak, 500 revoluti yatırılan SU-8 yavaş yavaş yayıldı10 saniye dakika (rpm) ons. Bu tür bir dönüş hızı SU-8 kapsama, tüm yonga yüzeyi üzerine artar sağlar.
   2. İkinci olarak, daha yüksek hızlarda substrat iplik SU-8 kalınlığını kontrol eder. Geçerli deneylerde, SU-8 50 mikron yüksek özellikler oluşturmak için 30 saniye boyunca 3000 rpm dönüş hızı kullanın.
4. Düşük rpm (genellikle 100 rpm) iplik ise dikkatli bir şekilde pamuk ile silin gofret kenar boncuk silin.
5. 15 dakika SU-8 (yani, "yumuşak fırında") için, kalan solventin çıkması için 95 ° C'de bir sıcak plaka üzerinde eğirme ile kaplanmış gofret ısıtın.
   Not: katman karşı desen veya "kırışıklıkların" varlığı çözücü eksik kaldırılmasını gösterir.
6. geri aşağı oda sıcaklığına pişmiş gofret soğutun ve maruz kalma öncesinde gofret ile photomask emülsiyon baskılı tarafını başvurun.
7. UV lamba ve pozlama ünitesine açın ve sistem 10 m bir süre içinde istikrara iziniçinde. (365 nm'de zaman = pozlama enerji / şiddetine göre) gerekli pozlama süresi UV-Optometer kullanılarak 365 nm'de lamba yoğunluğu ölçün ve tahmin ediyoruz.
   Not: Mevcut deneylerde maruz enerjisi 250 mJ / ^cm2 olarak hesaplanmıştır.
8. Bir önceki adımda tahmini süre UV ışığına spin kaplı gofret photomask Açığa. Burada, 79.6 saniye maruz kalmaktadır.
9. Hemen maruz kaldıktan sonra, 1 dakika için ve daha sonra, 5 dakika boyunca 95 ° C 'de 65 ° C' de sıcak bir plaka üzerinde ortaya gofret fırında. Bu basamakta, tepkime, UV-ışık tarafından başlatılır ve pişirme sonrası tamamlandı.
10. 3 dakikalık bir süre boyunca oda sıcaklığında soğumaya sonrası pişmiş gofret bırakın.
11. çapraz bağlı olmayan SU-8 geliştirilmesi gofret 8 dakika boyunca SU-8 geliştirici içinde çözülmesiyle. çapraz bağlı olmayan SU-8 tam olarak çıkarılmasının sağlanması için, iki aşama halinde işlem ayrıldı.
    1. İlk olarak, yeniden 5 dakika için geliştirici çözelti içinde gofret daldırınçapraz bağlı olmayan SU-8 çoğunluğu ediyor.
    2. Sonra kalan olmayan çapraz SU-8 çözmek için 3 dakika boyunca geliştirici taze çözelti içinde gofret batırmak (genellikle çapraz yapılar arasında sıkışıp).
12. izopropanol ile geliştirilen gofret durulayın ve (bundan sonra "ana kalıp" olarak anılacaktır) desenli yapılara sahip gofret kurumasına bekletin. ana kalıp yıkama üzerine bir süt tortu gözlenmesi gelişimi tamamlanmamış olduğunu gösterir.
13. "Sert fırında" karşı substrat ve tavlama potansiyel çatlaklar 2-5 dakika süreyle 200 ° C'de sıcak bir plaka üzerinde kurutulmuş ana kalıp ısıtın.
14. fabrikasyon ana kalıp oda sıcaklığına kadar soğumasını bekleyin.
15. Bir çeker ocak içinde (bir vakum pompasına birleştirilmiş) bir kurutucuda ana kalıp yerleştirin.
16. Bir cam behere trimetilsilil klorür (TMCS), 100 ul koyun ve kurutma cihazı içinde bu yerleştirin.
    UYARI: TMSC yanıcıdır, corrosivE ve toksik; böylece, taşıma adımlar koruyucu eldiven, gözlük ve bir laboratuvar önlüğü giyen kullanıcı ile, bir davlumbaz altında yapılmalıdır.
17. vakum altında desiccator koyun ve TMSC buhar ana kalıp yüzeyine yatırmak için izin en az 1 saat bekleyin.
18. 1 saat sonra yavaş yavaş atmosfere desikatör içinde basınç ve dengeye getirin.
    DİKKAT: Açık desikatörde üzerinde doğrudan teneffüs etmeyin.
19. Silanlanmış usta çıkarın ve desikatörde kapatın.

Çift katmanlı mikroakışkan Cihazlar 2. Fabrikasyon

Not: protokol süresi ve sıcaklığı özellikle duyarlıdır. Herhangi bir arıza zaman çerçevesine takip ve sıcaklık bağlı-olmayan, ve bu yüzden, işlevsel olmayan cihazların fabrikasyonu neden olabilir.

1. tek kullanımlık bir tartım kabına (ağırlık olarak 1 5) alınmakta ve bir plastik spatula ile karıştırın PDMS elastomer ve sertleştirme maddesinin bir karışımı dökün. Geçerli deneydes, PDMS tabaka yüksekliği ^19,26 yaklaşık olarak 5 mm oluşturulması için elastomer 50 g ve sertleştirme maddesi, 10 g kullanımı.
2. gaz çıkışına vakum altında bir desikatör içinde iyice karıştırılmış PDMS yerleştirin ve 15 dakika için sıkışmış kabarcıklarını çıkarmak.
3. PDMS elastomer ve kür ajanı (20: ağırlık 1) karıştırın atılabilir tartım kabına (örneğin, 10 gr elastomer ve 0.5 g sertleştirici) ^19,26.
4. (Cari deneylerde, 11 mm yuvarlak politetrafloroetilen (PTFE) halka) bir çerçeve içinde "kontrol katmanı" ana kalıp sabitleyin.
5. Gaz çıkışı için vakum altında desikatör içinde 1 PDMS karışımı: 15 dakika sonra 20 yerleştirin.
6. desikatöre 1 PDMS karışımı ve yuvarlak çerçeve içinde yer alan "denetim katmanı" ana kalıp üzerine bu dökün: Bir önceki adım olarak aynı zamanda, 5 çıkar. yanı sıra vakum altında desikatöre içine PDMS ve ana kalıp içeren kareye yerleştirin. artı PDMS tutun.
7. 45 dakika boyunca (30 dakika sonra sonra vurmakher ikisi de) desikatöre karışımları PDMS ing iki desikatör üzerinden karışımları PDMS almak ve 5 ihtiva eden bir çerçeve yer: 1 PDMS ile 80 ° C de bir fırında "kontrol tabakası" ana kalıp.
8. 1 PDMS karışımı: Aynı zamanda, 20 kaplamaz "akışkan tabaka" ana kalıp dönmeye başlar. Sıkma kaplama için dönme hızı, istenen yüksekliğine göre belirlenir, ve başka bir yerde ²⁷ bildirilmiştir. 60 dakika spin kaplama sonlandırmak ve kalıntı PDMS tutmayı hedefliyoruz.
9. 80 ° C de bir fırın içine 1 PDMS: 60 dakika sonra, 20 ile kaplanmış "akışkan tabaka" ana kalıp spin.
10. 75 dk fırın dışında her ikisi de usta kalıpları alır.
11. Soyun sadece 5: "kontrol katmanı" ana kalıp 1 PDMS, bir bıçak ile substrat zar ve tasarım belirlenen girişleri pozisyonlarda 1 mm biyopsi puncher kontrol katmanları için delikler. Burada kontrol tabakası uzunluğu 24 mm, genişliği 24 mm 'dir.
12. Ryapışkan bant kullanılarak doğranmış cips aldır enkaz.
13. El ile doğranmış montaj ve 20 üstünde kontrol katmanı cips yumrukladı: 500X büyütme ile bir stereomikroskopta kullanarak "akışkan tabaka" ana kalıp (Şekil 1) kaplı 1 PDMS dönüş.
14. Dökün ve daha kalın bir PDMS katman yapmak ve böylece sonunda bağlanmış akışkan ve kontrol tabakalarının çıkarılmasını kolaylaştırmak için bir araya yongaları etrafında kalıntı PDMS çizin.
15. 80 ° C'de bir fırında iki katman cihazları içeren "akışkan tabaka" ana kalıp yerleştirin ve bir gecede saklayın.
16. Ertesi gün, fırın dışında tedavi düzeneğini alıp oda sıcaklığına kadar soğumasını bekleyin.
17. "Akışkan tabaka" ana kalıp PDMS aksamından Peel, zar bir 1,5 mm biyopsi puncher ile fabrikasyon çift katmanlı bir bıçak ile cihazları (uzunluğunda 24 mm genişliğinde 24 mm) ve yumruk akışkan giriş / çıkışları.
18. ope cips yüzey tedavisin kanalları ve korona deşarjı ile cam lamelleri (24 mm x 40 mm) ve hemen onları bir arada bağ. 1 dakika boyunca PDMS levha ve cam lamel üzerinde korona boşalması hareket ettirerek davranın. Alternatif olarak, bağlama kolaylaştırmak için bir tezgah üstü plazma sistemi kullanır.
19. en az 4 saat boyunca 70-80 ° C'de bir fırında bağlanmış çift katmanlı fiş saklayın.

3. mikroakışkan Sistem Montajı

1. mikroakışkan cihaz monte edildikten sonra, politetrafloroetilen (PTFE) boru (0.8 mm iç çap) kullanılarak akışkan rezervuar (şırınga) çipin akışkan tabaka girişleri bağlayın.
2. 1.6 mm dış çapa sahip silikon kauçuk tüp ve metal konnektörler kullanılarak kontrol katmanı girişlerine basınç besleme kaynağını bağlayın.
3. Açın ve elle çalıştırılan bir basınç kaynağı ile 3 bar basınçlı hava uygulanarak vanalarını kapatın. bilgisayar kontrollü şırınga pompaları bir dizi kullanarak kanallara Tedarik sıvılar.
4. ters bir mikroskop üzerine monte edilmiş bir yüksek çözünürlüklü kamera ile vanaların harekete geçirilmesini ve cihaz işlemi gözünüzde canlandırın. 63X büyütme 5X kullanın.

Pnömatik Cage çalıştırılmasıyla Laminer Akış Rejiminin 4. Manipülasyon

Not: akışkan tabaka, daha geniş bir ana kanal genişliği 300 um olan genişliği 150 um iki giriş yakınsak kanal, oluşur. Ve kontrol katmanı ana akışkan kanalın üstünde bulunan özdeş dikdörtgen vanalar (250 mikron x 200 mikron) bir dizi vardır.

1. ayar şırınga pompası ve pnömatik kontrol ünitesine bağlandığında, 20 uL / ​​dakikaya akış hızında, giriş kanallarından biri aracılığıyla sulu bir boya akışı getirmektedir.
2. 3 barda onu harekete geçirerek vanasını kapatın.
3. Sıvı hala vananın etrafında akabilir farkında olun. Bu özellik tuzak yapıların ^18,25 kontrollü kimyasal arıtma sağlanmasında önemlidir ^</ Sup>.
4. basıncı tahliye ederek vanasını açın.
5. Boya çözeltisi, birinci kanal boyunca akarken, 20 uL / ​​dakikaya ikinci giriş kanalı başka bir sulu sıvı enjekte edilir. iki sulu akışlar arasında bir arayüz nedeniyle mikroakışkan cihaz laminer akış rejimi günümüze oluşur.
6. 3 barda onu harekete geçirerek vanasını kapatın. Bu durumda, valfin iki sulu akım arayüzünü; Bir CP (aşağı bakınız) ^18,28 oluşumu esnasında, sentetik yol değiştirmek için kullanılabilecek bir sonucu.
7. 30 ul / dk ve 10 ul / dk sıvı akış oranlarını değiştirmek ve aşağı gözlemlemek veya iki sıvı arasında oluşan arayüz rehberlik yukarı kaymıştır.

Mikro-5. lokalizasyonu

1. şırınga pompası ve pnömatik kontrolör sistemleri imal çift katmanlı çip takın.
2. % 10 vt. Polistiren ihtiva eden bir sulu çözelti hazırlayınfloresan parçacıkların (sırasıyla 468 nm ve 508 nm 'de çapı, uyarılma ve emisyon maksimum 5 um).
3. 488 nm bir dalga boyunda çalışan lazer ikaz kaynağı kullanın.
4. / Dakika 20 ul toplam akış hızında, iki giriş kanal içine tane yüklü sıvısı verilmektedir.
5. sabit bir akış sağlanana kadar 2 dakika boyunca bekleyin.
6. kapatmak için 3 barda valfi harekete. Çeşitli parçacıklar valf altında sıkışıp ve akış muhafaza ederken yüzey üzerinde lokalize olacaktır.

6. Nesil ve Koordinasyon Polimer Kontrollü Azaltma (CP)

1. Gümüş nitrat, 2.5 mM sulu çözelti hazırlayın (iyodinin _3).
2. sistein 2.5 mM sulu çözeltisi (Cys) hazırlayın.
3. Etanol ¹⁸ doymuş, askorbik asit çözeltisi hazırlayın.
4. bir akış hızında her biri aynı çift katmanlı yonga kullanarak ve iki giriş kanalları olarak (giriş için bir tepkin madde), iki reaktif enjekte50 ul / dak.
5. İki eş akan buharlarının arayüzünde gümüş ve sistein (Ag (I) Cys) CP oluşumunu gözlemleyin.
6. Actuate yakalamak için 3 bar kurdu Ag (I) valfin altına Cys CP valf.
7. 50 ul bir akış hızında, giriş kanalları karışmasına damıtılmış su / dak, sentetik süreç sırasında kullanılan fazla reaktifler yıkamak için.
8. basıncı bırakın ve vanasını açın. Oluşturulan CP durdu akış koşullarında vananın altına kalır.
9. Cys CP'leri tuzak Ag (I) 'in bir kontrollü kimyasal azaltma yapılması 1 bar valf basıncı serbest bırakmak ve 10 ul / dk'lık bir akış oranında etanol içinde doymuş askorbik asit çözeltisi temizlemek için.
10. ((0) Ag) askorbik asit ¹⁸ ile, metalik gümüşe Ag (I) 'e indirgenmesi atfedilen açık bir renk değişimi dikkate alınmalıdır.

Sonuçlar

Şekil 1 'de gösterildiği gibi, çift katmanlı mikroakışkan cihazlar PDMS yapılandırılmıştır, iki bağlanmış mikroakışkan fiş oluşur. Yüzeyine bağlanmış aynı zamanda birinci tabaka, ikinci tabakanın iken, sıvı (sıvı tabakası) akış için kullanılır, doğrudan birinci PDMS tabakaya bağlanmış olan, gazı (kontrol tabakası) akış kullanılır.

Şekil 1. Çift katmanlı mikroakışkan cihaz. (A) şematik gösterimi ve araştırmalarda kullanılan çift katmanlı mikroakışkan cihaz (B) mikrografı. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

kanallar üzerinden gaz enjeksiyonukontrol tabakası mikroakışkan kanal yüzeyinde yapıların yakalama ve lokalizasyonu sağlayan yüzeyi (Şekil 2A ve Şekil 2B) doğru akışkan tabakasını sıkar. PDMS membran harekete pnömatik kafesleri ve / veya pnömatik bir kontrol ünitesi tarafından kontrol edilir mikro valfleri oluşturmak için de kullanılabilir. Membran aktüatör örnek model olarak, sıvı tabakanın tam bir saptırma, çalıştırma (Şekil 2C) ve mikrokanal yüzeyinde flüoresan mikro sıkışması sonra valf altında sirküle edilmesi için bir boya yüklü akışı önler göstermek (Şekil 2D ve 2E) .

Yapıların Şekil 2. Membran tahrik ve yakalama. (A) Yan ve (B) çift katmanlı mikroakışkan cihaz gösteren üstten görünüm çizimlerön (üst) ve pnömatik valfın (alt) Çalışmadan sonra. Önce (üst) ve sıvı tabaka (alt) sıkma sonra çift katmanlı mikro sıvısal tertibat (C) Mikrografikleridir. Alt panelde, sıvı tabaka, membran harekete daha iyi bir algı rodamin boyanın bir sulu çözelti ile doldurulur. (D) (en) önce çift katlı mikroakışkan cihazın parlak alan mikrograflan ve akan sulu bir çözelti ihtiva eden polistiren flüoresan parçacıkları ile vananın sonra (alt) tahrik (10 wt.%). D. gösterilen optik mikroskop görüntüleri (E) Floresan görüntüleri bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 3A, in situ bindirme ÇALIŞTIR ile çift katmanlı mikro sıvısal tertibat içindeki CP'leri oluşturulan görüntülemektedirpnömatik kafesin iyonu. Yeni bir koordinasyon yolu ilk vananın sonra oluşturulan dikkat edin. Valf çalıştırma iki reaktif akışları ara yüzeyinde oluşturulan Ag (I) 'in Cys CP yakalama sağlar ve yeni koordinasyon yolunun (Şekil 3A) oluşumunu kolaylaştırır. İki reaktif akımların ara yüzeyinde oluşturulan Ag (I) 'in Cys cP detaylı kimyasal karakterizasyonu önceki çalışmalarda ^17,18 bulunabilir. Fazlasının uzaklaştırılması, saf su (Şekil 3B), bir akış çözümler reaktifler sonra ek olarak, ve etanol içindeki bir doymuş askorbik asit çözeltisi çip üzerinde sıkışıp yapılar (Şekil 3C) kontrollü bir kimyasal indirgenmesi için mikroakışkan kanal eklenebilir. Kenetli alanda ¹⁸ altında sıkışıp Ag (I) Cys CP kontrollü bir kimyasal arıtma 1 bar 3 barlar valf basıncını taraftar azaltılması. koyu kahverengi sıkışıp Ag (I) Cys CP renk değişikliği olan birönceki gözlemlerle ^18,29 uygun olarak metal tek değerli gümüş azaltılması, ttributed.

Ag (I) Cys CP ve kontrollü kimyasal indirgeme Şekil 3. Yakalama. (A) Optik mikroskop görüntü yeni bir koordinasyon yolunun Ag (I) Cys CP ve üretim sentezlenmiş yerinde bir bir yakalama gösteren. (B) su akışı ile artı reaktifler çözümleri çıkarıldıktan sonra kenetlenmiş alanının altındaki tuzağa CP mikrografiği ve (C), indirgeme reaksiyonu sürecinden sonra aynı mikro-vana mikrografı. Büyük halini görmek için tıklayınız bu figür.

Tartışma

Bildirilen yaklaşım, sıvı hapsi gibi diğer uygulamaları karşılamak için farklı valf şekilleri üretmek üzere kolayca değiştirilebilir. Gerçekten de, bu protokolün esnekliği, ilgilenilen herhangi bir uygulamayı yerine getirmek için alt tabakanın ve dolayısıyla PDMS membranının kalınlığının birkaç on mikrondan birkaç yüz mikrona kadar değiştirilmesine de izin verir. Ayrıca, cihazın her katmanındaki yapıların boyutları istenen uygulama için optimize edilebilir ve fotorezistin farklı hızlarda döndürülmesiyle ana kalıplar üzerindeki çeşitli yapı yükseklikleri kolayca elde edilebilir. Fotorezistin daha yüksek hızda döndürülmesi daha ince yapılara neden olur.

Protokolün daha iyi uygulanması için ana kalıpların imalatına yönelik temiz oda ortamı büyük ölçüde gereklidir; Aksi takdirde, imalat prosedürü kusurlu ana kalıplara ve dolayısıyla kullanılamaz mikroakışkan cihazlara yol açacaktır. Bu protokolde iki kritik husus vurgulanmalıdır: i) 80 °C'ye ayarlanması gereken fırının sabit sıcaklığı ve ii) doğru bir şekilde uyulması gereken işlemler arasındaki programlanmış zaman periyodu. Protokoldeki sıcaklık ve zaman çerçevesindeki herhangi bir değişiklik, bağlı olmayan çiplere ve dolayısıyla işlevsel olmayan cihazlara yol açabilir.

Mikroakışkan sistemlerde tipik olarak karşılaşılan "türbülanssız" koşullar, son zamanlarda³⁰ içinde ve tek katmanlı mikroakışkan çiplerin³¹ dışında mikro yapıların veya moleküler malzemelerin üretilmesi için kullanılmıştır. Çift katmanlı mikroakışkan çiplerde, laminer akış rejimi ve dolayısıyla sürekli birlikte akışlar arasında oluşturulan arayüz, pnömatik kafesler^18,28 kullanılarak manipüle edilebilir. Bu cihazlar ayni zamanda sentetik yol üzerinde etkili kontrol saglar ve bu da yüzeylerde¹⁸ hassas lokalizasyona ve yakalamaya yol açar.

Daha önce bahsedildiği gibi, çift katmanlı mikroakışkan çiplerde pnömatik çalıştırma, daha önce hücre yakalama²⁰, enzimatik aktivite çalışmaları²¹ ve protein kristalizasyonu²⁴ gibi çeşitli uygulamalar için kullanılmıştır. Bununla birlikte, bildirilen yaklaşımın temel amacı, kristalli bir moleküler malzemenin koordinasyon yolunu yakalamak ve yönlendirmek ve kimyasal reaksiyonları çip üzerinde sıkışmış yapılara^18,25 kontrol etmek için kullanılacak bir platform önermektir.

Açıklanan yöntem sadece anizotropik yapıların yakalanmasına izin vermekle kalmaz, aynı zamanda partikülleri yüzeylere lokalize etmek için de kullanılabilir. Gelecekteki çalışmalar, biyoloji, malzeme bilimi ve sensör teknolojilerinde ek uygulamalar için yeni valf şekillerinin tasarımına etkili bir şekilde yönlendirilebilir. Farklı valf şekillerinin yanı sıra değiştirilmiş kanal yükseklikleri ve membran kalınlıklarının kombinasyonu, difüzyonel karıştırmaya dayalı kimyasal çalışmalar ve malzeme büyümesinin lokalizasyonu gibi belirli uygulamaları gerçekleştirmek için kullanılabilir.

Tarif edilen mikroakışkan platformların bir başka uygulaması, kristal yapılarda rasyonelleştirilmiş bir arayüz oluşumuna yol açabilen kristallerin kontrollü kimyasal katkılanmasıdır¹⁹. Bu yaklaşım aynı zamanda çip üzerinde sıkışmış yapıların çok çeşitli son işlemlerini sağlar; malzeme mühendisliğinde şüphesiz yeni ufuklar açacak bir metodoloji.

Dinamik koşullar altında ve kristal madde üzerinde kontrollü kimyasal reaksiyonları mümkün kılan teknolojilerin sayısının şu anda çok sınırlı olduğunu, dolayısıyla bu yaklaşımı malzeme ile ilgili alanlarda çok çekici hale getirdiğini vurgulamak önemlidir. Bununla birlikte, bu teknolojinin önemli bir sınırlaması PDMS kullanımıdır. PDMS elastomeri, bu mikroakışkan çiplerin içinde gerçekleştirilebilecek reaksiyonların sayısını sınırlayan birçok organik çözücü ile uyumsuzdur. Gelecekte, bu araştırma alanını diğer malzemelere ve kimyalara genişletmek için daha fazla sayıda organik çözücüyü tolere edebilen ve bunlara karşı kararlı olabilen diğer elastomerlerin geliştirilmesi büyük ölçüde gerekli olacaktır.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi

Ad	Şirket	Katalog numarası	Yorumlar
Yüksek çözünürlüklü film maskeleri	Microlitho,	İngiltere-5	& # 956'ya kadar özellikler; m
SU8 fotorezist	MicroChem Corp., ABD	SU8-3050-Silikon
gofretler	Silicon Materials Inc., Almanya	4 "Silikon Gofret	Ön yüzey: cilalı, Arka yüzey: kazınmış
Silikon Elastomer KİTİ (PDMS)	Dow Corning, ABD	Sylgard & reg; 184-Spinner
	Suiss MicroTech, Almanya	Delta 80 iplikçi	-
UV-Optometre	Gigahertz-Optik Inc., ABD	X1-1-Maske
Hizalayıcı	Suiss MicroTech, Almanya	Karl Suss MA/BA6	-
SU8 geliştiricisi	Micro resist technology GmbH, Almanya	mr-Dev 600-Trimetilsilil
klorür	Sigma-Aldrich, İsviçre	386529	≥ %97, DİKKAT: Sadece çeker ocak altında tutun.
Biyopsi delici	Miltex GmBH, Almanya	33-31AA-P/25	1 mm
Biyopsi delici	Miltex GmBH, Almanya	33-31A-P/25	1,5 mm
Cam lamel	Menzel-Glaser, Almanya	BB024040SC	24 mm ve süreler; 60 mm, #5
Laboratuvar Korona Tedavisi	Elektro-Teknik Ürünler, ABD	BD-20ACV	-
PTFE boru	PKM SA, İsviçre	AWG-TFS-XXX	AWG 20TFS, 100 rulo & m
Silikon kauçuk boru	Hi-Tek Ürünleri, UK-1		mm İç Çap
neMESYS Şırınga Pompaları	Cetoni GmbH, Almanya	Düşük Basınç (290N)	-
Yüksek çözünürlüklü kamera	Zeiss, Almanya	Axiocam MRc
5-Floresan ters mikroskop	Zeiss, Almanya	Axio Observer A1	İki dalga boyunda çalışabilir, yani , 350 nm ve 488 nm
Yeşil polistiren floresan parçacıkları	Fisher Scientific, İsviçre	11523363	Boyutu: 5.0 &# 956; m, katı içerik:% 1
Gümüş nitrat (AgNO3< / sub>)	Sigma-Aldrich, İsviçre	209139	≥ % 99.0
L-Sistein (Cys)	Sigma-Aldrich, İsviçre	W326305	≥ %97,0
Tek kullanımlık tartı kabı	Sigma-Aldrich, İsviçre	Z154881	L & kez; W ve zamanlar; H : 86  mm ve kez; 86  mm ve kez; 25&nbşk; mm
Tek kullanımlık tartı kabı	Sigma-Aldrich, İsviçre	Z708593	Altıgen, Boyut XL
Plastik spatula	Semadeni, İsviçre	3340	L ve kez; G : 135 mm x 14 mm
Boya, Bemacron ROT E-G	Bezema, İsviçre	BZ 911.231	Kırmızı
Stereomikroskop	Wild Heerbrugg, İsviçre	Wild M8	500x büyütme
Tek kullanımlık neşterler	B. Braun, İsviçre	233-5320	Nr. 20
L-Askorbik asit	Sigma-Aldrich, İsviçre	A4403	-