Yöntem makalesi

Mikrofluidik Damar Modelleri için DLP 3D Baskı ve PDMS Membran Şişirme ile Stenozlu Dairesel Kesit Mikrokanallarının Üretimi

DOI:

10.3791/69706

⸱

6 Mart 2026

 ,  ,  , 
1School of Biomedical Engineering, International University, 2Vietnam National University Ho Chi Minh City

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu makale, dijital ışık işleme (DLP) 3D baskı ve polidimetilsiloksan (PDMS) membran şişirmesi kullanılarak dairesel mikrokanallar oluşturmak için basit ve düşük maliyetli bir üretim yöntemi sunmaktadır. Bu yöntem, vasküler çip veya organ-çip uygulamaları için uygun pürüzsüz, kontrol edilebilir ve biyomimetik kanallar üretir.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Biyolojik damarların karmaşık mimarisini taklit eden mikrofluidik modeller, doğal damarlarda hemodinamik koşulları, kesme stresini ve hücre davranışını doğru şekilde simüle etmek için dairesel kesitsel kanallar gerektirir. Geleneksel yumuşak litografi teknikleri genellikle dikdörtgen kanallar oluşturur, bu da fizyolojik olmayan akış desenlerine ve insan dolaşım sisteminin kötü taklitine yol açar. Burada, Dijital Işık İşleme (DLP) 3D baskılı ana kalıpları polidimetilsiloksan (PDMS) membran şişirme tekniğiyle birleştirerek yüksek isabetli dairesel mikrokanallar üreten erişilebilir bir hibrit üretim yöntemi sunuyoruz. Bu protokolün temel amacı, ayarlanabilir stenoz geometrileriyle biyomimetik vasküler modeller oluşturmak için temiz odasız bir strateji sağlamaktır.

Önerilen protokol dört temel aşamadan oluşur: (1) Bilgisayar Destekli Tasarım (CAD) ana kalıpların malzeme küçülmesini hesaba katmak için %10 yükseklik dengesi içerir, (2) reçine kalıpların DLP 3D baskısı ve post-işlemesi, (3) PDMS dökümü ve oksijen plazması destekli ince elastik membran ile bağlanma, ve (4) kontrollü pnömatik membran şişirmesi ve ardından dairesel yapıyı kapatmak için ikinci bir PDMS dökümü yapılır. Bu yaklaşımın, iç şişme basıncını dikkatlice modüle ederek 300 μm ile 1000 μm arasında değişen kanal çaplarının hassas ayarlanmasını mümkün kıldığını gösterdik. Ortaya çıkan mikrokanalların performansı, kesitsel dairesellik analizi, taramalı elektron mikroskopi (SEM) ile yüzey pürüzlülüğü ölçümü ve bağlanma stabilitesini sağlamak için pnömatik patlama testi dahil olmak üzere yapısal karakterizasyon yoluyla değerlendirildi. Bulgularımız, bu yöntemin dairesel mikrokanalların erişilebilir ve tekrarlanabilir üretimini desteklediğini ve damar fizyolojisi, tromboz modellemesi ve ilaç taraması uygulamalarında gelecekteki araştırmalar için sağlam bir platform sunduğunu göstermektedir.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Biyolojik kan damarlarını taklit eden mikrofluidik sistemler, damar fizyolojisi, hastalık mekanizmaları ve ilaç etkileşimleri in vitro 1,2 üzerine gelecekteki araştırmalar için hayati öneme sahiptir. Vücuttaki birçok mevcut yapı arasında, dairesel kesit geometrileri, doğal damarlarda bulunan kesme gerilimi ve akış desenleri gibi hemodinamik koşulların doğru şekilde çoğaltılması içinkritik öneme sahiptir 3. Yumuşak litografi veya tel veya iğne kullanılarak yapılan fedakar kalıplama gibi geleneksel üretim yöntemleri genellikle dikdörtgen kanallar veya eksik dairesel geometriler ortaya çıkarır; bu da akış bozulmalarına ve kötü fizyolojik öneme yolaçar 4,5,6. Ayrıca, bu yaklaşımlar zaman alıcıdır, çok katmanlı montaj sırasında hizalanma sorunlarına yatkındır ve iki daldan fazla dalı karmaşık damar-montajlı mikrokanal ağları tasarlanırken sınırlıölçeklenebilirlik sunar 7. Ancak, özellikle dijital ışık işleme (DLP) 3D baskı dahil olmak üzere ek üretimdeki son gelişmeler, daireselmikrokanallar 8 dahil olmak üzere karmaşık yapıların hızlı ve hassas mikrokanal kalıp üretimi için yeni fırsatlar açmıştır. Ayrıca, DLP, temiz oda olanakları gerektirmemesine rağmen, özel kalıp geometrilerinin olağanüstü çözünürlükle basılmasına olanak tanır.

Bu çalışmada, DLP 3D baskılı kalıpları entegre eden ve polidimetilsiloksan (PDMS) membranının şişirilmesiyle birlikte yeni ve temiz oda içermeyen bir üretim stratejisi sunuyoruz. Kısaca, bu hibrit protokol şunları içerir: (1) yarım kanallı bir kalıp tasarımı ve üretimi ile yarım dairesel bir PDMS tabakası oluşturmak; (2) bu tabakanın ince bir plastik zara bağlanması, ardından pnömatik şişirme ve ikinci katman dökümü tamamlanarak tam dairesel bir mikrokanal oluşturulur. Bu deneysel prosedür, çok katmanlı mikrofluidik montajdaki diğer tekniklere kıyasla daha etkili, basit, düşük maliyetli ve hizalanmadan uzak bir yaklaşım sunar. Ayrıca, elde edilen kanalların daireselliği şişme basıncının ayarlanmasıyla hassas bir şekilde kontrol edilebilir.

Bu avantajların yanı sıra, önerilen protokol hızlı üretim süresi de sunuyor (4 saatten az). Elde edilen dairesel yapılar, küçük çaplı kanal uzunlukları arasında (örneğin 300 μm) oldukça tutarlıdır. Ayrıca, bu çalışmadaki deneysel sonuçlar (yani yüzey pürüklülüğü ölçümü, optik görüntüleme, temas açısı ölçümü ve basınç patlama testi) yapısal bütünlüğü ve akışkanlık uyumluluğunu doğrulamış, karmaşık damarlı mikrokanal ağlarının inanılmaz tekrarlanabilirlik ve uyum sağlamlığı ile üretiminde umut verici bir gelecek sunmaktadır. Son olarak, önerilen yöntem özellikle sınırlı erişimi olan laboratuvarlar için uygundur ve damar-çip, tromboz modellemesi ve ilaç tarama uygulamalarında gelecekteki gelişmeler için büyük potansiyele sahiptir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Ana kalıbın üretimi

  1. Ana kalıp tasarımı
    NOT: Mikrokanal ana kalıp tasarımı, resmi web sitesinden indirilebilen Fusion 360 kullanılarak gerçekleştirilmiştir.
    1. Kalıp tabanını tasarla.
      1. Fusion 360'ı aç ve Oxy düzleminde yeni bir eskiz oluştur.
      2. Kalıp platformu olarak Origin tabanlı bir köşe dikdörtgen konturu (örneğin, 30 mm × 30 mm) çizin.
      3. Fileto aracını kullanarak tüm köşeleri 3 mm yarıçaplı fileto yapın.
      4. Ofset aracını kullanarak temel konturu 3 mm içe kaydırarak duvar konturu oluşturun.
      5. Ekstrude aracını kullanarak taban platformunun tüm yüzeyini 2 mm yukarı çıkararak bir taban oluşturun. Duvar platformunu 4 mm yukarı doğru dışarı çıkarın.
      6. Değiştir bölümündeki İki Mesafe seçeneğiyle pahfer aracını kullanarak eğim oluşturun.
      7. İç duvar kenarlarını seçin ve birinci ile ikinci kayma mesafelerini sırasıyla 0,5 mm ve 4 mm olarak ayarlayın.
        NOT: Bu adım, daha sonra PDMS çip kalıp çözme sürecini kolaylaştırır.
    2. Dairesel mikrokanalı tasarla.
      1. Oyz düzleminden 5 mm ve 15 mm uzaklıkta iki ofset düzlem inşa edin.
      2. 5 mm ofset düzleminde, 1 mm çapında bir daire çizin, ortası Oxy düzleminden 2 mm kaydırın.
        NOT: Dairenin merkezi tabanın üst yüzeyiyle hizalanmalı.
      3. Mikrokanalın normal kesitinin ilk tarafını elde etmek için dairesel profili tabanın iç tarafına 8 mm dışarıya çıkarın.
      4. 15 mm ofset düzleminde, 0,5 mm çaplı (veya istenen stenoz çapı) bir daire çizin, ortadaki 2 mm kaydırma Oksi düzleminden uzak.
      5. Dairesel stenoz profilini normal kesime doğru 0,25 mm dışarıya çıkararak mikrokanalın stenozunun yarısını elde edin.
      6. Create bölümündeki Loft aracını kullanarak normal kesit ile stenoz kesitini birleştirerek stenoz-düzenli dairesel mikrokanalın tam yarısını elde edin.
      7. Dairesel mikrokanalın diğer yarısını oluşturmak için 15 mm ofset düzlemi ayna düzlemi olarak ayna düzlemi olan Mirror aracını kullanın.
      8. Elde edilen tüm dairesel mikrokanal gövdesini seçin > sağ tıklayın > Taşın/Kopyala ' seçeneğini seçin.
      9. Mikrokanal gövdesini Z ekseni boyunca 0,05 mm yukarı (veya stenoz çapının %10'u) çevirin.
        NOT: Bu adım, baskı toleransı için telafi yüksekliği sağlar ve geliştirilmiş dairesel şekilli bir mikrokanal sağlar.
      10. Aynı yöntemle dört ek dairesel mikrokanal oluşturularak stenozu 0,4 mm'den 0,1 mm'ye düşürebilirsiniz.
      11. Create bölümündeki Pattern aracını kullanarak dört ek düzenli bölüm ve 4 ek dairesel stenoz profili çoğaltabilirsiniz.
      12. Stenoz çapı profillerini eskizlerde ayarlayın ve her mikrokanal için Loft aracını uygulayın.
      13. Mikrokanal gövdelerini %10 tazminat yüksekliği pozisyonuna çevirin.
    3. Mikrokanal ana kalıp tasarımını şu şekilde dışa aktarın. STL dosyası.
  2. DLP 3D baskı
    1. İşleme parametrelerini ayarlayın.
      1. Chitubox Yazılımını açın, araç çubuğunda Aç seçeneğini seçin ve ana kalıpı seçin. STL dosyası
      2. Yazılım baskı platformunda varsayılan olarak kalıbı yatay olarak yerleştirin.
        NOT: Z-mesafesi = 0, açı = 0° için kontrol edilsin.
        NOT: Birden fazla kalıpı tek seferde yerleştirip basmak için Kopya Yap seçeneğini kullanın.
      3. Araç çubuğunda Print seçeneğini açın ve Katman Kalınlığı'nı 25 μm olarak ayarlayın.
      4. Dilimleme seçeneğini seçin ve dilimleme işleminin tahmini baskı süresinde tamamlanmasını bekleyin. Sonra devam etmek için Yazdır'ı seçin.
    2. Ana kalıpı işten sonra yapın.
      NOT: Tüm reçine kalıntılarını çıkarmak ve daha az kusurlu bir kalıp yüzeyi elde etmek için alkolle yıkamanın iki adımı vardır: (1) etanol ile yıkama ve (2) izopropil alkolle yıkama.
      1. 3D yazıcı tabanındaki ana kalıbı dağıtın.
      2. Baskılı yapıyı kağıt havluyla silin ve ardından %70 etanol ile bir bardakta 10 dakika yıka.
      3. Yıkama istasyonunda %99 etanol ile 15 dakika ince yıkama.
      4. Küfü oda sıcaklığında en az 10 dakika kurut.
        NOT: İç kalıp yüzeyinde beyaz düzensiz lekeler olup olmadığını kontrol edin. Mikrokanalların etrafında hâlâ beyaz kalıntı varsa, ince yıkama adımını bir veya iki kez daha tekrarlayın.
      5. Kalıpları 20 mW/cm yoğunlukta UV ışığına maruz bırakın, böylece yüzey tam kürlenmiştir.
      6. Kalıpları fırında 65 °C'de en az 12 saat kurutarak kimyasal kalıntıları buharlaştırıp yüzeyi stabilize edin.

2. PDMS döküm ve kalıp montajı

NOT: PDMS tabanlı mikrokanal üretimi üç ana aşamadan oluşur: (1) birinci yarı dairesel mikrokanalların PDMS dökümü, (2) Membran şişirmesi ve (3) ikinci yarı dairesel mikrokanalların PDMS dökümü.

  1. PDMS hazırlığı
    1. PDMS baz ve kürleme maddesini (örneğin, SYLGARD 184) 10:1 ağırlık oranında karıştırın.
    2. Karışımı 10 dakika boyunca veya tüm kabarcıklar temizlenene kadar vakum odasında gazdan çıkar.
  2. İlk yarım dairesel PDMS çipini dökmek
    1. 3D baskılı kalıbı bir Petri kabının içine düz bir yüzeye yerleştirin.
    2. Gazlı PDMS karışımını kalıbın üzerine tamamen suya batana kadar dökün (yarım dairesel kanalın üzerinde 4 mm kalınlık).
    3. PDMS'yi 90 °C'de 40 dakika boyunca kürleyin9.
    4. Kürlenmiş PDMS katmanını kalıptan dikkatlice çıkarın ve gerekirse kenarları kesin.
      NOT: PDMS çipi artık içbükey yarım dairesel mikrokanallar içermektedir.
  3. Zar bağlanması
    1. 25 μm kalınlığındaki plastik membranı 5 mm x 25 mm dikdörtgen olarak kesin ve membranın üst tabakasını çıkarın.
    2. PDMS çip yüzeyini şeffaf bantla defalarca temizleyin.
    3. Mikrokanalın ucuna yakın bir giriş yaparak 1 mm biyopsi delikeri kullanın.
    4. PDMS çipini ve membranı alüminyum folyo kaplı platforma öne bakacak şekilde yerleştirin. Platformu plazma temizleyicisinin içine nazikçe yerleştirin.
    5. Vakum pompasını 60 saniye çalıştırın ve ardından oksijen plazma seviyesini 30 W'a ayarlayın, basınç seviyesini 0,3 Torr olarak 75 saniye için.
    6. Plazma seviyesini ve vakum pompasını kapatın.
      NOT: Ani basınç değişiminden kaynaklanan dökülmeyi önlemek için vakum pompasını dikkatlice ayırın.
    7. PDMS çipindeki mikrokanalı ve tedavi edilen membran yüzeyini hemen hizala.
      NOT: İki bileşeni dikkatlice yerleştirerek doğru hizalanmayı sağlayın.
    8. PDMS çipi ve membranı nazikçe birbirine bastırın.
      NOT: Mikrokanalın membranın altında tamamen kapalı olduğundan emin olun. Manuel hizalamaya yardımcı olmak için cımbız veya işaret kullanın. Plazma sonrası 60 saniyeden fazla gecikme, yoksa bağlanma verimliliği düşebilir
    9. Yapıştırılmış cihazı 90 °C sıcaklıkta 20 dakika boyunca fırına koyarak yüzeyi stabilize edin ve bağlanma gücünü artırın.
  4. Membran Şişmesi
    1. Basınç kayıt sistemini kurun.
      NOT: Basınç kaydetme sistemi üç bileşenden oluşur: (1) elektrikli şırınga pompası, (2) bir dizüstü bilgisayar ve (3) Arduino Mega 2560. Şırınga 50 mL Luer-kilitlidir.
      1. Ek Dosya 1'de bulunan sensör okuma kodunu indirin ve Arduino kartına yükleyin.
        NOT: Kodun başarıyla derlenip derlemediğini kontrol edin.
      2. Basınç günlüğünü kaydetmek için Tera Term Yazılımını açın. Kurulumdan > seri portu > hızı 115200 >.
      3. Dosya'dan, basıncı zamanla kaydetmeye başlamak için Log'u seçin.
      4. Yeni bir günlük kaydetmek için Yeni/Üzerine Yaz seçeneğini seçin ve basınç günlüğünü zaman işaretleriyle yazmak için Zaman Damgası kutusunu işaretleyin.
      5. Baskı günlüğünü kaydetmek için klasörü seçmek için Bak' seçeneğini seçin.
      6. Elektrikli şırınga pompasının Açma/Kapama tuşunu basılı tutup açın ve basınç seviyesini ayarlamaya başlamak için << tuşuna basın.
      7. 1,1 mm çapında bir iğneyi PDMS çipinin girişine bağlayın ve şırınga pompasının çıkışına esnek silikon tüpler kullanın.
      8. Basınç seviyesini 30 mL/s olarak ayarlayın ve şişme sürecini başlatmak için << basın.
    2. İkinci yarı dairesel mikrokanalların membran şişirmesi ve PDMS dökümünü gerçekleştirin.
      1. Şişirmeyi başlatın ve mikrokanalda basınç seviyesini Tera Term logu üzerinden izleyin.
      2. İç basınç istenen seviyeye ulaştığında şişme sürecini durdurun.
        NOT: Şişme basınç aralığının 0,0-17,5 kPa olması önerilir, çünkü basınç seviyeleri 20 kPa'yı aştığında membran yırtılmasına yol açabilir.
      3. Şişirilmiş membran-PDMS yapısının üzerine 2-3 mm kalınlığında bir PDMS tabakası dök.
      4. Şişirilmiş yapıyı stabilize etmek için 90 °C'de 40 dakika boyunca sürekli ısıtma uygulayın.
      5. İkinci PDMS katmanı tamamen kürleştiğinde basınç seviyesinin kaydedilmesini durdurmak için Tera Term üzerinde Logu Durdur seçeneğini seçin.
      6. Basınç kayıt dosyasını deneysel kayıtlar ve daha fazla araştırma için saklayın.

3. Elde edilen PDMS vasküler mikrofluidik çiplerinin karakterizasyonu

  1. Yüzey pürüzlülüğü karakterizasyonu
    1. Kalıp ve kanal yüzeylerinin dijital 3D mikroskopisini yapmak
      1. Üretilen PDMS çiplerinin yüzey topoğrafyasını ve onlara karşılık gelen DLP 3D baskılı kalıpları karakterize etmek için 3D dijital mikroskop sistemi kullanın.
      2. Her örnek için üç özel analiz bölgesini belirleyin ve işaretleyin.
        NOT: Mikrokanalın stenoz kesimi (A1), normal kanal kesiti (A2) ve çipin dış düz yüzeyi (kontrol).
      3. Örneği mikroskop aşamasına monte edin ve odak, her konumda yüksek çözünürlüklü 3D topografi yakalamak için ayarlayın.
      4. Pürüzlülük haritaları oluşturmak ve ortalama yüzey pürüksi (Sa) ile zirveden vadide yükseklik değişimini (Sz) çıkarmak için yerleşik yazılım kullanarak yüzey profili verilerini elde edin.
      5. Topografik verileri ve 3D görselleştirmeyi farklı baskı koşullarında (örneğin yön ve katman kalınlığı) karşılaştırmak için dışa aktarın.
        NOT: Stenoz bölgesindeki eğimli duvara dikkat edin, çünkü bu bölgedeki yüzey özellikleri aşağı akış davranışını ve kesme gerilme dağılımlarını önemli ölçüde etkileyebilir.
    2. Taramalı elektron mikroskopisi (SEM) yapın.
      1. PDMS tabanlı mikrokanalların ayrıntılı yüzey morfolojisini ve mikrostruktural doğruluğunu analiz etmek için SEM kullanın.
      2. Mikrokanal bölgesini keskin bir bıçakla dikkatlice kesin ve örneği iletken bantla alüminyum gövdelere monte edin.
      3. Altın veya platinle 60 saniye Sputter kaplama ile doldurulma artefaktlarını azalt.
      4. Birden fazla büyütmede (örneğin, 200× ve 400×) SEM görüntüleri alın, böylece stenoz bölgesini hedefleyin.
      5. Dikey ve yatay baskılı kalıp türevleri arasındaki katman çizgisi görünürlüğünü, duvar düzgünlüğünü ve kontur geçişlerini karşılaştırın.
        NOT: Yatay baskılı örneklerdeki merdiven basamaklı artefaktlar ve dikey baskılı kalıplardaki yönlü çıkıntılar, üretim kalitesi ve akış sakatlığının önemli göstergeleridir.
  2. Yarım ve tam dairesel mikrokanalların geometrik karakterizasyonu
    1. PDMS çipini mikrokanal eksenine dik olarak temiz bir şekilde keserek kesit örnekleri bir jilet bıçağı ile hazırlayın.
    2. Mikrokanalların kesit görünümünü yakalamak için floresans mikroskobu kullanın.
    3. Görüntüleri ImageJ yazılımına yükleyin ve hat aracıyla H1, H2 ve Wo'yu manuel olarak ölçün.
      NOT: H1: Kalıplanmış yarım dairesel kanalın yüksekliği (alt); H2: Membran şişme yüksekliği (üst). Wo: Tabanda kanal genişliği.
    4. Daireselliği değerlendirmek ve kalıp tasarımı ile enflasyon davranışını doğrulamak için geometrik oranları (H1 +H 2≈ Wo) hesaplayın.
      NOT: İdeal olarak, H1 ve H2 eşittir ve toplamları tam dairesel bir profilde Wo'ya yaklaşmalıdır. Sapmalar, enflasyon yetersizliği veya zar aşırı uzanmasını işaret eder.
  3. Pnömatik bağlanma gücü testi yapın
    NOT: Pnömatik patlama testi beş bileşenden oluşur: (1) elektrikli şırınga pompası, (2) basınç sensörü, (3) Arduino Mega 2560 mikrodenetleyici, (4) seri iletişim kablosu ve (5) dizüstü bilgisayar.
    1. Basınç sensörünü, esnek silikon tüp aracılığıyla PDMS mikrokanal girişine bağlayın.
    2. Arduino'yu başlatarak seri veri okuma betikleri yükleyin.
    3. Basınç izleme için Tera Term yazılımını başlatın.
    4. Şırınga pompasını çalıştırarak basıncı kademeli olarak uygulamaya başlayın (örneğin, 40 mL/s).
    5. Basınç verilerini gerçek zamanlı olarak kaydedin. Delaminasyon, yırtma veya görünür bir sızıntı oluşana kadar devam edin.
    6. Patlama basıncını, yapısal arızadan önceki son kaydedilen basınç değeri olarak tanımlayın. Bu değer, membran ile kalıplanmış PDMS çipi arasındaki bağlanma gücünü temsil eder.
  4. Temas açısını ölç.
    1. Dijital yan montajlı kamera, halka LED ışık kaynağı ve görüntü yakalamak için bir dizüstü bilgisayar kullanarak temas açısı ölçüm sistemi oluşturun.
    2. Kameranın altındaki düz bir cam platforma kürlenmiş bir PDMS çipi yerleştirin.
    3. Mikropipet kullanarak PDMS yüzeyine 2 μL deionize su damlası dağıtın.
    4. Damla profilini hemen kamerayla yakalayın. Görsel analiz için dışa aktarın.
    5. ImageJ yazılımında görüntüyü açın, Analyze bölümünde Drop Analysis - LB-ADSA eklentisini seçin.
    6. Temas açısını belirlemek için eğri uyumunu ayarlayın.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma, DLP 3D baskılı kalıplar ve membran şişirme kullanarak tam dairesel PDMS mikrokanalları üretimi için temiz odasız bir protokol sunmaktadır. Farklı stenoz çaplarına sahip yarım dairesel mikrokanal kalıplarının tasarımı Şekil 1'de gösterilirken, baskı yöneliminin kalıp çözünürlüğü üzerindeki etkisi Şekil 2'de özetlenmiştir. Kalıp baskısından şişirmeye ve ikinci katman PDMS dökümüne kadar tam bir üretim iş akışı Şekil 3'te g...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışmada, DLP 3D baskı ve membran şişirme kullanarak dairesel PDMS mikrokanalları için temiz odasız bir üretim protokolü geliştirdik. Bu protokol içinde kritik bir adım, termal kürleme sırasında PDMS'nin doğal izotropik küçülmesini hesaba katmak için CAD kalıp tasarımında %10 yükseklik dengesinin entegre edilmesidir. Ayrıca, baskı yönlerinin seçimi, özellikle dikey yönelim, ek üretimde yaygın olan "merdiven basamaklı" artefaktların en aza indirilmesi için hayati öneme sahiptir. Dikey...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar, laboratuvar ekipmanları ve materyal desteği için International University, Vietnam National University Ho Chi Minh City'ye teşekkür etmek ister.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
3D yazıcıElegoo Saturn 3YokDLP tabanlı kalıp baskısı
3D baskı reçinesiJAMG HE, KoreYokGenel DLP baskısı için reçine
Arduino mikrodenetleyiciArduino Mega 2560YokPatlama testi basıncı izleme için kullanılır
Dijital 3D mikroskopKeyence, ABDVHX-7100Yüzey pürüzlülüğü karakterizasyonu
Dijital kamera sistemi Özel yapımYokTemas açısı görüntüleme için kullanılır
Elektrikli şırınga pompasıFresenius SE & KGaA Şirketi, AlmanyaPILOT A2 CE2RS232Zar şekillendirme sırasında şişirme için kullanılır
Flüoresans mikroskobuNikon Eclipse Ti, ABDYokMikrokanalın geometrik ölçümü
Fusion 360 yazılımıAutodesk, ABDhttps://www.autodesk.com/asean/products/fusion-360Tasarım yazılımı
ImageJ yazılımıABD Ulusal Sağlık Enstitülerihttps://imagej.net/ij/Görüntü analizi
PDMS baz ve kürleme maddesiDowhitech, Korehttps://www.dow.com/en-us/pdp.sylgard-184-silicone-elastomer-kit.01064291zYonga dökümü için kullanılır
PolidimetilsiloksanSYLGARD 184 Silikon Elastomer Kiti1330-20-7Çip üretiminde kullanılır
Basınç sensörüNXPMPX5700APPatlama testi sırasında iç basıncı ölçür
RAPID reçineElegoo, Çin—Ana kalıp üretiminde kullanılır
Taramalı elektron mikroskobu (SEM)Jeol, JaponyaJSM T-100Yüzey morfolojisi görüntülemesi
Silikon zar (25 ve mikro; m)——Membran şişirme için kullanılır

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Inagaki, S., Ishida, T. Fabrication of irregularity-free, highly circular cross-sectional microchannel. Micro. 2 (2), 325-333 (2022).
  2. Ma, Q., Ma, H., Xu, F., Wang, X., Sun, W. Microfluidics in cardiovascular disease research: state of the art and future outlook. Microsyst Nanoeng. 7 (1), 19(2021).
  3. Fleischer, S., Tavakol, D. N., Vunjak-Novakovic, G. From arteries to capillaries: approaches to engineering human vasculature. Adv Funct Mater. 30 (37), 1910811(2020).
  4. Li, Z., Hui, J., Yang, P., Mao, H. Microfluidic organ-on-a-chip system for disease modeling and drug development. Biosensors. 12 (6), 370(2022).
  5. Zhang, H., Yang, J., Sun, R., Han, S., Yang, Z., et al. Microfluidics for nano-drug delivery systems: from fundamentals to industrialization. Acta Pharm Sin B. 13 (8), 3277-3299 (2023).
  6. Oh, K. W. Microfluidic devices for biomedical applications: biomedical microfluidic devices 2019. Micromachines. 11 (4), 370(2020).
  7. He, Y., Wu, Y., Fu, J. Z., Gao, Q., Qiu, J. J. Developments of 3D printing microfluidics and applications in chemistry and biology: a review. Electroanalysis. 28 (8), 1658-1678 (2016).
  8. Qiu, J., et al. 3D printing of individualized microfluidic chips with DLP-based printer. Materials. 16 (21), 6984(2023).
  9. Miranda, I., et al. Properties and applications of PDMS for biomedical engineering: a review. J Funct Biomater. 13 (1), (2022).
  10. Kumar, P., Harvie, D. J. E. Energy dissipation during Wenzel wetting via roughness scale interface dynamics. Langmuir. 40 (31), 16190-16207 (2024).
  11. Pandian, N. K. R., Mannino, R. G., Lam, W. A., Jain, A. Thrombosis-on-a-chip: prospective impact of microphysiological models of vascular thrombosis. Curr Opin Biomed Eng. 5 (1), 29-34 (2018).
  12. Nguyen, T. Q., et al. Fabrication method of multi-depth circular microchannels for investigating arterial thrombosis-on-a-chip. Sens Actuators B Chem. 321 (1), 128590(2020).
  13. Nguyen, T. Q., et al. low-cost fabrication of circular microchannels by air expansion into partially cured polymer. Sens Actuators B Chem. 235 (1), 302-308 (2016).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Dairesel MikrokanallarStenoz retimiOksijen Plazma BondlamaPn matik Membran i irmeKanal ap AyarlamaTaramal Elektron MikroskobuVask ler Fizyoloji

İlgili makaleler