Poli (etilen glikol) Diacrylate damlacıklar yoluyla yarı-3 boyutlu akış odaklanarak mikrosıvısal cihazlar boyutu kontrol nesil

Bu yöntem, yarı üç boyutlu akış odaklama PDMS çipinin üretilmesi ve saf PGD damlacıklarının üretilmesi de dahil olmak üzere mikroakışkan damlacık oluşumu alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu taktiğin ana avantajı, yarı 3D akış odaklama cihazının akış odaklama kalıbı için daha büyük test alanları sağlamasıdır. Saf PGD, PGD partiküllerinin oranının %10'dan düşük olmasını sağlarBu tekniğin etkileri, daha büyük yüzey alanı / hacim oranı nedeniyle birçok biyokimyasal çıkarıma genişletilebilir.

Nozul, büyük ölçekli uygulamalarda birkaç mikrolitre numune tüketilmesi ile bu teknik için fayda sağlayacaktır. Şimdi bu yöntem PGD damlacık oluşumu hakkında bilgi sağlayabilir. Gaz donanımlı akış odaklama analizi gibi diğer sistemlere de uygulanabilir.

Genel olarak, bu yönteme yeni başlayan kişiler, delikteki tıkanma ve uç akış küfünün kararsızlığı nedeniyle mücadele edeceklerdir. Bu yöntem kritiktir, çünkü yarı 3d akış odaklama çip imalatının öğrenilmesi zordur, çünkü yarı akışkan çipi elle imal etmek için üst ve alt PDMS katmanlarının hizalanması gözden geçirilmemiştir. Standart teknikleri kullanarak iki fotoğraf maskesi tasarlayın.

Tüm bağlantıların farklı kanallar arasında hizalandığından emin olmak için aynı çizim dosyasında birinci ve ikinci maske için iki ayrı katman kullanın. Maske bir, dağınık aşamalı giriş kanalını ve bir deliği içerirken, maske iki, sürekli faz giriş kanalını, filtreyi ve çıkışı içerir. İki hizalama işaretini kullanın ve farklı katmanları bağımsız olarak cam üzerindeki krom bir plakaya yazdırın.

Daha sonra, belirlenmiş bir fotolitografi laboratuvarında, bir spin kaplayıcı üzerine temiz, 3 inç çapında bir silikon gofret yerleştirin ve gofreti spin aynasına sabitlemek için vakumu açın. İki ila üç mililitre SU-8 2025 negatif fotorezistini 1.000 rpm'de 10 saniye boyunca gofret üzerine sıkın. Ardından hızı 30 saniye boyunca 3.000 rpm olarak değiştirin.

Bu, ilk katman için 20 mikronluk bir katman kalınlığı sağlayacaktır. İlk katı 95 derece santigrat derecelik bir sıcak tabağa koyarak altı dakika boyunca yumuşak bir şekilde pişirin. Ardından, gofreti çıkarın ve oda sıcaklığına geri soğumaya bırakın.

Yumuşak pişmiş gofret, toplanmış bir UV ışığı altında 18 saniye boyunca bir numaralı maskeye maruz bırakın. UV'ye maruz kaldıktan sonra, gofretleri 95 santigrat derece sıcak bir plakada altı dakika pişirin. Daha sonra gofretin tekrar oda sıcaklığına soğumasını bekleyin.

İki ila üç mililitre SU-8 2100 negatif fotorezist kullanarak spincoating işlemini ikinci kez tekrarlayın. Gofret'i 1.000 rpm'de 10 saniye ve ardından 30 saniye boyunca 2.000 rpm'de döndürün. Bu, 130 mikronluk ikinci bir katman kalınlığı sağlar.

Gofret'i 95 santigrat derece sıcak bir plakada 35 dakika yumuşak bir şekilde pişirdikten sonra, ikinci kat fotorezistin üzerine iki numaralı maskeyi hizalayın ve 30 saniye boyunca UV ışığına maruz bırakın. Ardından, 95 santigrat derece sıcak bir plakada yedi dakika pişirin. Oda sıcaklığına geri soğuduktan sonra, gofret üzerindeki özellikler netleşene kadar 50 mililitre propilen glikol metil eter asetat içeren karıştırılmış bir banyoya daldırarak gofret geliştirin.

Ardından gofreti etil alkolle yıkayın. Son olarak, gofreti termostatik platforma yerleştirin ve iki saat boyunca 95 santigrat derecede sert bir şekilde pişirin. Bir PDMS monomerini ve sertleştirici maddesini, üst katman için 10:1 oranında ve alt katman için 8:1 oranında dört dakika boyunca karıştırın.

Otomatik bir merhem karıştırıcı kullanarak, silikon gofretleri 90 milimetrelik bir Petri kabına yerleştirin ve ardından 8:1 oranlı PDMS karışımını kalıbın üzerine iki ila üç milimetre kalınlığa kadar dökün. Ardından, tüm kabarcıklar kaybolana kadar PDMS'yi bir vakum odasında gazdan arındırın. Petri kabını bir fırına koyun ve PDMS'yi 80 santigrat derecede bir saat sertleştirin.

Oda sıcaklığına geri soğuduktan sonra, cihazı özelliklerden en az üç milimetre uzakta kesmek için bir neşter kullanın ve PDMS katmanını silikon gofretten yavaşça soyun. Ardından, 0,75 milimetre çapında bir zımba kullanarak dağınık faz girişini, sürekli faz girişini ve üst PDMS katmanındaki çıkışı delin. Toz parçacıklarını temizlemek için PDMS yüzeyini yapışkan bantla temizleyin.

Ardından, hem üst hem de alt PDMS katmanlarını aynı anda bir plazma temizleyiciye yerleştirin ve 300 watt'ta iki dakika boyunca plazmaya maruz bırakın. Plazmaya maruz kaldıktan hemen sonra, üst katmanı alt katmanın üzerine yerleştirin ve özellikler stereo mikroskopla görüntülenerek hizalanana kadar yüzeyleri nispeten kaydırın. Mukavemetini artırmak ve yapışmayı tamamlamak için cihazı bir gün boyunca 120 santigrat derecede bir fırında kürleyin.

Başlamak için, silikon bazlı iyonik olmayan bir yüzey aktif cisminin %18'ini hekzadekan içinde çözerek sürekli faz çözeltisini hazırlayın. Daha sonra, bir hidrofilik peg diakrilat, bir floresan boyanın litresi başına bir milimol ile başlayarak ve bir foto başlatıcının mililitresi başına beş miligram ekleyerek dağılmış fazın çözeltisini hazırlayın. Pnömatik basınç kontrol cihazının bir mililitrelik rezervuarlarını sürekli faz ile doldurun.

Ardından, 200 mikrolitrelik bir jel yükleme ucunu dağılmış faz ile doldurun. Yarı 3D mikroakışkan cihazı, yüksek hızlı bir kamera ile donatılmış ters çevrilmiş bir optik mikroskop sahnesine yerleştirin. Daha sonra, florlu bir etilen propilen tüpünü, önce kısa, paslanmaz çelik bir boruya takarak, tüpü bir jel yükleme ucunun ucuna yerleştirerek ve ucu dağınık fazın delinmiş deliğine yerleştirerek sürekli fazın delinmiş deliğine bağlayın.

Ardından, cihazın çıkışına 20 cm uzunluğunda bir FEP tüpü yerleştirin ve ucunu bir Petri kabına yerleştirin. Ters çevrilmiş mikroskobu, iki faz kesişimi, orifis bölgesi ve aşağı akış kanalını içeren bir bölgeye odaklayın. Ardından, bağlı bir pnömatik basınç kontrolörü kullanarak iki fazın basınçlarını ayarlayın.

Dağınık fazı 15 milibar'a ve sürekli fazı 30 milibar'a ayarlayın. Basıncın stabilize olması için üç dakika bekleyin ve kabarcık veya PDMS kalıntısı taşımadan sabit sıvı akışına ulaşılır. Ardından, dağınık fazın basıncını sistemin temel seviye basıncı olarak 45 milibar'a ayarlayın.

Emülsiyon kırma modu püskürtmeden uç akış moduna değiştirilene kadar sürekli fazın basıncını artırın. Ardından, stabilize olması için beş dakika bekleyin. Kurulduktan sonra, çıkış deliğini Petri kabına bağlayan tüp ucunu yerleştirin ve damlacıkları toplayın.

Onları UV ışığına maruz bırakın, burada hızla küreler halinde katılaşırlar. Dağınık faz kanalının derinlik farkı ve sürekli faz kanalı nedeniyle, dağınık faz akışı, sürekli faz akışı tarafından her yöne sıkılır. Sonuç olarak, simetrik konik sıvı uç sürekli damlacıklar üretmek için oluşur.

Damlacıkların boyutu, dağınık ve sürekli faz akışının basınç oranı ile değiştirilir. Burada, sürekli fazın basıncı, saf kuvveti etkileyecek şekilde değiştirilir, böylece damlacık parçalanma süreçleri püskürtme modundan uç akış moduna geçer. Damlacıklar, çipten çıktıktan sonra parçacıklar oluşturan fotopolimerizasyon ile katılaşır.

Burada gösterilen damlacıklar farklı basınç oranlarında oluşturulmuştur. Elde edilen damlacık yarıçapı, sürekli faz / dağınık faz basınç oranı ile ters bir ilişkiye sahiptir. Bu teknik, biyolojik uygulamalar alanındaki araştırmacıların önünü açar ve ilaç keşfi, biyomoleküllerin sentezi ve tanı testleri için güçlü bir araç sağlar.

Bu videoyu izledikten sonra, yarı üç boyutlu mikroakışkan çiplerin nasıl üretileceğini ve birkaç mikro PGD damlacığının nasıl üretileceğini iyi anlamış olmalısınız. Fotorezist PGMEA ile çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini ve bu işlemi gerçekleştirirken her zaman tek kullanımlık eldiven ve maske giymek gibi önlemlerin alınması gerektiğini unutmayın.