Çift frekanslı uyarilmalar ile yüzey akustik dalgalar ayakta tarafından Microparticle manipülasyon

Bu yöntem, mikropartiküllerin manipüle edilmesi gibi biyomedikal alandaki temel sorunların ele alınmasına yardımcı olabilir ve çip üzerindeki laboratuvarlar için mikroakışkan bir kanalda sıralamaya yardımcı olabilir. Bu tekniğin ana avantajı, ayakta duran yüzey akustik dalgası komisyonunun ayarlanabilirliğini artırabilmesidir. Prosedürü gösteren, grubumdan bir yüksek lisans öğrencisi olan Yannapol olacak.

Mikroakışkan kanal için bir kalıpla başlayın. Bu, bir silikon gofret üzerinde negatif tonlu bir fotorezist desenidir. Bunu oluşturmak için kullanılan fotolitografi deseni ile daha fazla ayrıntı sağlanır.

10 parça PDMS'yi bir parça elastomer taban hacim oranıyla karıştırın. Karışımı vakumlu fırında yaklaşık 15 dakika gazını alın. Gazdan arındırma işleminden sonra karışımı kalıba alın.

Orada, silikon gofret üzerindeki fotorezistin üzerine dökün. Şimdi, kapalı silikon gofreti 15 dakika daha gazdan alın. Bundan sonra, PDSM'yi katılaştırmak için gofreti bir inkübatörde ısıtın.

PDMS soğuduğunda gofretten çıkarın. Mikroakışkan kanal, protokoldeki sonraki adımlar için hazırdır. Dönüştürücüleri imal etmek için bir alt tabaka hazırlayın.

Bu durumda, dört inç çapında bir lityum niobat gofret kullanın. Bir sıkma kaplayıcıda, gofretin pozitif fotorezist ile sıkma kaplayın. Ardından, fotorezisti iki santimetrelik bir açıklıkta 20 adet 150 nanometre şeritle modellemek için fotolitografi kullanın.

Fotolitografiden sonra, bu, alt tabakanın enine kesitindeki değişimin şematik tasviridir. Fotorezist geliştirildikten sonra, alt tabakaya 20 nanometre krom ve ardından 400 nanometre alüminyum püskürtün. Açıkta olmayan alanlardaki krom ve alüminyum tabakayı çıkarmak için aseton kullanın.

Oksijen plazmasında yüzey işlemi için substratı alın. 30 saniye boyunca 60 watt güçle ikiye bir nitrojen / oksijen oranı kullanın. İşiniz bittiğinde, hem alt tabaka hem de mikro kanal ile çalışın.

PDMS mikro kanalını hizalayın ve lityum niyobat substratı ile bağlayın. Yapıştırmak için ikisini birbirine birkaç saniye bastırın. Entegre cihazı üç saat boyunca 60 derecede ısıtma odasına yerleştirin.

Odayı ısıttıktan sonra, cihaz, ayakta duran yüzey akustik dalgalarının çift frekanslı uyarımlarını kullanarak çalışmalara hazırdır. Gözlemler için, cihaz sahnendeyken ters çevrilmiş bir mikroskop kullanın. Dijitaller arası dönüştürücülere sahip gofretin sahne ile temas etmesini sağlayın ve mikro kanalı üstte bulundurun.

Dönüştürücüleri bir fonksiyon üretecinin güçlendirilmiş sinyaline bağlayın. Bir şırınga pompasından gelen sıvıların manyetik bir karıştırıcıdan geçmesini sağlayın. Deneyler için çözümü hazırlayın.

Dört mikrometre polistiren boncuğu deiyonize suda karıştırın. Karışımı iki ila üç dakika boyunca bir girdapta döndürün. Karışımı 10 dakika boyunca bir ultrason sonikatörüne yerleştirerek bunu takip edin.

Karışımı üç mililitrelik bir şırıngaya aktarın. Ayrıca şırıngaya bir karıştırma çubuğu ekleyin. Ardından, şırıngayı şırınga pompasına yerleştirin.

Şırınganın manyetik karıştırıcının üzerinde olduğundan ve cihaz girişine bağlı olduğundan emin olun. Şırınga pompası akış hızını dakikada birkaç mikrolitreye ayarlayın. Şimdi, cihazı interdigital dönüştürücülerin temel ve üçüncü harmoniği ile sürün.

Mikroskop altında stabilize edilmiş mikropartikülleri gözlemleyin ve dijital kamera ile görüntüleri kaydedin. Uyarma olmadan başlayın ve iki frekans arasındaki faz farkını değiştirin. Her bir basınç düğümündeki mikropartikül konsantrasyonunu belirlemek için kaydedilen görüntüleri kullanın.

Bu, 6.2 ve 18.6 megahertz uyarma frekanslarında duran bir yüzey akustik dalgasının basınç dalgası formlarının bir grafiğidir. Dikey eksen, 300 mikrometre genişliğinde bir mikro kanal boyunca konumdur. Eğriler, farklı güç oranlarını, temel moddaki güç yüzdesini 146 miliwatt'lık toplam güce karşı temsil eder.

İşte aynı güç koşulları altında aynı kanaldaki dört mikrometre mikroküreciklere uygulanan akustik radyasyon kuvveti. %90'ın üzerindeki bir güç oranında, kuvvet her zaman fazdadır ve kanalda 150 mikrometre konumunda tek bir basınç düğümü üretir. %90'ın altındaki bir güç oranı için ek düğümler ortaya çıkarDört mikrometre polistiren mikro küre başlangıçta kanalın bir duvarına yerleştirildiğinde, hareketleri güç oranı tarafından belirlenir.

Not:% 90'ın üzerindeki güç oranları için parçacıklar merkezi düğüme gider. % 90 ve altındaki güç oranları için yan düğümlere giderler. Semboller kullanılarak çizilen deneysel verilerin, güç oranının bir fonksiyonu olarak parçacık konumu için kesikli çizgilerle çizilen simülasyonlarla karşılaştırılması iyi bir uyum sağlar.

Bu çizimin hem üst hem de alt yan düğümleri gösterdiğini unutmayın. Benzer bir anlaşma, güç oranının bir fonksiyonu olarak parçacık konsantrasyonunun bir grafiğinde de belirgindir. Bu prosedürü denerken, çift frekanslı uyarmanın güç oranını ayarlayarak mikroakışkan kanalda duran akustik dalgayı ayarlamayı unutmamak önemlidir.

Geliştirilmesinden sonra, bu teknik, biyomedikal mühendisliği alanındaki araştırmacıların, çip üzerindeki laboratuvarlarda mikropartiküllerin hızlı, etkili ve esnek manipülasyonunu keşfetmelerinin yolunu açtı. Elektrikli aletlerle çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini ve bu işlemi gerçekleştirirken her zaman elektrik çarpmasını önlemek için önlem alınması gerektiğini unutmayın.