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소프트 리소그래피

Summary

미세 유체 채널과 같은 많은 BioMEM 장치는 소프트 리소그래피 기술을 사용하여 제작됩니다. 여기서, 마이크로스케일 패턴은 3D 구조에 걸쳐 탄성모메고분자를 경화시킴으로써 복제된다. 이러한 중합체 구조는 바이오 센싱 애플리케이션을 위한 미세 유체 채널에서 마이크로 콜로니의 시각화를 위한 마이크로스케일 바이오리소터에 이르기까지 광범위한 장치를 만드는 데 사용됩니다.

이 비디오는 포토리소그래피를 소개하고 실험실에서 기술을 보여줍니다. 그런 다음, 기술의 일부 응용 프로그램과 구조가 생명 공학 분야에서 사용되는 방법을 검사합니다.

Overview

미세 유체 채널과 같은 많은 BioMEM 장치는 소프트 리소그래피 기술을 사용하여 제작됩니다. 여기서, 마이크로스케일 패턴은 3D 구조에 걸쳐 탄성모메고분자를 경화시킴으로써 복제된다. 이러한 중합체 구조는 바이오 센싱 애플리케이션을 위한 미세 유체 채널에서 마이크로 콜로니의 시각화를 위한 마이크로스케일 바이오리소터에 이르기까지 광범위한 장치를 만드는 데 사용됩니다.

이 비디오는 포토리소그래피를 소개하고 실험실에서 기술을 보여줍니다. 그런 다음, 기술의 일부 응용 프로그램과 구조가 생명 공학 분야에서 사용되는 방법을 검사합니다.

Procedure

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소프트 리소그래피는 미세 유체 시스템의 복잡한 채널을 패턴화하는 데 성공적으로 사용된 신속하고 간단하며 저렴한 제조 공정 세트입니다. 전자 산업에서, 리소그래피는 박막또는 기판의 대량의 패턴 부분에 빛과 빛에 민감한 폴리머를 사용하여 미세 제조 과정을 의미한다. 용어 소프트 리소그래피는 이러한 기술을 수행하기 위해 폴리디메틸실록산 또는 PDMS와 같은 부드러운 탄성모메 물질의 사용을 말합니다. 이 비디오에서는 다양한 유형의 소프트 리소그래피 기술과 미세 유체 장치의 제조를 보여주는 프로토콜을 설명합니다. 마지막으로, 우리는 다른 분야의 연구원들이 소프트 리소그래피를 사용하여 자신의 이점을 활용하는 방법을 볼 수 있습니다.

먼저 가장 일반적인 소프트 리소그래피 기술을 살펴보겠습니다. 이러한 모든 기술의 첫 번째 단계는 마스터 금형의 제조입니다. 이것은 실리콘과 같은 기판에 원하는 패턴을 만들기 위해 광저항이라는 빛과 빛에 민감한 재료를 사용하는 기존의 포토리소그래피를 사용하여 수행됩니다. 포토리소그래피에 대해 자세히 알아보려면 이 Jove 컬렉션의 이전 비디오를 참조하십시오. 두 번째 단계는 이 마스터 몰드에 탄성중합체를 붓고 경화하는 것입니다. 이것은 다양한 소프트 리소그래피 기법에서 다른 방법으로 사용되는 릴리프 기능을 베어링 유연한 탄성 술스탬프를 만듭니다. 주조 스탬프를 사용하는 전송 원리 모드는 인쇄, 성형, 위상 시프트 광학 리소그래피, 기계 단면 및 주조입니다. 인쇄에서 스탬프는 먼저 옥타데카네티올 또는 ODT와 같은 양도 가능한 잉크로 코팅되어 금처럼 기판에 놓입니다. 스탬프를 제거하면 제기된 스탬프 표면의 잉크만 기판 표면에 각인됩니다. 따라서, 인쇄는 기판에 나노 스케일 피쳐를 직접 복제한다. 성형이라는 또 다른 기술에서 스탬프 자체는 금형으로 사용됩니다. 여기서 스탬프는 경화되지 않은 폴리머로 누른 다음 치료됩니다. 그런 다음 금형이 벗겨져 스탬프에서 패턴을 드러냅니다. 인쇄와 마찬가지로 성형은 또한 나노 스케일 피쳐를 기판에 직접 복제합니다. 위상 시프트 에지 리소그래피라고 하는 세 번째 기술에서 먼저 기판은 포토레지스트 재료로 코팅됩니다. 그런 다음 스탬프가 코팅 된 기판에 배치되고 빛은 스탬프를 통해 표시됩니다. 이것은 전통적인 리소그래피 기술에서 관찰된 바와 같이 포토레지스트 필름으로 전송되는 피처의 가장자리가 생성됩니다. 기계적 단면, A.K.A. 나노 스키빙에서, 스탬프는 성형과 같이 경화되지 않은 에폭시 프리 폴리머를 성형하는 데 사용됩니다. 이 성형 된 프리 폴리머는 경화되어 선택한 재료의 박막으로 코팅됩니다(예: 금). 이 필름은 더 많은 에폭시에 내장되고 그 후에 는 패턴에 에폭시의 슬래브를 형성하기 위해 초미세토메를 사용하여 절제된다. 마지막으로, 주조에서, 중합체는 스탬프를 만들기 위해 마스터 금형에 부어된다. 그런 다음 입구와 콘센트에 펀치를 주먹으로 때리고 기판에 접합 할 수 있습니다. 다음 섹션에서는 간단한 미세 유체 장치를 제작하기 위한 프로토콜을 검토합니다.

첫째, 기존의 리소그래피 기술을 사용하여 마스터 몰드를 준비합니다. 프로토콜 세부 정보는 이 컬렉션의 이전 비디오를 참조하십시오. 마스터 몰드는 일반적으로 실리콘 기판에서 제작됩니다. 스탬프를 제작하려면 먼저 10:1의 비율로 약 25 그램의 PDMS 및 경화제를 혼합하십시오. 그런 다음 혼합물을 탈가스하여 기포를 제거합니다. 다음으로 마스터 몰드를 평평한 베이스 용기에 넣고 탈가스처리된 PDMS 혼합물을 붓습니다. 이제 PDMS를 섭씨 60도에서 약 1시간 동안 굽고, 오븐을 실온으로 한 시간 더 식힙니다. 다음으로, PDMS를 금형에서 잘라 오염을 피하기 위해 패턴 측면으로 배치합니다. 그런 다음 개별 패턴을 잘라냅니다. 올바른 크기의 피부과 구멍 펀치를 사용하여 모든 입구와 콘센트를 펀치하여 유체가 장치 안팎으로 흐를 수 있도록 합니다. 그런 다음 PDMS 장치를 산소 플라즈마 클리너에 넣고 약 1 분 동안 치료하십시오. 장치의 두 층을 함께 부착하고 현미경으로 패턴을 정렬합니다. 마지막으로 완성된 장치를 PDMS를 사용하여 기판에 결합하여 구우기 위해 구우게 됩니다. 사용하기 전에 미세 유체 채널을 통해 물을 흐르면 누출을 테스트합니다.

소프트 리소그래피는 분자 분석에서 임상 진단 및 약물 개발에 이르기까지 다양한 분야에서 응용 프로그램을 발견했습니다. 이러한 예제 중 일부를 살펴보겠습니다. 이 기술은 단일 세포의 메카노 프로파일링을 위한 유연한 마이크로포스트 같이 틀에 얽매이지 않는 구조물을 만드는 데 사용될 수 있습니다. 메카노 프로파일링은 미생물이 환경에 가하는 힘과 같은 기계적 매개 변수의 연구를 말합니다. 마이크로 포스트가 조작 된 후 배양 된 세포는 그 위에 자랄 수 있습니다. 이것은 작은 유연한 기둥의 굽힘 결과, 다음 세포의 다른 유형에 의해 가해지는 힘을 계산하기 위하여 측정될 수 있습니다. 다층, 다유체 시스템은 포유류 세포에 대한 다른 미세 환경의 효과를 연구하고 이해하는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 시스템은 각 개별 PDMS 레이어를 서로 다른 마스터 몰드를 사용하여 제작됩니다. 그런 다음 다양한 PDMS 캐스트를 청소, 정렬 및 서로 위에 계층화하고 구워. PDMS 장치의 다중 층은 반과구성 PDMS 멤브레인을 통해 세포로부터 유체를 효율적으로 분리할 수 있게 한다. 이 설정을 통해 연구자들은 산소 나 새로운 미디어와 같은 제어 된 양의 유체가 정상 테스트 유체 층에서 하단 미세 유체 채널의 포유류 세포로 확산될 수 있도록 하여 새로운 미세 환경이 세포에 미치는 영향을 연구하고 특성화 할 수 있습니다.

당신은 부드러운 리소그래피에 조브의 비디오를 보았다. 여기서는 PDMS 미세 유체 장치를 제조하는 상세한 프로토콜과 함께 소프트 리소그래피의 핵심 기술에 대해 논의했습니다. 시청해 주셔서 감사합니다.

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Disclosures

이해 상충이 선언되지 않았습니다.

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