JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

تتوفر طرق عدة لتلفيق القنوات الأقسام مستطيل غير مضمن في أجهزة موائع جزيئية بولي دايمثيل سيلوكسان. معظمهم من إشراك صناعة متعددة الخطوات والمحاذاة واسعة النطاق. في هذه الورقة، ويقال نهج خطوة واحدة لاختلاق القنوات موائع جزيئية للمقاطع العرضية هندسية مختلفة من بولي دايمثيل سيلوكسان النقش الرطب متسلسلة.

Abstract

وتستغل مواد "بولي دايمثيل سيلوكسان" (PDMS) إلى حد كبير اختﻻق أجهزة موائع جزيئية باستخدام تقنيات صب نسخة الطباعة الحجرية الناعمة. قناة مخصصة تصاميم ضرورية لوظائف محددة والأداء المتكامل لأجهزة موائع جزيئية في العديد من التطبيقات الطبية الحيوية والكيميائية (مثل زراعة الخلايا وبيوسينسينج والتوليف الكيميائي ومناولة السائل). نظراً لطبيعة صب النهج التي تستخدم رقائق السيليكون مع الطبقات مقاوم الضوء منقوشة بالطباعة الحجرية التصويرية كقوالب رئيسية، قد القنوات موائع جزيئية عادة منتظمة المقاطع العرضية للأشكال المستطيلة مع ارتفاعات مماثلة. عادة، صممت القنوات مع مرتفعات أو أقسام هندسية مختلفة متعددة تمتلك وظائف معينة وأداء في تطبيقات موائع جزيئية مختلفة (مثلاً، هيدروفوريسيس ويستخدم لفرز الجزيئات وفي تدفقات مستمرة من أجل فصل خلايا الدم6،7،،من89). ولذلك، قد أحرز قدرا كبيرا من الجهد في بناء قنوات مع الأقسام المختلفة من خلال نهج الخطوة متعددة مثل الطباعة التصويرية باستخدام عدة طبقات مقاوم الضوء وجمعية PDMS مختلفة رقيقة الأوراق. ومع ذلك، تتضمن مثل هذه النهج متعددة الخطوات عادة إجراءات شاقة والأجهزة واسعة النطاق. وعلاوة على ذلك، الأجهزة ملفقة قد لا تؤدي دائماً، وقد يكون نجم عن البيانات التجريبية لا يمكن التنبؤ بها. وهنا، هو وضع نهج خطوة واحدة لتلفيق مباشرة من القنوات موائع جزيئية مع مقاطع هندسية مختلفة من خلال عمليات متسلسلة النقش الرطب PDMS، أن يدخل تنميش قنوات المخطط طبقة واحدة تخطيطات جزءا لا يتجزأ من مواد PDMS. مقارنة بالأساليب الحالية لتصنيع PDMS موائع جزيئية القنوات مع الهندسات المختلفة، يمكن تبسيط النهج المتقدمة في خطوة واحدة إلى حد كبير عملية اختﻻق القنوات مع الأقسام غير مستطيل أو ارتفاعات مختلفة. ونتيجة لذلك، هو الأسلوب طريقة تشييد قنوات موائع جزيئية معقدة، مما يوفر حلاً تلفيق للنهوض بنظم مبتكرة موائع جزيئية.

Introduction

تقنيات موائع جزيئية قد الانتباه على مدى العقود الماضية بسبب مزاياها الذاتية لمجموعة متنوعة من التطبيقات والبحوث الطبية البيولوجية والكيميائية. تتوفر عدة خيارات الاستخدام المادي لبناء رقائق موائع جزيئية في الوقت الحاضر، مثل البوليمرات والسيراميك والمواد السيليكون. لأفضل لمعرفتنا، بين المواد موائع جزيئية، PDMS هو الأكثر شيوعاً بسبب خصائصه المادية المناسبة لمختلف ميكروفلويديكس البحوث والتطبيقات، بما في ذلك التوافق الضوئية والبيولوجية مع الجسيمات، السوائل، والكائنات الحية الصغيرة للغاية1،2،3،،من45. وعلاوة على ذلك، يمكن تعديل الخصائص الميكانيكية الكيميائية والبنية السطحية المواد PDMS لتيسير الدراسات الكهروميكانيكية وميتشانوبيولوجيكال بتطبيق تلك المستندة إلى البوليمر موائع جزيئية الأجهزة10، 11،12. فيما يتعلق بتصنيع أجهزة موائع جزيئية مع أنماط القناة مصممة، عادة يتم تطبيق أساليب صب نسخة الطباعة الحجرية الناعمة إنشاء قنوات موائع جزيئية باستخدام على قوالب الرئيسية المقابلة التي تتكون من الطبقات مقاوم الضوء منقوشة التصويرية والسليكون ويفر ركائز12. نظراً لطبيعة صب النهج التي تستخدم رقائق السيليكون مع الطبقات مقاوم الضوء منقوشة، لديها قنوات موائع جزيئية عادة المقاطع العرضية العادية من الأشكال المستطيلة مع ارتفاعات مماثلة.

في الآونة الأخيرة، الباحثين وقد أحرزت تقدما كبيرا في الدراسات الطبية التي تتناول، على سبيل المثال، فرز الجزيئات والخلايا باستخدام هيدروفوريسيس وفصل بلازما الدم، وإثراء خلايا الدم البيضاء عن طريق تطبيق رقائق موائع جزيئية مع قنوات ارتفاعات مختلفة أو أقسام هندسية6،7،،من89. هذا الفرز وفصل الوظائف ميكروفلويديكس للتطبيقات الطبية الحيوية تتحقق عن طريق تخصيص قنوات مع الأقسام الهندسية المختلفة. قد كرست عدة دراسات لتصنيع قنوات موائع جزيئية مع المقاطع العرضية لميزات هندسة مختلفة بتلفيق قوالب رئيسية مع الأنماط السطحية المحددة لمختلف ارتفاعات أو المقاطع العرضية غير مستطيلة. وتشمل هذه الدراسات في تصنيع العفن هذه التقنيات التصويرية خطوة متعددة، وانحسر مقاوم الضوء، والرمادي-مقياس الطباعة الحجرية13،،من1415. لا محالة، تشمل التقنيات الموجودة فوتوماسكس معدّة بدقة أو محاذاة دقيقة في عمليات التصنيع الخطوة المتعددة، التي قد تعزز إلى حد كبير مستويات التعقيد المطابق تلفيق القنوات موائع جزيئية. حتى الآن، قد بذلت محاولات عدة في عمليات التصنيع خطوة واحدة للقنوات موائع جزيئية من أقسام مختلفة، ولكن تقنيات كل منها مقيدة للغاية للأشكال مستعرضة محددة من قنوات16.

أصبحت قنوات موائع جزيئية مع مختلف الأقسام، النقش تقنيات الزخرفة قنوات PDMS مع ميزات هندسية، على مدى العقدين الماضيين، بالإضافة إلى النهج صب لاختلاق PDMS تلفيق الاختيار في مجموعة متنوعة من تطبيقات موائع جزيئية. على سبيل المثال، يتم استغلالها النقش الرطب PDMS جنبا إلى جنب مع PDMS متعدد الطبقات الرابطة لبناء جهاز هوائي خلية دفعتها ثقافة من ميكروفلويديكس مع وظائف الرئة مستوى الجهاز المعاد تشكيلها17. ويت PDMS النقش تقنية يعمل جنبا إلى جنب مع صب PDMS على ميكروويلس أسطواني تشكيلة من نظم التحكم بمساعدة الحاسوب لاختلاق 3D PDMS microneedle صفائف18. يستخدم النقش الجاف PDMS جعل PDMS المجهرية كأجزاء من المحركات الكهروميكانيكية الدقيقة19،20. مسامية أغشية PDMS مع تخطيطات المسام مصممة أيضا مصطنعة من خلال عمليات الحفر الجافة21. الرطب وتقنيات الحفر الجافة يمكن إدماج الزخرفة الأفلام PDMS مع الأشكال الهندسية المعينة22.

ومع ذلك، القناة تقنيات النقش لتشكيل PDMS الهياكل مع قسم المعقدة الأشكال لم تطبق عادة بسبب قصورها المتأصلة في تلفيق موائع جزيئية. أولاً، في حين تم إنشاء تقنيات النقش الرطب PDMS الاستفادة من تدفقات الصفحي للمواد الكيميائية لخلق قنوات موائع جزيئية من مختلف الأقسام، تشكيل قسم القناة اللاحقة لا يزال مقيداً بسبب الخصائص الأساسية من الخواص الكيميائية النقش عمليات23. وعلاوة على ذلك، على الرغم من أن هناك يبدو أن مساحة معقولة للتحكم في هندستها قسم القناة في تصنيع ميكروفلويديكس استخدام الجاف PDMS النقش تقنيات20، وقت النقش المطلوب عادة طويل جداً (من حيث ساعات) لتكون العملية لتصنيع رقائق موائع جزيئية. وباﻹضافة إلى ذلك، انتقاء النقش بين المواد PDMS وإخفاء المقابلة الطبقات مقاوم الضوء قد تكون منخفضة بصورة عامة، ووادي إلى أعماق محفوراً للقنوات ليست، وبالتالي، مقبولة20.

في هذه الورقة، نقوم بوضع نهجاً خطوة واحدة اختﻻق القنوات موائع جزيئية للمقاطع العرضية هندسية مختلفة بعمليات الحفر الرطب متسلسلة PDMS (يشار إليه فيما يلي سوب). سوب يبدأ مع جهاز موائع جزيئية PDMS مع قنوات طبقة واحدة. مع تصاميم متنوعة من القنوات، يمكن اختﻻق القنوات موائع جزيئية مع أقسام هندسية مختلفة لأنواع مختلفة من خلال عمليات الحفر متسلسلة. النقش متسلسلة يحتاج فقط مادة تنميش ستطرح على قنوات محددة من تخطيطات المخطط طبقة واحدة جزءا لا يتجزأ من مواد PDMS. مقارنة بعمليات تصنيع PDMS التقليدية، تتطلب سوب مجرد خطوة أخرى اختﻻق القنوات موائع جزيئية من المقاطع غير مستطيل أو ارتفاعات مختلفة. توفير سوب المقترحة بطريقة واضحة وبسيطة لاختلاق القنوات موائع جزيئية مع الأقسام المختلفة على طول اتجاه التدفق، التي يمكن إلى حد كبير تبسيط العمليات في الأساليب المذكورة أعلاه.

Protocol

1-تصنيع أجهزة موائع جزيئية مع تخطيطات قناة طبقة واحدة

ملاحظة: في هذه الورقة، اعتمدت أسلوب الطباعة الحجرية الناعمة3 لاختلاق أجهزة موائع جزيئية مصنوعة من مواد PDMS، لشرح كيفية صنع قنوات مع الأقسام المختلفة.

  1. إنشاء قوالب رئيسية لطبقة PDMS مع ميزات تصميم طوبولوجيا
    1. تصميم تخطيطات القناة على طبقة PDMS للنقش عملية واحدة أو النقش في التسلسل.
    2. رسم ملامح المقلوب طبولوجيا طبقة PDMS تم تصميمها باستخدام برنامج رسم بمساعدة الحاسوب.
    3. تسليم ملف رسم إلى مرفق الطباعة التصويرية للحصول على النبائط منقوشة مع ميزات عالية الدقة المقلوب طبولوجيا التخطيطات قناة المطبوعة على شفافية24.
    4. كحول الأيزوبروبيل الاستخدام (2-بروبانول (IPA)، ≥ 99.9%)، والاسيتون (بروبان-2-واحد، ≥ 99.5%)، وأكسيد مخزنة أحفر (بنك إنجلترا، NH4F:HF (v/v) = 6:1) على أسطح رقاقة السيليكون 4 بوصة إزالة أي غبار أو المخلفات، وتجنب التلوث.
    5. استخدم حوالي 500 مل مياه لغسل رقاقة السيليكون لتلميع النهائي، وثم تطبيق غاز النيتروجين لتجف يفر مشطوف.
    6. مكان مقاوم الضوء نبرة سلبية لحوالي 20 ز على يفر. ثم تدور معطف يفر في 500 لفة في الدقيقة ل 15 s و 2,000 لفة في الدقيقة لمدة 30 ثانية لإنتاج طبقة مقاوم الضوء من حوالي 75 ميكرون بسمك.
      ملاحظة: سمك مقاوم الضوء مختلفة يمكن تحقيقه باستخدام مقاومات الضوء النبرة السلبية مع أرقام مختلفة من المنتجات وطلاء مختلفة تدور، والخبز، وأوضاع التنمية، وفقا،من2526أدلة المستخدم.
    7. لينة خبز يفر من التدفئة على هوتبلت على 65 درجة مئوية لمدة 3 دقائق ثم على 95 درجة مئوية لمدة 9 دقائق.
    8. وضع يفر إلى آلة راصفة النبائط جنبا إلى جنب مع شفافية منقوشة من الخطوة 1.1.3 كقناع.
    9. في آلة اليجنر، تطبيق الأشعة فوق البنفسجية (الأشعة فوق البنفسجية) الضوء على 300 مللي جول/سم2 لفضح يفر مشمولة بالشفافية.
    10. بعد التعرض الأشعة فوق البنفسجية، مكان يفر على هوتبلت على 65 درجة مئوية لمدة 2 دقيقة ثم على 95 درجة مئوية لمدة 7 دقائق كخبز بعد التعرض (الجاهزة).
    11. وبعد الجاهزة، بشدة تحرض يفر منغمسين في مطور مقاوم الضوء نبرة سلبية، أو مكان يفر منغمسين في حمام الموجات فوق الصوتية (37 كيلو هرتز، قوة فعالة من 180 واط) لمدة 7 دقائق.
    12. تنظيف يفر كامل مرة أخرى مع كحول الأيزوبروبيل للقضاء على أي مطور المتبقية على سطح الرقاقة.
    13. لمنع غير مرغوب فيها الترابط، سيلانيزي سطح يفر بوضع رقاقة جنبا إلى جنب مع 100 ميليلتر من سيلاني 97% (1ح، 1ح، 2ح، 2ح-بيرفلوروكتيل-تريتشلوروسيلاني) في 6 سم طبق بيتري في مجفف.
    14. الاتصال مجففة فراغ مضخة وتعيين ضغط فراغ في 760 مم زئبق.
    15. وبعد ذلك، تشغيل المضخة ل 15 دقيقة تبديل إيقاف, ومن ثم ترك يفر إلى الراحة في فراغ في مجففة لمدة 30 دقيقة.
      تنبيه: سيلاني تبخر مضر جداً للبشر؛ وهكذا، يجب أن تنفذ تخميل السطح كله ويفر في غطاء دخان.
    16. إحضار رقاقة سيلانيزيد، التي كانت تمر بها التخميل السطحية. إصلاح يفر في 15 سم طبق بيتري لاستخدامها مرة أخرى.
      ملاحظة: يفر منقوشة على استعداد لاستخدامها كالعفن نسخاً متماثلاً على تخطيطات تصميم قناة عكسيا بالمواد PDMS.
  2. تصنيع PDMS قناة تخطيطات بتكرار الطبولوجيا مقلوب في قوالب
    1. وضع PDMS قاعدة (مونومر) جنبا إلى جنب مع محفز المقابلة (علاج عامل) بنسبة 10:1 حجم كوب بلاستيك نظيفة وتستخدم مرة واحدة.
    2. مزيج الخليط prepolymer PDMS (من الخطوة 1.2.1) البلوتينيوم باستخدام محرض سلطة.
    3. وضع الكأس مجففة متصلاً بمضخة فراغ لمدة 60 دقيقة لإزالة أي فقاعات المحاصرين في خليط PDMS.
    4. صب 20 غ (للقسم 2) أو ز 8 (للقسم 3) المخلوط prepolymer PDMS على رأس العفن الرئيسية (تم في الخطوة 1، 1) مع ميزات طبولوجيا المقلوب من تخطيطات القناة مصممة، ومن ثم إزالة أي فقاعات ممكن جزءا لا يتجزأ من مواد PDMS باستخدام t أنه مجففة (على 60 دقيقة).
    5. وضع العفن تحمل PDMS الخليط في فرن عند 60 درجة مئوية ح 4 لعلاج المواد prepolymer السائلة القائمة على السيليكون.
    6. بعد التبريد ويفر جنبا إلى جنب مع PDMS لدرجة حرارة الغرفة لمدة حوالي 20 دقيقة، فصل PDMS شُفي من العفن بدون مشرط وملاقط.
    7. خياط طبقة PDMS منفصلة لتغطي منطقة (حوالي 6 × 6 سم2 ل القسم 2 أو 2 × 7.5 سم2 للقسم 3) تخطيطات قناة كاملة باستخدام مشرط.
    8. إنشاء منافذ الوصول إلى قناة (مداخل ومنافذ) باستخدام لكمه خزعة من 1.5 ملم في القطر.
      ملاحظة: الأرقام ومواقع مداخل ومنافذ مصممة استناداً إلى عمليات الحفر لاختلاق القنوات موائع جزيئية محددة.
    9. صب 30 جرام المخلوط prepolymer PDMS في طبق بتري، ومن ثم إزالة أي فقاعات ممكن جزءا لا يتجزأ من مواد PDMS باستخدام مجففة (60 دقيقة).
    10. وضع طبق بتري تحمل PDMS الخليط في فرن عند 60 درجة مئوية لأكثر من 4 ح لعلاج المواد السائلة بريبوليمير.
    11. بعد التبريد طبق بيتري جنبا إلى جنب مع PDMS لدرجة حرارة الغرفة لمدة حوالي 20 دقيقة، فصل PDMS شُفي من طبق بدون مشرط وملاقط.
    12. استخدام مشرط، خياط طبقة PDMS منفصلة دون أية ميزات لإبعاد مساوية لتلك الطبقة PDMS السالفة الذكر (حوالي 6 × 6 سم2 ل القسم 2 أو 2 × 7.5 سم2 للقسم 3).
    13. تنشيط السطوح من كل طبقات PDMS (صنع في الخطوات 1.2.7 و 1.2.12) مع التخطيطات القناة مصممة ودون أية ميزات بتعريض المواد PDMS الأعلى للأكسجين في البلازما في جهاز معالجة سطحية في 90 ث ل 40 ثانية.
    14. السندات 2 PDMS طبقات بجعل الاتصال بين هذه الأسطح المعالجة الحق بعد تنشيط الأوكسجين البلازما السطحية. بعد ذلك، ترك طبقات PDMS المستعبدين في فرن عند 60 درجة مئوية لأكثر من 30 دقيقة.
      ملاحظة: توجد أي حد الوقت العلوي لترك طبقات PDMS المستعبدين في الفرن.
    15. بعد المستعبدين 2 طبقات PDMS قد بردت، وتقليم المواد PDMS الزائدة بعيداً عن الجهاز ملفقة لمجموعة تجريبية في وقت لاحق.

2-النهج خطوة واحدة إلى اختﻻق PDMS موائع جزيئية القنوات من أقسام مختلفة

ملاحظة: تميز PDMS الرطب معدل النقش، جهاز موائع جزيئية مع قناة مباشرة وطبقة واحدة من الأشكال المستطيلة يمكن استغلالها لتحديد معدلات محددة النقش المقابلة لبعض الإعدادات التجريبي المقترح.

  1. وصف التجريبية PDMS الرطب النقش
    1. تعد حلاً تنميش بخلط فلوريد تترا-ن-بوتيلامونيوم (تباف، حل م 1 في رباعي هيدرو الفوران (THF)) مع 1-الميثيل-2-بيروليدينوني (NMP) بمعدل الخامس: v = 01:10.
      ملاحظة: NMP قادرة على إذابة المخلفات الكيميائية الناجمة عن منمشات كفاءة. وبصفة عامة، مواد PDMS منتفخة بشكل هامشي كرت، وأجهزة موائع جزيئية PDMS لا تزال قادرة على الحفاظ على تلك الأشكال، ووحدات التخزين، وختم الظروف.
    2. رسم منمشات تباف/كرت مختلطة في محقن 10 مل متصلة بإبرة حادة غير القابل للصدأ (16 G).
    3. إعداد مضخة الحقن كوحدة تحكم يحركها ضغط السوائل في القنوات.
    4. الاتصال كليلة الإبر من المحاقن مليئة بحل تنميش ميناء قناة الجهاز المذكور أعلاه بسيطة وتوجيه المنفذ كل منهما من مخرج الأنابيب إلى حاوية نفايات كما هو مبين في الشكل 1.
    5. تشغيل المضخة حقنه تحمل الحقن التي تحتوي على الحل تنميش تباف/كرت مختلطة بمعدل 150 ميليلتر في دقيقة تدفق لوصف PDMS الرطب النقش.
    6. استخدم الحقل مشرق مجهرية وجهات النظر والتأكد من أن القناة محفوراً على طول اتجاه تدفق قد عرض موحد، وبالتالي تأكيد أن حجم خلط نسبة منمشات ومعدل تدفق تنميش كافية.
    7. التقاط صور متسلسلة زمنياً للقناة المقطع العرضي تحت مجهر مقلوب مع تكبير X 4 خلال PDMS النقش العملية.
    8. تحليل الصور المخزنة بتطبيق الدالة القياس الأساسية في 2D تحليل لبرنامج معالجة التصوير لجمع تسلسل زمني للإعداد لعرض القناة خلال الرطب النقش عملية المواد PDMS.
    9. تقييم معدلات النقش السلسلة الزمنية من خلال المعادلة هو مبين في الشكل 2، الذي يقسم 50% التغيير عرض قناة (ΔW /2) خلال مدة الحفر PDMS (t).
    10. إجراء انحدار خطي لنقاط البيانات التي يتم جمعها لتقدير شامل النقش بمعدل منمشات تباف/كرت مختلطة مع وحدة التخزين المحددة خلط نسبة 01:10 فيما يتعلق بالمواد PDMS كما هو مبين في الشكل 2.
  2. PDMS متسلسلة الرطب النقش لاختلاق القنوات موائع جزيئية للأقسام الهندسية المختلفة
    1. تصميم ترتيب تنميش مداخل لتخطيط قناة PDMS طبقة واحدة تخدم المقابلة النقش العمليات في التسلسل، حتى أنه يمكن أن تكون ملفقة نوع قناة محددة مختلفة الأشكال مستعرضة كما هو مبين في الشكل 3 .
    2. اتبع الإجراءات المذكورة في الخطوات 2.1.1-2.1.7 الرطب PDMS النقش النهج.
      ملاحظة: يتم تعيين معدل التدفق ك 50 ميكروليتر/دقيقة.
    3. بينما تتدفق منمشات تباف/NMP، فحص القنوات المحفورة تحت المجهر لمعرفة إذا كان هناك مشاكل كبيرة مثل كمية ملحوظة من فقاعات، والمتبقي من عدة المخلفات الكيميائية الناجمة عن منمشات، تسرب منمشات، أو تدفق منمشات على متن طائرة تميل.
    4. مراعاة اختلاف سمك الجدار قناة موائع جزيئية بالمجهر المقلوب، ووقت الرطب النقش العملية لضمان تحقيق الهندسات قناة مناسبة.

3-تصميم خلاط موائع جزيئية

ملاحظة: يظهر تصميم خلاط موائع جزيئية وكفاءة يمكن خلط سوائل متباينة 2 هنا لإظهار تطبيق مفيد من قنوات موائع جزيئية مع الأقسام المختلفة.

  1. تصنيع خالط موائع جزيئية مع قناة مختلف الأقسام
    1. جعل جهاز PDMS مع قناة موائع جزيئية طبقة واحدة من التصميم هو موضح في الشكل 4 من النسخة المتماثلة الطباعة الحجرية الناعمة صب تقنية (القسم 2).
    2. في تخطيط قناة موائع جزيئية طبقة واحدة، يعرض الحل تنميش تباف/كرت أعدت باتباع الإجراءات المذكورة في الخطوة 2.1.1 من الميناء علامة "مخرج" بمعدل تدفق 20 ميليلتر/دقيقة في الشكل 4.
    3. مراعاة اختلاف سمك الجدار قناة موائع جزيئية تحت المجهر، ووقت الرطب النقش العملية لضمان تحقيق الهندسات قناة مناسبة كما هو ممثل في الشكل 5 .
  2. توصيف تجريبي من خلاط موائع جزيئية
    1. بعد أن تحقق القناة موائع جزيئية مع أقسام مختلفة الأشكال في نمط بديل، مضخة 2 سوائل متباينة بما في ذلك إيجاد حل للصوديوم فلوريسسين الملح بعد تركيز 50 ميكروغرام/مل وماء مقطر إلى قنوات منفصلة 2 في 20 ميليلتر/دقيقة معدل التدفق.
    2. تأخذ الأسفار صور المجهر للقناة في عرض أعلى في المواقع التي تم وضع علامة ألف، باء وجيم، ودال تحت مجهر مقلوب (4 X التكبير) خلاطات 2 مع موحدة (قبل النقش) ومختلف هندسية الفروع (بعد ح 2 من سوب)، على التوالي ( الشكل 6).
      ملاحظة: الذي يتم أخذ صور المجهر fluorescence حين تحدث تدفقات مستقرة، إلى نقطة الوقت 5 دقائق، عد من لحظات بداية الاختلاط من خلال قنوات خلاط.
    3. تحليل الصور الملتقطة الفلورسنت باستخدام برنامج معالجة تصوير لتقدير المقابل خلط أرقام الكفاءة التي تم تعريفها بواسطة خلط المتبقية (السيد، 0.5 = 0 غير مخلوط، = مختلطة تماما) في المعادلة التالية27، 28:
      figure-protocol-10298
      هنا،
      t هو الزمن النقش،
      L هو عرض القناة في موقف معين من الاهتمام،
      S خط مستقيم عبر القناة في الموضع، و
      الأول هو توزيع كثافة الأسفار عبر S في تي.
    4. ارسم توزيع كثافة الأسفار عبر S عبر القناة في المواقف التي تم وضع علامة ألف، باء وجيم، ودال خلاطات 2 مع موحدة (قبل النقش) ومختلفة هندسية الفروع (بعد 2 ح سوب)، على التوالي. ويقدر السيد المقابلة كما هو مبين في الشكل 6.

النتائج

بذلت مؤخرا، عدد كبير من الدراسات في تصنيع أجهزة موائع جزيئية مع قنوات أقسام مختلفة بنسخة الطباعة الحجرية صب13،،من1415 و PDMS النقش تقنيات17 , 18 , 19 , 20 ,

Discussion

العقود الماضية، وقد عرضت ميكروفلويديكس الوسائل الواعدة التي يمكن أن تكون منصات التجريبية للبحوث الطبية البيولوجية والكيميائية التي شيدت بشكل منهجي،1،2،،من34 5. الأنظمة الأساسية قد قدمت أيضا قدراتها...

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بإعلان.

Acknowledgements

الكتاب الاعتراف بامتنان الدعم المقدم بالوطنية الصحية البحوث معاهد (المؤسسات الوطنية) في تايوان تحت منحة بحثية مبتكرة (أسندت) (EX106-10523EI) وتايوان وزارة العلوم والتكنولوجيا (الأكثر 104-2218-ه-032-004، 104-2221- E-001-015-MY3، 105-2221-E-001-002-MY2، 105-2221-ه-032-006، 106-2221-E-032-018-MY2)، وجائزة التنمية المهنية التابع سينيكا الأوساط الأكاديمية. المؤلف يود أن يشكر "هسو" هنغ هوا لتصحيح التجارب المطبعية المخطوط.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
1-Methyl-2-PyrrolidinoneTedia, Fairfield, OHME-1962NMP
10 ml SyringeBecton-Dickinson, Franklin Lakes, NJ302151
150 mm Petri dishDogger ScienceDP-43151
1H,1H,2H,2H- PerfluorooctyltrichlorosilaneAlfa Aesar, Ward Hill, MAL1660697 % silane 
4'' Silicon Dummy WaferWollemi Technical, Taoyuan, Taiwan-
AcetoneECHO Chemical, Miaoli, TaiwanAH3102-000000-72EC
AG Double Expose Mask AlignerM&R Nano Technology, Taoyuan, TaiwanAG500-4D-D-V-S-H
Biopsy PunchMiltex, Plainsboro, NJ33-31
Blunt NeedleJensen Global, Santa Barbara, CAGauge 16
Buffered Oxide EtchECHO Chemical, Miaoli, TaiwanPH3101-000000-72EC
DesicattorA-VAC Industries, Anaheim, CA35.10001.01
Fluorescein Sodium Salt WaterSigma-Aldrich Co., St Louis, MOF6300
ImageJNational Institutes of Health, Bethesda, MDVer. 1.51Imaging Processing Program 
Inverted Fluorescence Microscope Leica Microsystems, Wetzlar, GermanyDMI 6000 B
Isopropyl Alcohol (IPA)ECHO Chemical, Miaoli, TaiwanCMOS112-00000-72EC
Leica Application Suite Leica Microsystems GmbHLAS X
MATLABMathWorks, Natick, MAR2015bProgramming for MR evaluation
Mechanical Convention OvenThermoFisher Scientific,Waltham, MALindberg Blue M MO1450C
Plasma Tretment SystemNordson MARCH, Concord CAPX-250Oxygen plasma surface treatment
Polydimehtylsiloxane (PDMS) Dow Corning, Midland, MISYLGARD 184
Polyethylene TubingBecton-Dickinson and Company, Sparks, MD427446PE 205, 10'
Spin CoaterELS Technology, Hsinchu, TaiwanELS 306MA
Negative Tone Photoresist MicroChem, Westborough, MASU-8 2050
Negative Tone Photoresist DeveloperMicroChem, Westborough, MAY020100SU-8 Developer
Surgical BladeFeather, Osaka, Japan5005093PDMS cutting
Syringe PumpChemyx, Houston, TXFusion 400
Tetra-n-butylammonium Fluoride (TBAF)Alfa Aesar, Ward Hill, MAA10588

References

  1. Tung, Y. -. C., et al. Optofluidic Detection for Cellular Phenotyping. Lab on a Chip. 12, 3552-3565 (2012).
  2. Lu, Y., Yang, L., Wei, W., Shi, Q. Microchip-based Single-cell Functional Proteomics for Biomedical Applications. Lab on a Chip. 17, 1250-1263 (2017).
  3. Jensen, K. F., Reizman, B. J., Newman, S. G. Tools for Chemical Synthesis in Microsystems. Lab on a Chip. 14, 3206-3212 (2014).
  4. Chang, C. -. W., et al. A Polydimethylsiloxane-polycarbonate Hybrid Microfluidic Device Capable of Generating Perpendicular Chemical and Oxygen Gradients for Cell Culture Studies. Lab on a Chip. 14, 3762-3772 (2014).
  5. Mosadegh, B., et al. Integrated Elastomeric Components for Autonomous Regulation of Sequential and Oscillatory Flow Switching in Microfluidic Devices. Nature Physics. 6, 433-437 (2010).
  6. Choi, S., Park, J. -. K. Tuneable Hydrophoretic Separation Using Elastic Deformation of Poly(Dimethylsiloxane). Lab on a Chip. 9, 1962-1965 (2009).
  7. Choi, S., Song, S., Choi, C., Park, J. -. K. Microfluidic Self-Sorting of Mammalian Cells to Achieve Cell Cycle Synchrony by Hydrophoresis. Analytical Chemistry. 81, 1964-1968 (2009).
  8. VanDelinder, V., Groisman, A. Separation of Plasma from Whole Human Blood in a Continuous Cross-Flow in a Molded Microfluidic Device. Analytical Chemistry. 78, 3765-3771 (2006).
  9. VanDelinder, V., Groisman, A. Perfusion in Microfluidic Cross-Flow: Separation of White Blood Cells from Whole Blood and Exchange of Medium in a Continuous Flow. Analytical Chemistry. 79, 2023-2030 (2007).
  10. Duffy, D. C., McDonald, J. C., Schueller, O. J., Whitesides, G. M. Rapid Prototyping of Microfluidic Systems in Poly(dimethylsiloxane). Analytical Chemistry. 70 (23), 4974-4984 (1998).
  11. Xia, Y., Whitesides, G. M. Soft Lithography. Annual Review of Material Science. 28, 153-184 (1998).
  12. Mello, A. Plastic Fantastic?. Lab on a Chip. 2, 31N-36N (2002).
  13. Choi, S., Park, J. -. K. Two-step Photolithography to Fabricate Multilevel Microchannels. Biomicrofluidics. 4, 046503 (2010).
  14. Zhong, K., Gao, Y., Li, F., Zhang, Z., Luo, N. Fabrication of PDMS Microlens Array by Digital Maskless Grayscale Lithography and Replica Molding Technique. Optik. 125, 2413-2416 (2013).
  15. Brower, K., White, A. K., Fordyce, P. M. Multi-step Variable Height Photolithography for Valved Multilayer Microfluidic Devices. Journal of Visualized Experiments. (119), e55276 (2017).
  16. Lai, D., et al. Simple Multi-level Microchannel Fabrication by Pseudo-grayscale Backside Diffused Light Lithography. RSC Advances. 3, 19467-19473 (2013).
  17. Huh, D., et al. Reconstituting Organ-Level Lung Functions on a Chip. Science. 328, 1662-1668 (2010).
  18. Deng, Y. -. L., Juang, Y. -. J. Polydimethyl Siloxane Wet Etching for Three-Dimensional Fabrication of Microneedle Array and High-Aspect-Ratio Micropillars. Biomicrofluidics. 8, 026502 (2014).
  19. Tung, Y. -. C., Kurabayashi, K. Nanoimprinted Strain-controlled Elastomeric Gratings for Optical Wavelength Tuning. Applied Physics Letters. 86, 161113 (2005).
  20. Tung, Y. -. C., Kurabayashi, K. A Single-Layer PDMS-On-Silicon Hybrid Microactuator with Multi-Axis Out-Of-Plane Motion Capabilities-Part II: Fabrication and Characterization. Journal of Microelectromechanical Systems. 14, 558-566 (2005).
  21. Chen, W., Lam, R. H. W., Fu, J. Photolithographic Surface Micromachining of Polydimethylsiloxane (PDMS). Lab on a Chip. 12, 391-395 (2012).
  22. Balakrisnan, B., Patil, S., Smela, E. Patterning PDMS Using a Combination of Wet and Dry Etching. Journal of Micromechanics and Microengineering. 19, 047002 (2009).
  23. Takayama, S., et al. Topographical Micropatterning of Poly(dimethylsiloxane) Using Laminar Flows of Liquids in Capillaries. Advanced Materials. 13, 570-574 (2001).
  24. Friend, J., Yeo, L. Fabrication of Microfluidic Devices Using Polydimethylsiloxane. Biomicrofluidics. 4, 026502 (2010).
  25. . NANO SU-8 2000 Negative Tone Photoresist formulations 2002-2025 Available from: https://www.seas.upenn.edu/~nanosop/documents/SU8_2002-2025.pdf (2000)
  26. . NANO SU-8 2000 Negative Tone Photoresist formulations 2035-2100 Available from: https://www.seas.upenn.edu/~nanosop/documents/SU8_2035-2100.pdf (2000)
  27. Hardt, S., Schönfeld, F. Laminar Mixing in Different Interdigital Micromixers: II. Numerical Simulations. AIChE Journal. 49, 578-584 (2003).
  28. Hessel, V., Löwe, H., Schönfeld, F. Micromixers-A Review on Passive and Active Mixing Principles. Chemical Engineering Science. 60, 2479-2501 (2005).
  29. Damiati, S., Kompella, U., Damiati, S., Kodzius, R. Microfluidic Devices for Drug Delivery Systems and Drug Screening. Genes. 9, 103 (2018).
  30. Wang, C. -. K., et al. Single Step Sequential Polydimethylsiloxane Wet Etching to Fabricate a Microfluidic Channel with Various Cross-Sectional Geometries. Journal of Micromechanics and Microengineering. 27, 115003 (2017).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

139

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved