このプロトコルは、粒子の目詰まりや複雑な構造などの欠点を克服する多粒子濃度のための空気圧駆動マイクロ流体プラットフォーム上で製造および操作する当社の方法を説明しています。この方法により、無制限の数の粒子を処理し、多数の小さな粒子に集中し、不要な細胞損傷を防ぎ、エントロピー効率を高めることができます。生物学的分析の重要性のために、マイクロ流体および生物医学的マイクロエレクトロメカニカルシステム技術は、マイクロ材料の精製および収集のための装置を開発および研究するために使用される。
まず、事前に準備された空気圧バルブチャンネルSU8金型を使用して、バルブを空気圧制御するためのPDMS層を複製します。10ミリリットルの液体PDMSと1ミリリットルの硬化剤を調製した空気圧バルブ流路型に注ぎ、摂氏90度で30分間熱活性化する。PDMS構造が硬化したら、SU8金型を分離します。
1.5ミリメートルの穿刺を使用して、3つの1.5ミリメートルの空気圧ポートを空気圧バルブチャネルにパンチします。10ミリリットルの液体PDMSと1ミリリットルの硬化剤を清潔なSU8金型に注ぎます。スピンコーターを用いて毎分1500回転で15秒間スピンコートし、その後、摂氏90度で30分間熱活性化する。
PDMS構造が硬化した後、SU8金型を分離します。PDMS構造物を大気プラズマで20秒間処理する。顕微鏡を用いて、プラズマ処理したPDMS構造体をチャネル構造に従って位置合わせする。
整列したPDMS構造を90°Cで30分間加熱して接着する。1.5ミリメートルの穿刺を使用して、薄いダイヤフラム層に接着された空気圧チャネル部分内の流体チャネル入口および出口に直径1.5ミリメートルの穴を開ける。2つのSU8金型を使用してPDMS層の両側を複製し、マイクロ流体チャネルを作成します。
前面に湾曲した長方形のマイクロ流体チャネルモールドを使用し、背面にマイクロ流体相互接続チャネルモールドを使用します。10ミリリットルの液体PDMSと1ミリリットルの硬化剤を湾曲した長方形のマイクロ流体流路型に注ぎ、毎分1200回転で15秒間スピンコートした後、摂氏90度で30分間熱活性化することにより、湾曲した流体チャンバと流体チャネル用の型を作成します。マイクロ流体チャネルが形成されるPDMS層を分離する。
その後、大気プラズマで20秒間処理し、ガラスウェハに貼り合わせて密閉された通気壁を覆う熱活性化型を作ります。3ミリリットルの液体PDMSをSU8金型の相互接続チャネルに注ぎます。相互接続流路金型で作製した構造体を、マイクロ流体相互接続流路金型上に液体PDMSで配置する。
その後、重ね合わせた構造体を摂氏130度で30分間乾燥させた。硬化後、マイクロ流体チャネル網層から前面SU8金型を取り外し、背面PDMS金型を慎重に剥離します。10ミリリットルの液体PDMSと1ミリリットルの硬化剤をきれいなSU8金型に注ぎ、摂氏90度で30分間加熱活性化します。
PDMS構造が硬化した後、SU8金型を分離します。PDMSマイクロ流体相互接続チャネルモールドを大気プラズマで20秒間処理します。顕微鏡を用いて、チャネル構造に従ってプラズマ処理したPDMS構造を位置合わせする。
整列したPDMS構造を90°Cで30分間加熱して接着する。このプロセス中に作製したPDMS構造をチャネル構造に従って整列させ、大気プラズマで20秒間処理して接合する。10ミリリットルのシリンジを使用して、マイクロ流体チャネルを気泡のない脱塩水で満たします。
作動流体の圧力とマイクロビーズの流れを制御する3つの空気圧バルブを制御するには、作動流体用の4つ以上の出口チャネルを備えた精密圧力コントローラをマイクロ流体プラットフォームに挿入します。蒸留水中で様々なサイズのカルボキシルポリスチレン試験粒子を調製する。作動流体の流量を制御するには、ガラス瓶の半分に水を満たし、ガラス瓶キャップをコントローラ出力チャネルとマイクロバルブに接続します。
倒立顕微鏡を使用して、すべてのプラットフォームの動作を観察し、液体流量計によって出口での経時的な動作流量を測定します。粒子または流体混合物を、粒子バルブを備えた入口で圧力下で注入する。CIVバルブに15キロパスカルで圧力をかけ、パーティクルバルブに18キロパスカルで圧力を加えてバルブを作動させます。
粒子が濃縮されたら、流体バルブにのみ圧力をかけます。流体の流量を4段階のプラットホーム操作に分割した。第1段階は装填状態であった。
作動流体および粒子は、マイクロ流体チャネルネットワークが構造対称性を示したのとほぼ同じであった。第2段階はブロッキング状態であった。流路が狭くなり、出口ポートで測定された流量は油圧抵抗によって減少した。
第3段階は濃縮状態であった。測定されたQPはゼロに近く、QFはブロッキング状態の約1.42倍であった。最終段階はリリース状態でした。
結果として得られた流量と集中速度は、空気圧バルブでプログラムされたシーケンシャル作動が流量変化のためにうまく機能することを証明しました。CIVバルブおよびパーティクルバルブを閉じたときに粒子を濃縮して収集領域に蓄積し、流体バルブのみを閉じたときに4秒以内に収集された濃縮粒子をすべて放出した。この手順の重要な部分は、PDMS層が空気層のもう少しの圧力によって移植される背面構造を硬化させることである。
そして、変形した膜層が突然活性化される。このプラットフォームは、操作が物理的粒子の特性の影響を受けないため、非常に濃縮された直鎖および懸濁した生体粒子の自動前処理に使用することができる。
