Name: using adhesive patterning to construct 3d paper microfluidic devices
Uploaded: 2016-04-01T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Using Adhesive Patterning to Construct 3D Paper Microfluidic Devices at JoVE.com

עבודה זו נתמכת על ידי קרן ממנהל Bourns המכללה האקדמית להנדסה של אוניברסיטת קליפורניה, ריברסייד. BK קבל מלגה מן פרס זיכרון ריאות-וון צא תכנון מכאני.

1. התקן 4 שכבתיים מישורים (שכבות קונצנטרי) בנייה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערכי הדפס של כל שכבה של המכשיר 9 על כל פיסת נייר סינון באמצעות מדפסת דיו מוצקה. 11,12 מקום כל נייר סינון על פלטה חמה ב 170 מעלות צלזיוס למשך 2 דקות. זה יהיה להמס את ה?...

<ol>
	<li>Li, X., Ballerini, D. R., Shen, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+perspective+on+paper-based+microfluidics:+Current+status+and+future+trends.">A perspective on paper-based microfluidics: Current status and future trends.</a> Biomicrofluidics. 6, 11301-11313 (2012).</li><li>Yetisen, A. K., Akram, M. S., Lowe, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paper-based+microfluidic+point-of-care+diagnostic+devices.">Paper-based microfluidic point-of-care diagnostic devices.</a> Lab Chip. 13, 2210-2251 (2013).</li><li>Cate, D. M., Adkins, J. A., Mettakoonpitak, J., Henry, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+developments+in+paper-based+microfluidic+devices.">Recent developments in paper-based microfluidic devices.</a> Anal Chem. 87, 19-41 (2015).</li><li>Martinez, A. W., Phillips, S. T., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+microfluidic+devices+fabricated+in+layered+paper+and+tape.">Three-dimensional microfluidic devices fabricated in layered paper and tape.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 105, 19606-19611 (2008).</li><li>Fu, E., Ramsey, S. A., Kauffman, P., Lutz, B., Yager, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transport+in+two-dimensional+paper+networks.">Transport in two-dimensional paper networks.</a> Microfluid Nanofluidics. 10, 29-35 (2011).</li><li>Govindarajan, A. V., Ramachandran, S., Vigil, G. D., Yager, P., Bohringer, K. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+low+cost+point-of-care+viscous+sample+preparation+device+for+molecular+diagnosis+in+the+developing+world;+an+example+of+microfluidic+origami.">A low cost point-of-care viscous sample preparation device for molecular diagnosis in the developing world; an example of microfluidic origami.</a> Lab Chip. 12, 174-181 (2012).</li><li>Schilling, K. M., Jauregui, D., Martinez, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paper+and+toner+three-dimensional+fluidic+devices:+programming+fluid+flow+to+improve+point-of-care+diagnostics.">Paper and toner three-dimensional fluidic devices: programming fluid flow to improve point-of-care diagnostics.</a> Lab Chip. 13, 628-631 (2013).</li><li>Liu, H., Crooks, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+paper+microfluidic+devices+assembled+using+the+principles+of+origami.">Three-dimensional paper microfluidic devices assembled using the principles of origami.</a> J Am Chem Soc. 133, 17564-17566 (2011).</li><li>Lewis, G. G., DiTucci, M. J., Baker, M. S., Phillips, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+throughput+method+for+prototyping+three-dimensional,+paper-based+microfluidic+devices.">High throughput method for prototyping three-dimensional, paper-based microfluidic devices.</a> Lab Chip. 12, 2630-2633 (2012).</li><li>Kalish, B., Tsutsui, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patterned+adhesive+enables+construction+of+nonplanar+three-dimensional+paper+microfluidic+circuits.">Patterned adhesive enables construction of nonplanar three-dimensional paper microfluidic circuits.</a> Lab Chip. 14, 4354-4361 (2014).</li><li>Carrilho, E., Martinez, A. W., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+wax+printing:+a+simple+micropatterning+process+for+paper-based+microfluidics.">Understanding wax printing: a simple micropatterning process for paper-based microfluidics.</a> Anal Chem. 81, 7091-7095 (2009).</li><li>Lu, Y., Shi, W., Jiang, L., Qin, J., Lin, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+prototyping+of+paper-based+microfluidics+with+wax+for+low-cost,+portable+bioassay.">Rapid prototyping of paper-based microfluidics with wax for low-cost, portable bioassay.</a> Electrophoresis. 30, 1497-1500 (2009).</li><li>Maekawa, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Genuine Japanese origami. , (2012).</li><li>Schonhorn, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+device+architecture+for+three-dimensional,+patterned+paper+immunoassays.">A device architecture for three-dimensional, patterned paper immunoassays.</a> Lab Chip. 14, 4653-4658 (2014).</li><li>Guan, J. J., He, H. Y., Hansford, D. J., Lee, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-folding+of+three-dimensional+hydrogel+microstructures.">Self-folding of three-dimensional hydrogel microstructures.</a> J Phys Chem B. 109, 23134-23137 (2005).</li></ol>

הפרוטוקולים מעל להשתמש גליונות מחוררים מתכתיים כמו סטנסילים להחלת דבקים אירוסול לבנות מישוריים והתקנים microfluidic נייר 3D nonplanar. במכשירים מישוריים, זה יש את היתרון של מה שמאפשר למכשירים להיות פרשים לחלוטין לאחר הדבק התייבש מבלי להרוס את המכשיר. בשנת טכניקות בנייה אחרות ?...

בשנים האחרונות, מיקרופלואידיקה נייר צברה פופולריות רבה עבור הפוטנציאל שלה כדי לספק נקודה נמוכה עלות הטיפול (POC) מכשירים לאבחון. 1-3 מכשירי POC להציע פונקציונליות דומה לאלו של בדיקות מבוססות מעבדה במתכונת המאפשרת להציג תוצאות להיות מתקבל במהירות יחסית. התקני POC עשויים מנייר הם בעלות נמוכה, קלה משקל, וחלופות קלות לשימוש שבבי microfluidic יקר ומעבדות מיניאטורי, מה שהופך אותם אידיאליים לשימוש הגדרות משאב מוגבל. מכשירי microfluidic הנייר הנפוץ ביותר הם מכשירי זרימה לרוחב חד ממדיים, אבל מישוריים תלת ממדי (3D) נייר מכשירי microfluidic להחזיק מבטיח לספק מכשירים לאבחון מרובבים 4 שתופסים טביעת רגל קטנה בהרבה יידרש על ידי מכשיר 2D 5 ו בהתאמה להשתמש נפח דגימה קטנה. בתחילה, מכשירים microfluidic נייר 3D מישוריים רוכזו בנפרד, שכבה אחר שכבה wiה בדוגמת שכבות נייר לסירוגין עם דבק דו-צדדי בחיתוך לייזר. בזהירות חורים מיושרים לחתוך בשכבת הקלטת התמלאו אבקה תאית כדי להבטיח תחבורה נוזלת-שכבה פן. 4 מספר השיטות החלופיות פותח לאחר מכן, 6-9 בכל היבטים שונים שיפור של המכשירים. בפרט, על ידי הימנעות דבקה, הטמנת מטעני חבלה עשויות להיות מקופל באמצעות טכניקות אוריגמי עם שכבות מוחזקות ביחד על ידי מהדק חיצוני. 8 זה מבטל כל הפרעה דבקה פוטנציאלית בדיקת אבחון ומאפשר המכשיר להיות פרש לשימוש פוסט, פוטנציאל המאפשר מדגם קטן עוד יותר כרכים על ידי הצגת תוצאות פנימיות. לחלופין, באמצעות דבק אירוסול מוחל בין כל שכבת נייר, גיליונות של הטמנת מטעני חבלה עשויים להיות התאספו בו זמנית, ללא זמן רב דפוסים ויישור של סרט. 9 עם זאת, על ידי יישום דבק אירוסול דרך סטנסיל, אפשר להרוויח את היתרון שלשתי טכניקות אלו. על ידי ריסוס הדבק דרך סטנסיל, רק חלק קטן של הדבק מוחל על המכשיר, מזעור כל הפרעה אפשרית עם העברת נוזל interlayer. בנוסף, עם מבחר סטנסיל זהיר, דפוס של דבק יכול להיות מיושם כי תוצאות מליטות דבק חצי קבוע, המאפשרות התקנים להיות פרש לאחר שימוש, תוך מתן קשר interlayer מספיק כדי לאפשר נוזל פתיל בין שכבות. לבסוף, החלת דבקים אירוסול דרך סטנסיל מקלה על ידי בניית התקן microfluidic נייר 3D nonplanar, על ידי הפחתת כמות של דבק להחיל פרצופים סמוכים שיחייבו מתקפלים תכופים ופתיחה במהלך הבנייה. 10 בנוסף, השימוש של דבק בדוגמת מאפשר למכשיר להיות פרש לאחר שימוש לאחסון נוח יותר. Nonplanar 3D מכשירים microfluidic נייר צפויים לשמש למשימות זה יהיה בלתי אפשרי אחרת בתוך devic 3D מישורייםה. איור 1 מתאר את זרימת התהליך הכללית המשמשת לבניית שני מישורים והתקני 3D nonplanar.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="585">
	<tbody>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:165px;">Camera</td>
			<td style="width:143px;">Nikon</td>
			<td style="width:119px;">D5100</td>
			<td style="width:160px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:165px;">Solid-ink printer</td>
			<td style="width:143px;">Xerox</td>
			<td style="width:119px;">ColorQube 8880</td>
			<td style="width:160px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:165px;">Hotplate</td>
			<td style="width:143px;">Torrey Pines</td>
			<td style="width:119px;">HS60</td>
			<td style="width:160px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:165px;">Humidity chamber</td>
			<td style="width:143px;">Electro-Tech Systems</td>
			<td style="width:119px;">5503-E</td>
			<td style="width:160px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:165px;">Spray adhesive</td>
			<td style="width:143px;">3M</td>
			<td style="width:119px;">62497749309</td>
			<td style="width:160px;">Super 77 (16.75 oz can)</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:165px;">Filter paper</td>
			<td style="width:143px;">Whatman</td>
			<td style="width:119px;">Grade 4</td>
			<td style="width:160px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:165px;">Perforated steel sheet</td>
			<td style="width:143px;">MetalsDepot</td>
			<td style="width:119px;">PS16116</td>
			<td style="width:160px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:165px;">Tartrazine</td>
			<td style="width:143px;">Sigma-Aldritch</td>
			<td style="width:119px;">T0388</td>
			<td style="width:160px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:165px;">Allura Red</td>
			<td style="width:143px;">Sigma-Aldritch</td>
			<td style="width:119px;">458848</td>
			<td style="width:160px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:165px;">Erioglaucine disodium salt</td>
			<td style="width:143px;">Sigma-Aldritch</td>
			<td style="width:119px;">861146</td>
			<td style="width:160px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

using adhesive patterning to construct 3d paper microfluidic devices

We demonstrate the use of patterned aerosol adhesives to construct both planar and nonplanar 3D paper microfluidic devices. By spraying an aerosol adhesive through a metal stencil, the overall amount of adhesive used in assembling paper microfluidic devices can be significantly reduced. We show on a simple 4-layer planar paper microfluidic device that the optimal adhesive application technique and device construction style depends heavily on desired performance characteristics. By moderately increasing the overall area of a device, it is possible to dramatically decrease the wicking time and increase device success rates while also reducing the amount of adhesive required to keep the device together. Such adhesive application also causes the adhesive to form semi-permanent bonds instead of permanent bonds between paper layers, enabling single-use devices to be non-destructively disassembled after use. Nonplanar 3D origami devices also benefit from the semi-permanent bonds during folding, as it reduces the likelihood that unrelated faces may accidently stick together. Like planar devices, nonplanar structures see reduced wicking times with patterned adhesive application vs uniformly applied adhesive.

בדיקות המכשיר 4 השכבתיות בוצעו בתא אטום, מגנה עליהם מפני כל רוח או משבים שעלולות לגרום אידוי היתר של נפח הנוזל שהופקד המוגבל. רוב הפתילה בתחום ההתקנים 4 השכבתיים הוא בשכבות ביניים של המכשיר, כך הבדלי פתילה במהירויות עקב התאדות היו צפויים להיות מינימא...

Watch this Scientific Journal Video about Using Adhesive Patterning to Construct 3D Paper Microfluidic Devices at JoVE.com

Using Adhesive Patterning to Construct 3D Paper Microfluidic Devices

אנו מדגימים את השימוש בדבקים אירוסול בדוגמת לבנות מכשירים microfluidic נייר 3D. שיטה זו של טפסי בקשה דבקים אג&quot;ח חצי קבוע בין שכבות, מה שמאפשר מכשירים לשימוש חד-פעמיים להיות הלא הרסנית מפורק לאחר שימוש כדי להקל מבני nonplanar מורכבים מתקפל.

באמצעות דפוסים דבקים כדי לבנות התקני 3D נייר Microfluidic

We demonstrate the use of patterned aerosol adhesives to construct both planar and nonplanar 3D paper microfluidic devices. By spraying an aerosol ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Separating Beads and Cells in Multi-channel Microfluidic Devices Using Dielectrophoresis and Laminar Flow

חרוזים ועל הפרדת תאים ריבוי ערוצים מכשירים microfluidic שימוש dielectrophoresis ו זרימה למינרית

Microfluidic devices have advanced cell studies by providing a dynamic fluidic environment on the scale of the cell for studying, manipulating, sorting ...

Visualization of Cortex Organization and Dynamics in Microorganisms, using Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy

ויזואליזציה של קליפת הארגון ואת הדינמיקה של מיקרואורגניזמים, באמצעות Fluorescence סה&quot;כ פנימי מיקרוסקופית השתקפות

TIRF microscopy has emerged as  a powerful imaging technology to study spatio-temporal dynamics of fluorescent molecules  in vitro and in living cells1. ...

Rapid and Low-cost Prototyping of Medical Devices Using 3D Printed Molds for Liquid Injection Molding

דיגום מהיר ועלות נמוכה של מכשירים רפואיים באמצעות 3D מודפס תבניות להזרקת נוזלים

Biologically inert elastomers such as silicone are favorable materials for medical device fabrication, but forming and curing these elastomers using ...

Paper-based Devices for Isolation and Characterization of Extracellular Vesicles

מכשירים מבוססי נייר לבידוד ואפיון של תאית שלפוחית

Extracellular vesicles (EVs), membranous particles released from various types of cells, hold a great potential for clinical applications. They contain ...

Layer-by-layer Collagen Deposition in Microfluidic Devices for Microtissue Stabilization

קולגן שכבת הפקדת-ידי שכבה במכשירי microfluidic לMicrotissue ייצוב

Although microfluidics provides exquisite control of the cellular microenvironment, culturing cells within microfluidic devices can be challenging. 3D ...

Rapid Subtractive Patterning of Live Cell Layers with a Microfluidic Probe

דפוסי Subtractive מהירים של שכבות תא חיות עם בדיקת Microfluidic

The microfluidic probe (MFP) facilitates performing local chemistry on biological substrates by confining nanoliter volumes of liquids. Using one ...

Multi-step Variable Height Photolithography for Valved Multilayer Microfluidic Devices

פוטו-ליתוגרפיה גובה רב שלבי משתנה עבור Valved רב שכבתי מכשירים microfluidic

Microfluidic systems have enabled powerful new approaches to high-throughput biochemical and biological analysis. However, there remains a barrier to ...

Fabrication of Three-dimensional Paper-based Microfluidic Devices for Immunoassays

ייצור של מכשירי microfluidic נייר מבוססים תלת ממדי עבור Immunoassays

Paper wicks fluids autonomously due to capillary action. By patterning paper with hydrophobic barriers, the transport of fluids can be controlled and ...

Soft Lithographic Procedure for Producing Plastic Microfluidic Devices with View-ports Transparent to Visible and Infrared Light

הליך ליטוגרפית רך לייצור מכשירים Microfluidic פלסטיק עם יציאות תצוגה שקוף לאור גלויים ולא אינפרא-אדום

Infrared (IR) spectro-microscopy of living biological samples is hampered by the absorption of water in the mid-IR range and by the lack of suitable ...

Development of Microfluidic Devices to Study the Elongation Capability of Tip-growing Plant Cells in Extremely Small Spaces

פיתוח Microfluidic ללמוד את היכולת התארכות של תאי צמחים הגדלים עצה בחללים קטנים מאוד

In vivo, tip-growing plant cells need to overcome a series of physical barriers; however, researchers lack the methodology to visualize cellular behavior ...