Name: one-step approach to fabricating polydimethylsiloxane microfluidic channels of different geometric sections by sequential wet etching processes
Uploaded: 2018-09-13T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about One-Step Approach to Fabricating Polydimethylsiloxane Microfluidic Channels of Different Geometric Sections by Sequential Wet Etching Processes at JoVE.com

המחברים לאשר בתודה את התמיכה סיפקו מאת נבחרת הבריאות מחקר מוסדות (NHRI) בטייוואן תחת חדשני מחקר גרנט (IRG) (EX106-10523EI), את טייוואן משרד המדע והטכנולוגיה (ביותר 104-2218-E-032-004, 104 - 2221 - E-001-015-MY3, 105-2221-E-001-002-MY2, 105-2221-E-032-006, 106-2221-E-032-018-MY2), ופרס האקדמיה Sinica הקריירה פיתוח. המחברים רוצה להודות הנג-Hua Hsu להגהת כתב היד.

1. ייצור של Microfluidic התקנים עם שכבה אחת ערוץ פריסות
הערה: במאמר זה, ליתוגרפיה רך שיטה3 הוא מאומץ עבור בדיית microfluidic התקנים עשוי מחומרים PDMS, כדי להדגים כיצד לייצר ערוצי עם מקטעים שונים.
<ol><li>
יצירה של בסיס ליציקות שכבה PDMS עם תכונות טופולוגיה מעוצב
	<ol>
<li>עיצוב...

<ol>
	<li>Tung, Y. -. C., 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=Optofluidic+Detection+for+Cellular+Phenotyping.">Optofluidic Detection for Cellular Phenotyping.</a> Lab on a Chip. 12, 3552-3565 (2012).</li><li>Lu, Y., Yang, L., Wei, W., Shi, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microchip-based+Single-cell+Functional+Proteomics+for+Biomedical+Applications.">Microchip-based Single-cell Functional Proteomics for Biomedical Applications.</a> Lab on a Chip. 17, 1250-1263 (2017).</li><li>Jensen, K. F., Reizman, B. J., Newman, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tools+for+Chemical+Synthesis+in+Microsystems.">Tools for Chemical Synthesis in Microsystems.</a> Lab on a Chip. 14, 3206-3212 (2014).</li><li>Chang, C. -. W., 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+Polydimethylsiloxane-polycarbonate+Hybrid+Microfluidic+Device+Capable+of+Generating+Perpendicular+Chemical+and+Oxygen+Gradients+for+Cell+Culture+Studies.">A Polydimethylsiloxane-polycarbonate Hybrid Microfluidic Device Capable of Generating Perpendicular Chemical and Oxygen Gradients for Cell Culture Studies.</a> Lab on a Chip. 14, 3762-3772 (2014).</li><li>Mosadegh, B., 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=Integrated+Elastomeric+Components+for+Autonomous+Regulation+of+Sequential+and+Oscillatory+Flow+Switching+in+Microfluidic+Devices.">Integrated Elastomeric Components for Autonomous Regulation of Sequential and Oscillatory Flow Switching in Microfluidic Devices.</a> Nature Physics. 6, 433-437 (2010).</li><li>Choi, S., Park, J. -. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tuneable+Hydrophoretic+Separation+Using+Elastic+Deformation+of+Poly(Dimethylsiloxane).">Tuneable Hydrophoretic Separation Using Elastic Deformation of Poly(Dimethylsiloxane).</a> Lab on a Chip. 9, 1962-1965 (2009).</li><li>Choi, S., Song, S., Choi, C., Park, J. -. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+Self-Sorting+of+Mammalian+Cells+to+Achieve+Cell+Cycle+Synchrony+by+Hydrophoresis.">Microfluidic Self-Sorting of Mammalian Cells to Achieve Cell Cycle Synchrony by Hydrophoresis.</a> Analytical Chemistry. 81, 1964-1968 (2009).</li><li>VanDelinder, V., Groisman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Separation+of+Plasma+from+Whole+Human+Blood+in+a+Continuous+Cross-Flow+in+a+Molded+Microfluidic+Device.">Separation of Plasma from Whole Human Blood in a Continuous Cross-Flow in a Molded Microfluidic Device.</a> Analytical Chemistry. 78, 3765-3771 (2006).</li><li>VanDelinder, V., Groisman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perfusion+in+Microfluidic+Cross-Flow:+Separation+of+White+Blood+Cells+from+Whole+Blood+and+Exchange+of+Medium+in+a+Continuous+Flow.">Perfusion in Microfluidic Cross-Flow: Separation of White Blood Cells from Whole Blood and Exchange of Medium in a Continuous Flow.</a> Analytical Chemistry. 79, 2023-2030 (2007).</li><li>Duffy, D. C., McDonald, J. C., Schueller, O. J., 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=Rapid+Prototyping+of+Microfluidic+Systems+in+Poly(dimethylsiloxane).">Rapid Prototyping of Microfluidic Systems in Poly(dimethylsiloxane).</a> Analytical Chemistry. 70 (23), 4974-4984 (1998).</li><li>Xia, Y., 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=Soft+Lithography.">Soft Lithography.</a> Annual Review of Material Science. 28, 153-184 (1998).</li><li>Mello, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plastic+Fantastic?.">Plastic Fantastic?.</a> Lab on a Chip. 2, 31N-36N (2002).</li><li>Choi, S., Park, J. -. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-step+Photolithography+to+Fabricate+Multilevel+Microchannels.">Two-step Photolithography to Fabricate Multilevel Microchannels.</a> Biomicrofluidics. 4, 046503 (2010).</li><li>Zhong, K., Gao, Y., Li, F., Zhang, Z., Luo, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+PDMS+Microlens+Array+by+Digital+Maskless+Grayscale+Lithography+and+Replica+Molding+Technique.">Fabrication of PDMS Microlens Array by Digital Maskless Grayscale Lithography and Replica Molding Technique.</a> Optik. 125, 2413-2416 (2013).</li><li>Brower, K., White, A. K., Fordyce, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-step+Variable+Height+Photolithography+for+Valved+Multilayer+Microfluidic+Devices.">Multi-step Variable Height Photolithography for Valved Multilayer Microfluidic Devices.</a> Journal of Visualized Experiments. (119), e55276 (2017).</li><li>Lai, D., 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=Simple+Multi-level+Microchannel+Fabrication+by+Pseudo-grayscale+Backside+Diffused+Light+Lithography.">Simple Multi-level Microchannel Fabrication by Pseudo-grayscale Backside Diffused Light Lithography.</a> RSC Advances. 3, 19467-19473 (2013).</li><li>Huh, D., 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=Reconstituting+Organ-Level+Lung+Functions+on+a+Chip.">Reconstituting Organ-Level Lung Functions on a Chip.</a> Science. 328, 1662-1668 (2010).</li><li>Deng, Y. -. L., Juang, Y. -. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polydimethyl+Siloxane+Wet+Etching+for+Three-Dimensional+Fabrication+of+Microneedle+Array+and+High-Aspect-Ratio+Micropillars.">Polydimethyl Siloxane Wet Etching for Three-Dimensional Fabrication of Microneedle Array and High-Aspect-Ratio Micropillars.</a> Biomicrofluidics. 8, 026502 (2014).</li><li>Tung, Y. -. C., Kurabayashi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoimprinted+Strain-controlled+Elastomeric+Gratings+for+Optical+Wavelength+Tuning.">Nanoimprinted Strain-controlled Elastomeric Gratings for Optical Wavelength Tuning.</a> Applied Physics Letters. 86, 161113 (2005).</li><li>Tung, Y. -. C., Kurabayashi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Single-Layer+PDMS-On-Silicon+Hybrid+Microactuator+with+Multi-Axis+Out-Of-Plane+Motion+Capabilities-Part+II:+Fabrication+and+Characterization.">A Single-Layer PDMS-On-Silicon Hybrid Microactuator with Multi-Axis Out-Of-Plane Motion Capabilities-Part II: Fabrication and Characterization.</a> Journal of Microelectromechanical Systems. 14, 558-566 (2005).</li><li>Chen, W., Lam, R. H. W., Fu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photolithographic+Surface+Micromachining+of+Polydimethylsiloxane+(PDMS).">Photolithographic Surface Micromachining of Polydimethylsiloxane (PDMS).</a> Lab on a Chip. 12, 391-395 (2012).</li><li>Balakrisnan, B., Patil, S., Smela, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patterning+PDMS+Using+a+Combination+of+Wet+and+Dry+Etching.">Patterning PDMS Using a Combination of Wet and Dry Etching.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 19, 047002 (2009).</li><li>Takayama, S., 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=Topographical+Micropatterning+of+Poly(dimethylsiloxane)+Using+Laminar+Flows+of+Liquids+in+Capillaries.">Topographical Micropatterning of Poly(dimethylsiloxane) Using Laminar Flows of Liquids in Capillaries.</a> Advanced Materials. 13, 570-574 (2001).</li><li>Friend, J., Yeo, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+Microfluidic+Devices+Using+Polydimethylsiloxane.">Fabrication of Microfluidic Devices Using Polydimethylsiloxane.</a> Biomicrofluidics. 4, 026502 (2010).</li><li>. NANO SU-8 2000 Negative Tone Photoresist formulations 2002-2025 Available from: <a target="_blank" href="https://www.seas.upenn.edu/~nanosop/documents/SU8_2002-2025.pdf">https://www.seas.upenn.edu/~nanosop/documents/SU8_2002-2025.pdf</a> (2000)</li><li>. NANO SU-8 2000 Negative Tone Photoresist formulations 2035-2100 Available from: <a target="_blank" href="https://www.seas.upenn.edu/~nanosop/documents/SU8_2035-2100.pdf">https://www.seas.upenn.edu/~nanosop/documents/SU8_2035-2100.pdf</a> (2000)</li><li>Hardt, S., Sch&#246;nfeld, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laminar+Mixing+in+Different+Interdigital+Micromixers:+II.+Numerical+Simulations.">Laminar Mixing in Different Interdigital Micromixers: II. Numerical Simulations.</a> AIChE Journal. 49, 578-584 (2003).</li><li>Hessel, V., L&#246;we, H., Sch&#246;nfeld, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micromixers-A+Review+on+Passive+and+Active+Mixing+Principles.">Micromixers-A Review on Passive and Active Mixing Principles.</a> Chemical Engineering Science. 60, 2479-2501 (2005).</li><li>Damiati, S., Kompella, U., Damiati, S., Kodzius, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+Devices+for+Drug+Delivery+Systems+and+Drug+Screening.">Microfluidic Devices for Drug Delivery Systems and Drug Screening.</a> Genes. 9, 103 (2018).</li><li>Wang, C. -. K., 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=Single+Step+Sequential+Polydimethylsiloxane+Wet+Etching+to+Fabricate+a+Microfluidic+Channel+with+Various+Cross-Sectional+Geometries.">Single Step Sequential Polydimethylsiloxane Wet Etching to Fabricate a Microfluidic Channel with Various Cross-Sectional Geometries.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 27, 115003 (2017).</li></ol>

במהלך העשורים האחרונים, הציע מיקרופלואידיקה מבטיח אמצעי שבאמצעותו ניתן פלטפורמות ניסיוני למחקר ביורפואי כימיכאלים נבנה באופן שיטתי1,2,3,4, 5. הפלטפורמות גם הציגו את היכולות שלהם לחקור תאיים מספר vivo ...

טכניקות Microfluidic יש לב נמשך במהלך העשורים האחרונים בגלל יתרונם מהותי עבור מגוון רחב של מחקר ביו-רפואי ויישומים. קיימות מספר אפשרויות בחומרים לבניית microfluidic צ'יפס בימינו, כגון פולימרים, קרמיקה וחומרים סיליקון. לפי מיטב ידיעתנו, בין החומרים microfluidic, PDMS היא האחת הנפוצה ביותר בשל תכונותיו גשמי המתאים עבור מיקרופלואידיקה מחקר ויישומים שונים, כולל שלה compatibilities אופטי וביולוגית עם חלקיקים, נוזלים, ואת היצורים החיים קטן מאוד1,2,3,4,5. יתר על כן, השטח כימית, מבנה תכונות מכניות של חומרים PDMS יכול להיות מותאם כדי להקל על מחקרים microelectromechanical mechanobiological על-ידי החלת כזה מבוסס פולימר microfluidic התקנים10, 11,12. בנוגע לייצור מכשירים microfluidic עם דפוסי ערוץ מעוצב, הדפס אבן רכה משוכפל לכייר שיטות חלים בדרך כלל כדי ליצור את ערוצי microfluidic על-ידי ניצול שלהם בתבניות הבסיס המתאים אשר מורכבים של פוטוליתוגרפיה בדוגמת photoresist שכבות וסיליקון וופל סובסטרטים12. בשל אופיו של שהמודעות גישות באמצעות סיליקון עם שכבות photoresist בדוגמת, הערוצים microfluidic יש בדרך כלל קבוע חתכי רוחב של צורות מלבניות עם גבהים זהים.
לאחרונה, החוקרים עשו התקדמות משמעותית מחקרים ביו שעניינן, למשל, מיון החלקיקים, תאים באמצעות hydrophoresis, הפרדת פלזמה, העשרת כדוריות הדם על-ידי החלת microfluidic צ'יפס עם ערוצים של בגבהים שונים או מקטעים גיאומטריים6,7,8,9. כזה מיון של הפרדת הפונקציות של מיקרופלואידיקה ביו יישומים הם הבינו על-ידי התאמה אישית של ערוצים עם מקטעים גיאומטריים שונים. מספר מחקרים יש הוקדש לייצור microfluidic ערוצים עם חתכי רוחב של תכונות גיאומטריה אחרת על-ידי בדיית תבניות בסיס עם דפוסים מסוימים משטח של הגולן או מלבני חתכי רוחב שונים. מחקרים אלה על ייצור תבנית כוללים טכניקות אלה פוטוליתוגרפיה רב שלבי, photoresist ' הזרמה מחדש ', וכן סרגל אפור ליתוגרפיה13,14,15. באופן בלתי נמנע, טכניקות קיימים לערב photomasks מבנה דק או יישור מדויק בתהליכי ייצור רב שלבי, אשר עשוי לשפר באופן משמעותי את רמות המורכבות הזיוף המקביל של ערוצי microfluidic. עד כה, נעשו מספר נסיונות על תהליכי הייצור צעד אחר צעד עבור ערוצי microfluidic סעיפים שונים, אך הטכניקות המתאימות מוגבלים מאוד ספציפי צורות חתך הרוחב של ערוצי16.
במהלך שני העשורים האחרונים, בנוסף הגישות לכייר עבור בדיית PDMS ערוצי microfluidic עם מקטעים שונים, תצריב, שיטות, עבור תכנים PDMS ערוצים עם תכונות גיאומטריות הפכו הזיוף של בחירה במגוון microfluidic יישומים. למשל, מנוצלת לרעה איכול רטוב PDMS יחד עם PDMS רב-שכבתית מליטה לבניית מכשיר התרבות תאים מופעלים פנאומטית פנאומטיים של מיקרופלואידיקה עם פונקציות ריאות איברים ברמת משוקם17. רטובה PDMS תצריב טכניקה הוא מועסק יחד עם הליהוק PDMS על microwells גלילי במכונה על ידי מערכות בקרה ממוחשב עבור בדיית 3D PDMS microneedle מערכים18. תחריט יבש PDMS משמש כדי להפוך PDMS מזערים כחלקים של מיקרו-אלקטרו מפעילים19,20. ממברנות PDMS נקבובי עם פריסות נקבובית מעוצב גם המציא דרך תהליכים איכול יבש21. את רטובה וגם את הטכניקות איכול יבש ניתן לשלב תכנים PDMS סרטים עם צורות גיאומטריות המיועד22.
עם זאת, טכניקות חריטה להרכיב PDMS ערוץ מבנים עם מורכבות מקטע צורות לא הוחלו בדרך כלל בשל מגבלותיהם מהותי על ייצור microfluidic. ראשית, ואילו הטכניקות של איכול רטוב PDMS ניצול שכבתית תזרימי של כימיקלים ליצירת ערוצי microfluidic סעיפים שונים הוקמו, ערוץ עוקבות סעיף היווצרות הוא עדיין מוגבל בגלל המאפיינים הבסיסיים של צריבה כימית איזוטרופיות תהליכים23. יתר על כן, למרות שנראה שיש רווח סביר לשליטה על גיאומטריות סעיף ערוץ ביציר דמיונו מיקרופלואידיקה שימוש בסאונה היבשה PDMS תצריב טכניקות20, תחריט נדרש הזמן הוא בדרך כלל ארוך מדי (מבחינת שעות) להיות מעשי לייצור שבבי microfluidic. בנוסף, את מידת הבררנות איכול בין חומרים PDMS המסיכה המתאימה photoresist שכבות עשוי להיות נמוך באופן כללי, ואינם למעמקים חרוט הביא הערוצים, לפיכך, מקובל20.
בנייר זה, אנו מפתחים גישה חד-שלבית כדי לבדות microfluidic ערוצים של חתכי רוחב גיאומטריות שונות בתהליכים רציפים איכול רטוב PDMS (ןלהל SWEP). SWEP להתחיל עם מכשיר microfluidic PDMS לערוצי בשכבה יחידה. עם פריסה מגוון עיצובים של הערוצים, בדיית ערוצי microfluidic עם מקטעים גיאומטריים שונים מסוגים שונים יכולה להיות מושגת באמצעות תהליכים איכול רציפים. החריטה רציפים צריך רק etchant של להיות מוחדרים ערוצים ספציפיים הפריסות בשכבה יחידה המתוכנן מוטבע בחומרים PDMS. בהשוואה לתהליכים פבריקציה נוספת המקובלת של PDMS, SWEP רק דורשים צעד אחד נוסף כדי לבדות ערוצי microfluidic סעיפים מלבני או גבהים שונים. SWEP המוצע לספק דרך פשוטה ופשוט של בדיית ערוצי microfluidic עם מקטעים שונים לאורך כיוון הזרימה, אשר באופן משמעותי ניתן לפשט את התהליכים השיטות דלעיל.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="731">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:211px;">1-Methyl-2-Pyrrolidinone</td>
			<td style="width:217px;">Tedia, Fairfield, OH</td>
			<td style="width:135px;">ME-1962</td>
			<td style="width:168px;">NMP</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:211px;">10 ml Syringe</td>
			<td style="width:217px;">Becton-Dickinson, Franklin Lakes, NJ</td>
			<td style="width:135px;">302151</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:211px;">150 mm Petri dish</td>
			<td style="width:217px;">Dogger Science</td>
			<td style="width:135px;">DP-43151</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:211px;">1H,1H,2H,2H- Perfluorooctyltrichlorosilane</td>
			<td style="width:217px;">Alfa Aesar, Ward Hill, MA</td>
			<td style="width:135px;">L16606</td>
			<td>97 % silane&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:211px;">4&#39;&#39; Silicon Dummy Wafer</td>
			<td style="width:217px;">Wollemi Technical, Taoyuan, Taiwan</td>
			<td style="width:135px;">-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:211px;">Acetone</td>
			<td style="width:217px;">ECHO Chemical, Miaoli, Taiwan</td>
			<td style="width:135px;">AH3102-000000-72EC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:211px;">AG Double Expose Mask Aligner</td>
			<td style="width:217px;">M&#38;R Nano Technology, Taoyuan, Taiwan</td>
			<td style="width:135px;">AG500-4D-D-V-S-H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:211px;">Biopsy Punch</td>
			<td style="width:217px;">Miltex, Plainsboro, NJ</td>
			<td style="width:135px;">33-31</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:211px;">Blunt Needle</td>
			<td style="width:217px;">Jensen Global, Santa Barbara, CA</td>
			<td style="width:135px;">Gauge 16</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:211px;">Buffered Oxide Etch</td>
			<td style="width:217px;">ECHO Chemical, Miaoli, Taiwan</td>
			<td style="width:135px;">PH3101-000000-72EC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:211px;">Desicattor</td>
			<td style="width:217px;">A-VAC Industries, Anaheim, CA</td>
			<td style="width:135px;">35.10001.01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:211px;">Fluorescein Sodium Salt Water</td>
			<td style="width:217px;">Sigma-Aldrich Co., St Louis, MO</td>
			<td style="width:135px;">F6300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:211px;">ImageJ</td>
			<td style="width:217px;">National Institutes of Health, Bethesda, MD</td>
			<td style="width:135px;">Ver. 1.51</td>
			<td>Imaging Processing Program&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:211px;">Inverted Fluorescence Microscope&#160;</td>
			<td style="width:217px;">Leica Microsystems, Wetzlar, Germany</td>
			<td style="width:135px;">DMI 6000 B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:211px;">Isopropyl Alcohol (IPA)</td>
			<td style="width:217px;">ECHO Chemical, Miaoli, Taiwan</td>
			<td style="width:135px;">CMOS112-00000-72EC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:211px;">Leica Application Suite&#160;</td>
			<td style="width:217px;">Leica Microsystems GmbH</td>
			<td style="width:135px;">LAS X</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:211px;">MATLAB</td>
			<td style="width:217px;">MathWorks, Natick, MA</td>
			<td style="width:135px;">R2015b</td>
			<td>Programming for MR evaluation</td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:211px;">Mechanical Convention Oven</td>
			<td style="width:217px;">ThermoFisher Scientific,Waltham, MA</td>
			<td style="width:135px;">Lindberg Blue M MO1450C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:211px;">Plasma Tretment System</td>
			<td style="width:217px;">Nordson MARCH, Concord CA</td>
			<td style="width:135px;">PX-250</td>
			<td>Oxygen plasma surface treatment</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:211px;">Polydimehtylsiloxane (PDMS)&#160;</td>
			<td style="width:217px;">Dow Corning, Midland, MI</td>
			<td style="width:135px;">SYLGARD 184</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:211px;">Polyethylene Tubing</td>
			<td style="width:217px;">Becton-Dickinson and Company, Sparks, MD</td>
			<td style="width:135px;">427446</td>
			<td>PE 205, 10&#39;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:211px;">Spin Coater</td>
			<td style="width:217px;">ELS Technology, Hsinchu, Taiwan</td>
			<td style="width:135px;">ELS 306MA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Negative Tone Photoresist&#160;</td>
			<td style="width:217px;">MicroChem, Westborough, MA</td>
			<td style="width:135px;">SU-8 2050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:211px;">Negative Tone Photoresist Developer</td>
			<td style="width:217px;">MicroChem, Westborough, MA</td>
			<td style="width:135px;">Y020100</td>
			<td style="width:168px;">SU-8 Developer</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:211px;">Surgical Blade</td>
			<td style="width:217px;">Feather, Osaka, Japan</td>
			<td style="width:135px;">5005093</td>
			<td>PDMS cutting</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:211px;">Syringe Pump</td>
			<td style="width:217px;">Chemyx, Houston, TX</td>
			<td style="width:135px;">Fusion 400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:211px;">Tetra-n-butylammonium Fluoride (TBAF)</td>
			<td style="width:217px;">Alfa Aesar, Ward Hill, MA</td>
			<td style="width:135px;">A10588</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

one-step approach to fabricating polydimethylsiloxane microfluidic channels of different geometric sections by sequential wet etching processes

Polydimethylsiloxane (PDMS) חומרים מנוצלים באופן משמעותי כדי לבדות microfluidic התקנים באמצעות טכניקות דפוס משוכפל ליתוגרפיה רך. עיצובים פריסה מותאמת אישית ערוץ נחוצים עבור פונקציות ספציפיות וביצועים משולבת של microfluidic התקנים ביישומים רבים ביו כימיים (למשל, תרבית תאים biosensing, סינתזה, טיפול בנוזלים). בשל אופיו של שהמודעות גישות באמצעות סיליקון עם שכבות photoresist בדוגמת מאת פוטוליתוגרפיה בתור תבניות בסיס, הערוצים microfluidic יש בדרך כלל קבוע חתכי רוחב של צורות מלבניות עם גבהים זהים. בדרך כלל, ערוצי עם גבהים או מקטעים גיאומטריים שונים מרובים מיועדים בעל פונקציות מסוים וכדי לבצע ביישומים microfluidic שונים (למשל, hydrophoresis משמש לצורך מיון החלקיקים, זורם רציפה על הפרדת תאי דם6,7,8,9). לכן, כמות גדולה של מאמץ הפך לבניית ערוצים עם מקטעים שונים דרך שלבים מרובים גישות כמו פוטוליתוגרפיה באמצעות מספר שכבות photoresist והרכבה של PDMS שונים דק גליונות. ובכל זאת, גישות מרובות-צעד כזה כרוך בדרך כלל הליכים מייגע ומכשור נרחב. יתר על כן, המכשירים מפוברק עלולים שלא לפעול באופן עקבי, המידע מהניסוי הביא עשויה להיות בלתי צפוי. כאן, גישה חד-שלבית מפותחת על הזיוף פשוטה של microfluidic ערוצים עם חתכי רוחב גיאומטריות שונות באמצעות תהליכי רציפים איכול רטוב PDMS, אשר מציגה את etchant לתוך ערוצי הפריסות בשכבה יחידה המתוכנן מוטבע בחומרים PDMS. בהשוואה לשיטות הקיימות לייצור PDMS microfluidic לערוצי בגיאומטריות שונות, הגישה מפותחות בשלב אחד יכול באופן משמעותי לפשט את התהליך כדי לבדות ערוצים עם מקטעים מלבני או בגבהים שונים. כתוצאה מכך, הטכניקה היא דרך בניית ערוצי microfluidic מורכבים, אשר מספק פתרון ייצור לקידום מערכות חדשניות microfluidic.

לאחרונה, מספר רב של מחקרים נעשו על הזיוף של microfluidic התקנים עם ערוצי סעיפים שונים על ידי משוכפל ליתוגרפיה שהמודעות13,14,15 ו- PDMS תצריב טכניקות17 , 18 , 19 , 20 ...

Watch this Scientific Journal Video about One-Step Approach to Fabricating Polydimethylsiloxane Microfluidic Channels of Different Geometric Sections by Sequential Wet Etching Processes at JoVE.com

One-Step Approach to Fabricating Polydimethylsiloxane Microfluidic Channels of Different Geometric Sections by Sequential Wet Etching Processes

הגישה של צעד אחד בדיית Polydimethylsiloxane Microfluidic אפיקי מקטעים גיאומטריים שונים בתהליכים רציפים איכול רטוב

מספר שיטות זמינות עבור הזיוף של ערוצי סעיפים מלבני מוטמע במכשירים microfluidic polydimethylsiloxane. רובם לערב רב שלבי הייצור ויישור נרחב. בנייר זה, גישה חד-שלבית הוא דיווח עבור בדיית microfluidic ערוצים של חתכי רוחב גיאומטריות שונות על ידי איכול רטוב רציפים polydimethylsiloxane.

Polydimethylsiloxane (PDMS) materials are substantially exploited to fabricate microfluidic devices by using soft lithography replica molding techniques. ...

This method can help provide key fabrication techniques in the microfluidics field such as for the manufacturing of channels with different geometric cross sections in a polydimethylsiloxane polycarbonate microfluidic device. The main advantage of this technique is that the microfluidic channels can be fabricated through a one-step approach by sequential wet etching processes without tedious procedures and extensive alignments. The implications of this technique extend toward development of complex microfluidic systems because fabrication processes for channels with non-rectangular sections or various highs can be significantly simplified using this method.Though this method can provide insight into microfluidic device fabrication, it can also be applied to other desired microenvironment conditions such as flux distribution or mixture of substance in channels. Begin the procedure with a prepared master mold. In this case, the negative mold created with photoresist is on a four-inch silicon wafer.Here is a computer-aided design image of the inverted topology for the channel layouts. Proceed by combining PDMS and its catalyst in a clean plastic cup and mixing it in a power stirrer. When the mixture is homogenous, put the cup in a desiccator connected to a vacuum pump for 60 minutes.After retrieving the PDMS mixture, take it to the master mold. Pour 20 grams of the mixture on top of the mold. Try not to introduce any bubbles.Next, obtain a Petri dish and pour 30 grams of the PDMS mixture into it. Place the covered mold and the Petri dish in a desiccator to eliminate bubbles. After 60 minutes, transfer the covered mold and the Petri dish to a 60-degree Celsius oven to cure for four hours.Following the curing step, allow the PDMS to cool to room temperature. Then, use a scalpel and tweezers to detach the cured PDMS from the mold. Continue to taylor the PDMS layer with the scalpel so that it covers the channel layout.Use a biopsy punch to open the channel access ports. Now, work with the PDMS in the Petri dish. Use a scalpel and tweezers to remove it from the dish.Then, cut the PDMS layer to the same dimensions as the molded layer. Take the PDMS layers to a surface treatment machine. Orient the layers to expose the designed channels of one PDMS layer and the featureless surface of the other.Expose the layers to oxygen plasma for 40 seconds. When done, the two surfaces have to be bonded. Bond the two layers by placing their treated surfaces in contact.Then, place the bonded PDMS layers in a 60 degrees Celsius oven for at least 30 minutes. Prepare a microfluidic device to characterize PDMS wet etching. Use a simple design with a single layer and a straight rectangular channel.In this device, there is one waste outlet and one inlet. Note that the top and bottom PDMS layers are depicted as separated in this image. Set the device up so that it can be observed and photographed with a microscope.For the etchant solution, use TBAF and NMP in a volume to volume ratio of one to 10. Draw the etchant into a 10 milliliter syringe with a stainless steel blunt needle. Put the syringe on a syringe pump near the microscope.Then, connect it to the inlet of the device. Guide the output from the outlet to a waste container. Run the syringe pump with the etchant at a 150 microliter per minute flow rate.Use bright-field microscope views to make sure the etched channel along the flow direction has uniform width and to help confirm the flow rate and etchant composition. Capture time series images of the channel cross section with four-times magnification during the etching process for analysis. Set up a microscope to view and photograph a microfluidic device.In this case, design the device so that the etchant and buffer inlets flow into different regions. Here is a schematic of the inlets and channels of the device from above and in cross section. Over time, the different action of the etchant versus the buffer will create a new cross section, demonstrated in this schematic of the final cross section and top view photograph.Place the device on the microscope stage. Prepare an etchant solution of TBAF and NMP and an NMP buffer solution. Fill two 10-milliliter syringes with buffer solution and one with etchant.Put the syringes in position on a syringe pump near the device. Make the appropriate connections for the device, including those for waste removal. Run the syringe pump with the etchant at a 50 microliter per minute flow rate.In this video, the initial channel geometry is revealed with red dye. Over time, the etchant causes the channel wall thickness to vary. Time the wet etching process to ensure the process yields the proper channel geometry.Prepare the microscope with the syringe pump nearby. This is the design used to create PDMS channels for a microfluidic mixer with different sections. It has alternating mirrored cross sectional geometry that would be difficult to achieve with standard processes.Set up the device on the microscope and connect it with the syringe pump. Introduce the TBAF NFP etchant solution at the port marked outlet. Observe the microfluidic channel as the chamber evolves over time, as in these top view photos recorded over two hours.Time the wet etching process to ensure the proper channel geometries. When done, characterize the device. Prepare a syringe with distilled water and another with fluorescein sodium salt solution to place in the syringe pump.Place the microfluidic device on the microscope and connect to each syringe to an inlet with a 20-microliter per minute flow rate. Draw waste from the outlet. Take fluorescence microscope images of the channel from above at predetermined positions.For comparison, record images under the same circumstances with an unetched version of the microfluidic device. It is possible to fabricate microfluidic channels with various geometric cross sections with sequential wet etching. This panel summarizes the arrangement of etchant inlets in single-layer PDMS channels to produce the cross-shaped cross section demonstrated in this video.Note the etchant goes into the central channel and the buffer into the side channels. The same arrangement of channels, along with switching the channels that carry etchant and buffer, produces a dumbbell-shaped cross section. A different channel arrangement similar to the microfluidic mixer, produces a bell-shaped cross section using only etchant.While attempting this procedure, it is important to remember to with the inlets of devices to avoid etchant leakage and further induce PDMS leakage at the inlets. After watching this video, you should have a good understanding of how to perform a single-step approach to successfully fabricate PDMS microfluidic devices with different geometric cross section of channels with sequential wet etching processes.

Research

JoVE Journal

Engineering

Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

Metamaterials בודה בשיטת ציור הסיבים

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe ...

Simulation of the Planetary Interior Differentiation Processes in the Laboratory

סימולציה של פלנטריים הפנים בידול תהליכים במעבדה

A planetary interior is under high-pressure and high-temperature conditions and it has a layered structure. There are two important processes that led to ...

Knowledge Based Cloud FE Simulation of Sheet Metal Forming Processes

בהתבסס ידע ענן FE סימולציה של תהליכים פורמינג פח

The use of Finite Element (FE) simulation software to adequately predict the outcome of sheet metal forming processes is crucial to enhancing the ...

Electrochemical Etching and Characterization of Sharp Field Emission Points for Electron Impact Ionization

אלקטרוכימי תחריט ואפיון של נקודות שדה פליטה שארפ עבור יינון אלקטרונים

A new variation of the drop-off method for fabricating field emission points by electrochemically etching tungsten rods in a NaOH solution is described. ...

Studying Dynamic Processes of Nano-sized Objects in Liquid using Scanning Transmission Electron Microscopy

לימוד תהליכים דינמיים של אובייקטים בגודל ננו בנוזל באמצעות מיקרוסקופי אלקטרוני סריקת הילוכים

Samples fully embedded in liquid can be studied at a nanoscale spatial resolution with Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) using a ...

Microfluidic Imaging Flow Cytometry by Asymmetric-detection Time-stretch Optical Microscopy (ATOM)

Microfluidic Imaging Flow Cytometry by Asymmetric-detection Time-stretch Optical Microscopy ATOM

Microfluidic דימות זרימת cytometry ידי אסימטרית איתור זמן למתוח אופטי מיקרוסקופית (ATOM)

Scaling the number of measurable parameters, which allows for multidimensional data analysis and thus higher-confidence statistical results, has been the ...

Nerve Stem Cell Differentiation by a One-step Cold Atmospheric Plasma Treatment In Vitro

Nerve Stem Cell Differentiation by a One-step Cold Atmospheric Plasma Treatment In Vitro

בידול תאי עצב באמצעות צעד אחד קר פלזמה אטמוספרי טיפול במבחנה

As the development of physical plasma technology, cold atmospheric plasmas (CAPs) have been widely investigated in decontamination, cancer treatment, ...

Drawing and Hydrophobicity-patterning Long Polydimethylsiloxane Silicone Filaments

ציור, Hydrophobicity-המתבנת הרבה חוטים Polydimethylsiloxane סיליקון

Polydimethylsiloxane (PDMS) silicone is a versatile polymer that cannot readily be formed into long filaments. Traditional spinning methods fail because ...

Fabricating van der Waals Heterostructures with Precise Rotational Alignment

בדיית ואן דר ואלס הטרובנים עם יישור סיבוב מדויק

In this work we describe a technique for creating new crystals (van der Waals heterostructures) by stacking distinct ultrathin layered 2D materials. We ...

Fabrication of Nanoheight Channels Incorporating Surface Acoustic Wave Actuation via Lithium Niobate for Acoustic Nanofluidics

הייצור של ערוצי ננו גובה שילוב הופעה גל אקוסטי המשטח באמצעות ליתיום Niobate אקוסטית הננו לוקדיה

Controlled nanoscale manipulation of fluids is known to be exceptionally difficult due to the dominance of surface and viscous forces. Megahertz-order ...