Name: rapid fabrication of custom microfluidic devices for research and educational applications
Uploaded: 2019-11-20T13:00:00
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이 원고의 작품은 국립 과학 재단 (NSF)에 의해 부분적으로 지원되었다 (그랜트 번호. CBET-1553826) (및 관련 ROA 보충) 및 건강의 국가 학회 (NIH) (그랜트 번호. R35GM124935) J.Z.에, 그리고 F.O에 노틀담 멜코르 방문 학부 기금. 포유류 세포와 배양 프로토콜을 제공한 제나 Sjoerdsma와 바사르 빌기세르에게 감사드리며, 파비오 사코는 보조 수치를 지원해 주실 수 있습니다.

1. 디자인
<ol><li>장치에 대한 응용 프로그램을 식별하고 필요한 채널/챔버 구성 요소를 나열합니다. 참고: 모든 장치에는 입력 및 출력 채널이 필요합니다. 현미경 검사법에 사용되는 장치는 이미징 챔버가 필요합니다. 더 복잡한 장치는 여러 층으로 배치 된 채널과 챔버가 필요합니다.</li>
	<li>먼저 각 레이어를 직접 그리면서 장치의 기능이 레이어의 중첩에 의해 영향을 받는 방식을 고려합니?...

<ol>
	<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 Materials Science. 28 (1), 153-184 (1998).</li><li>Beebe, D. J., Mensing, G. A., Walker, 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=Physics+and+Applications+of+Microfluidics+in+Biology.">Physics and Applications of Microfluidics in Biology.</a> Annual Review of Biomedical Engineering. 4 (1), 261-286 (2002).</li><li>Whitesides, G. M., Ostuni, E., Takayama, S., Jiang, X., Ingber, D. E. <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+in+Biology+and+Biochemistry.">Soft Lithography in Biology and Biochemistry.</a> Annual Review of Biomedical Engineering. 3 (1), 335-373 (2001).</li><li>Sackmann, E. K., Fulton, A. L., Beebe, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+present+and+future+role+of+microfluidics+in+biomedical+research.">The present and future role of microfluidics in biomedical research.</a> Nature. 507 (7491), 181-189 (2014).</li><li>Berthier, E., Young, E. W. K., Beebe, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineers+are+from+PDMS-land,+Biologists+are+from+Polystyrenia.">Engineers are from PDMS-land, Biologists are from Polystyrenia.</a> Lab on a Chip. 12 (7), 1224 (2012).</li><li>Zhang, B., Korolj, A., Lai, B. F. L., Radisic, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+organ-on-a-chip+engineering.">Advances in organ-on-a-chip engineering.</a> Nature Reviews Materials. 3 (8), 257-278 (2018).</li><li>Bartholomeusz, D. A., Boutte, R. W., Andrade, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Xurography:+rapid+prototyping+of+microstructures+using+a+cutting+plotter.">Xurography: rapid prototyping of microstructures using a cutting plotter.</a> Journal of Microelectromechanical Systems. 14 (6), 1364-1374 (2005).</li><li>Mart&#237;nez-Hern&#225;ndez, K. J., Rovira-Figueroa, N. D., Ontiveros, 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> Implementation and Assessment of Student-Made Microfluidic Devices in the General Chemistry Laboratory. , (2016).</li><li>Levis, M., 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=Microfluidics+on+the+fly:+Inexpensive+rapid+fabrication+of+thermally+laminated+microfluidic+devices+for+live+imaging+and+multimodal+perturbations+of+multicellular+systems.">Microfluidics on the fly: Inexpensive rapid fabrication of thermally laminated microfluidic devices for live imaging and multimodal perturbations of multicellular systems.</a> Biomicrofluidics. 13 (2), 024111 (2019).</li><li>Subramaniam, A., Sethuraman, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chapter+18+-+Biomedical+Applications+of+Nondegradable+Polymers.">Chapter 18 - Biomedical Applications of Nondegradable Polymers.</a> Natural and Synthetic Biomedical Polymers. , 301-308 (2014).</li><li>Yuen, P. K., Goral, V. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-cost+rapid+prototyping+of+flexible+microfluidic+devices+using+a+desktop+digital+craft+cutter.">Low-cost rapid prototyping of flexible microfluidic devices using a desktop digital craft cutter.</a> Lab Chip. 10 (3), 384-387 (2010).</li><li>Oya, 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=Surface+Characteristics+of+Polyethylene+Terephthalate+(PET)+Film+Exposed+to+Active+Oxygen+Species+Generated+via+Ultraviolet+(UV)+Lights+Irradiation+in+High+and+Low+Humidity+Conditions.">Surface Characteristics of Polyethylene Terephthalate (PET) Film Exposed to Active Oxygen Species Generated via Ultraviolet (UV) Lights Irradiation in High and Low Humidity Conditions.</a> Journal of Photopolymer Science and Technology. 27 (3), 409-414 (2014).</li><li>Narciso, C. E., Contento, N. M., Storey, T. J., Hoelzle, D. J., Zartman, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Release+of+Applied+Mechanical+Loading+Stimulates+Intercellular+Calcium+Waves+in+Drosophila+Wing+Discs.">Release of Applied Mechanical Loading Stimulates Intercellular Calcium Waves in Drosophila Wing Discs.</a> Biophysical Journal. 113 (2), 491-501 (2017).</li><li>Suh, Y. K., Kang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Review+on+Mixing+in+Microfluidics.">A Review on Mixing in Microfluidics.</a> Micromachines. 1 (3), 82-111 (2010).</li><li>Jahn, A., Vreeland, W. N., Gaitan, M., Locascio, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+Vesicle+Self-Assembly+in+Microfluidic+Channels+with+Hydrodynamic+Focusing.">Controlled Vesicle Self-Assembly in Microfluidic Channels with Hydrodynamic Focusing.</a> Journal of the American Chemical Society. 126 (9), 2674-2675 (2004).</li><li>Weibel, D., Whitesides, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+microfluidics+in+chemical+biology.">Applications of microfluidics in chemical biology.</a> Current Opinion in Chemical Biology. 10 (6), 584-591 (2006).</li><li>Chen, X., Li, T., Shen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CO2+Laser+Ablation+of+Microchannel+on+PMMA+Substrate+for+Effective+Fabrication+of+Microfluidic+Chips.">CO2 Laser Ablation of Microchannel on PMMA Substrate for Effective Fabrication of Microfluidic Chips.</a> International Polymer Processing. 31 (2), 233-238 (2016).</li><li>Chen, X., Shen, J., Zhou, 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+fabrication+of+a+four-layer+PMMA-based+microfluidic+chip+using+CO2-laser+micromachining+and+thermal+bonding.">Rapid fabrication of a four-layer PMMA-based microfluidic chip using CO2-laser micromachining and thermal bonding.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 26 (10), 107001 (2016).</li></ol>

미세 유체는 전 세계 실험실의 도구 상자에 점점 더 존재하지만, 채택의 속도는 긍정적 인 영향에 대한 잠재력을 감안할 때 실망하고있다16. 미세 유체 장치 제조의 저렴한 비용과 높은 효율성은 평균 연구 실험실에서이 기술의 채택을 가속화하는 데 필수적입니다. 여기서 설명하는 방법은 여러 필름 레이어를 사용하여 석판화 방법에 필요한 시간과 비용의 일부만으로 2차원 및 3...

미세 유체학적 은 마이크로 리터 (1 x 10-6 L)에서 피콜리터 (1 x 10-12 L)에 이르는 부피를 가진 작은 규모로 유체 제어를 가능하게합니다. 이러한 제어는 마이크로프로세서 산업에서 차용한 마이크로 제조 기술의 적용으로 인해 부분적으로 가능해졌습니다1. 채널 과 챔버의 마이크로 크기의 네트워크의 사용은 사용자가 작은 차원의 독특한 물리적 현상특성을 활용할 수 있습니다. 예를 들어 마이크로미터 눈금에서 점성력이 관성력을 지배하는 층류를 사용하여 유체를 조작할 수 있습니다. 그 결과, 확산 수송은 미세 유체학의 두드러진 특징이 되고, 정량적이고 실험적으로 연구될 수 있다. 이러한 시스템은 Fick의 법칙, 브라운 운동 이론, 열 방정식 및/또는 유체 역학 및 운송 현상 분야에서 중요한 파생되는 Navier-Stokes 방정식을 사용하여 적절하게 이해할 수 있습니다2.
생물과학의 많은 그룹이 현미경 수준에서 복잡한 시스템을 연구하기 때문에, 원래 미세 유체 장치가 생물학2,3의연구 응용 프로그램에 즉각적이고 중요한 영향을 미칠 것이라고 생각되었다. 이것은 막에 걸쳐 또는 세포 내의 작은 분자의 수송에 있는 지배적인 확산 때문이고, 세포와 미생물의 치수는 서브 밀리미터 시스템 및 장치에 대한 이상적인 일치입니다. 따라서, 세포와 분자 실험이 수행되는 방식을 향상시키기위한 상당한 잠재력이 있었다. 그러나 생물학자에 의한 미세 유체 기술의 광범위한 채택은 기대에 뒤쳐졌습니다4. 기술 이전이 부족한 간단한 이유는 엔지니어와 생물학자를 분리하는 징계 경계일 수 있습니다. 맞춤형 장치 설계 및 제작은 대부분의 생물학적 연구 그룹의 기능 밖에 남아 있어 외부 전문 지식과 시설에 의존하게 되었습니다. 잠재적인 응용 프로그램, 비용 및 설계 반복에 필요한 시간에 대한 친숙함이 부족한 것도 새로운 채택자에게 중요한 장애물입니다. 이러한 장벽은 혁신을 방해하고 생물 과학의 과제를 해결하기 위해 미세 유체학의 광범위한 적용을 방지하는 효과가 있었을 가능성이 높습니다.
한 가지 예: 1990년대 후반부터 소프트 포토리소그래피는 미세 유체 장치의 제조를 위한 선택 방법이었습니다. PDMS(폴리디메틸실록산, 실리콘계 유기 중합체)는 투명성, 변형성 및 생체 적합성5와같은 물리적 특성 때문에 널리 사용되는 재료이다. 이 기술은 이 플랫폼6에서지속적으로 개발되고 있는 랩 온 어 칩 및 오르간 온 칩 장치로 큰 성공을 거두었습니다. 그러나 이러한 기술을 연구하는 대부분의 그룹은 엔지니어링 부서에서 발견되거나 그들과 강한 유대관계를 맺고있습니다 4. 리소그래피는 일반적으로 금형 및 특수 접합 장비의 제조를위한 클린 룸이 필요합니다. 많은 그룹의 경우, 특히 반복적인 설계 수정이 필요한 경우 자본 비용과 리드 타임으로 인해 표준 PDMS 장치가 이상적이지 않습니다. 또한, 이 기술은 일반 생물학자와 전문 공학 실험실에 액세스하지 않고 학생들에게 주로 액세스 할 수 없습니다. 미세 유체 장치가 널리 채택되려면 생물학자가 일반적으로 사용하는 재료의 일부 품질을 모방해야한다고 제안되었습니다. 예를 들어, 세포 배양 및 바이오아세이에 사용되는 폴리스티렌은 저렴하고 일회용이며 대량 생산에 적합합니다. 대조적으로, PDMS 기반 미세 유체학의 산업 제조는 기계적 부드러움, 표면 처리 불안정성 및 가스 투과성5로 인해 실현되지 않았습니다. 이러한 한계와 "사내"로 구축된 맞춤형 장치를 사용하여 기술적 과제를 해결하는 것을 목표로, 우리는 xurography7,8,9프로토콜 및 열 라미네이션을 활용하는 대체 방법을 설명합니다. 이 방법은 적은 자본과 시간 투자로 채택 될 수있다.
PETL은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 사용하여 제조되고, 열접착제 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA)로 코팅된다. 두 재료는 소비자 제품에 널리 사용되며 생체 적합성이며 최소한의 비용으로 쉽게 사용할 수있습니다 10. PET /EVA 필름은 라미네이팅 파우치 또는 롤의 형태로 얻을 수 있습니다. 취미 또는 공예 상점에서 흔하게 발견되는 컴퓨터 제어 크래프트 커터를 사용하여, 채널은 장치의 아키텍처를 정의하기 위해 단일 필름 시트에서절단된다 11. 그런 다음 채널은 (사무실) 열 라미네이터(그림1A)를사용하여 접합되는 추가 필름(또는 유리) 층을 적용하여 밀봉된다. 채널에 쉽게 접근할 수 있도록 천형, 자체 접착성 비닐 범퍼가 추가됩니다. 제작 시간은 5분에서 15분사이로, 신속한 설계 반복이 가능합니다. PETL을 만드는 데 사용되는 모든 장비와 재료는 상업적으로 접근 가능하고 저렴합니다 ($350 USD 시작 비용, 리소그래피용 USD의 수천 달러에 비해). 따라서 PETL은 기존의 미세 유체학적 특성에 의해 야기되는 두 가지 주요 문제에 대한 새로운 솔루션을 제공합니다: 경제성 및 시간 효율성(보충 표 1, 2의PDMS/PETL 비교 참조).
연구자에게 자신의 장치를 설계하고 제작할 수 있는 기회를 제공할 뿐만 아니라, PETL은 사용하기 쉽고 직관적이기 때문에 교실에서 쉽게 채택할 수 있습니다. PETL은 고등학교 및 대학 교육 과정이 포함 될 수 있습니다8,그들은 더 나은 확산, 층류, 마이크로 믹싱, 나노 입자 합성, 그라데이션 형성 및 화학 변균과 같은 물리적, 화학적 및 생물학적 개념을 이해하는 데 사용되는 곳.
이 작업에서는 서로 다른 수준의 복잡성을 가진 모델 PETLs 칩의 제작에 대한 전반적인 워크플로우를 설명합니다. 첫 번째 장치는 작은 챔버에서 세포와 미세 장기의 이미징을 용이하게하는 데 사용됩니다. 두 번째, 더 복잡한 장치는 여러 층과 재료로 구성되어 있으며, 메카노생물학9의연구에 사용된다. 마지막으로, 우리는 교육 목적을 위해 여러 유체 역학 개념 (유체 역학 초점, 층류 흐름, 확산 수송 및 마이크로 믹싱)을 표시하는 장치를 구축했습니다. 여기에 제시된 워크플로우 및 장치 설계는 연구 및 강의실 설정 모두에서 다양한 목적에 맞게 쉽게 조정할 수 있습니다.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Biopsy punch (1mm)</td>
			<td>Miltex</td>
			<td>33-31AA</td>
			<td>Optional, replaces rotary tool set up</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blunt needles</td>
			<td>Janel, Inc.</td>
			<td>JEN JG18-0.5X-90</td>
			<td>Remove plastic and attach to Tygon tubing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coverslips</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td>24 x 60 mm are preferred</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cutting Mat and blades</td>
			<td>Silhouette America or Nicapa</td>
			<td>www.silhouetteamerica.com/shop/blades-and-mats</td>
			<td>Re-use/Disposables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Double-sided tape</td>
			<td>Scotch/3M</td>
			<td>667</td>
			<td>Small amounts, any width or brand</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PEEK tubing</td>
			<td>IDEX/any</td>
			<td>1581L</td>
			<td>Different configurations available. Consider using Tygon tubing intead, if not already using PEEK</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PET/EVA thermal laminate film</td>
			<td>Scotch/3M &#38; Transcendia</td>
			<td>TP3854-200,TP5854-100 &#38; transcendia.com/products/trans-kote-pet</td>
			<td>3 - 6 mil (mil = 1/1000 inch) laminating pouches or rolls.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PVC film - Cling Wrap</td>
			<td>Glad / Any</td>
			<td></td>
			<td>Food wrapping</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotary tool-drill</td>
			<td>Dremel/Any</td>
			<td>200-121 or other</td>
			<td>1/32 and 3/64&#34; drill bits from Dremel recommended</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber Roller</td>
			<td>Speedball</td>
			<td>4126</td>
			<td>To facilitate adhesion, any brand will work</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissors &#38; tweezers</td>
			<td>Any</td>
			<td>Fiskars-Inch-Titanium-Softgrip-Scissors |Cole-Parmer&#160;&#8211;# UX-07387-12</td>
			<td>Quality brands are recommended</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silhouette CAMEO Craft cutter</td>
			<td>Silhouette America</td>
			<td>www.silhouetteamerica.com/shop/cameo/SILHOUETTE-CAMEO-3-4T</td>
			<td>Preferred craft cutter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silhouette Studio software</td>
			<td>Silhouette America</td>
			<td>www.silhouetteamerica.com/software</td>
			<td>Controls the craft cutter and provides drawing tools (free download MAC and PC)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe Pump</td>
			<td>Harvard Apparatus or New Era</td>
			<td>70-4504 or NE-300</td>
			<td>Pumps are ideal, pipettes or burettes can be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringes</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td>1-3mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermal laminator</td>
			<td>Scotch/3M</td>
			<td>TL906</td>
			<td>Standard home/office model</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tygon tubing (E-3603)</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>EW-06407-70</td>
			<td>Use with blunt needle tips</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vinyl furniture bumpers</td>
			<td>DerBlue/3M/ Everbilt</td>
			<td>Clear, self-adhesive (6 x 2 mm and 8 x 3 mm)</td>
			<td>Round bumpers are recommended</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

rapid fabrication of custom microfluidic devices for research and educational applications

미세 유체 장치는 나노에서 서브 밀리미터 저울에 이르기까지 채널에서 유체, 입자, 세포, 마이크로 크기의 장기 또는 유기체의 조작을 허용합니다. 생물 과학에서이 기술의 사용의 급속 한 증가 연구 그룹의 광범위 한 범위에 액세스할 수 있는 방법에 대 한 필요성을 자극 했다. PDMS 본딩과 같은 현재 의 제조 표준에는 비용이 많이 들고 시간이 많이 소요되는 리소그래피 및 본딩 기술이 필요합니다. 가능한 대안은 쉽게 저렴하고 최소한의 전문 지식이 필요하며 설계의 신속한 반복을 허용하는 장비 및 재료의 사용입니다. 이 작품에서 우리는 저렴하고 제작하기 쉽고 미세 유체 공학 기술에 대한 다른 접근 법보다 생성 시간이 훨씬 적은 PET 라미네이트 (PETL)를 설계하고 생산하기위한 프로토콜을 설명합니다. 그들은 수로 및 기타 피처가 공예 커터를 사용하여 정의되는 열 결합 필름 시트로 구성되어 있습니다. PETL은 현장별 기술적 과제를 해결하는 동시에 채택에 대한 장애물을 획기적으로 줄입니다. 이 접근 법은 연구 및 교육 설정 모두에서 미세 유체 장치의 접근성을 용이하게하여 새로운 조사 방법에 대한 신뢰할 수있는 플랫폼을 제공합니다.

저렴한 비용과 신속한 반복 외에도 PETL 기술을 쉽게 사용자 지정하여 특정 문제를 해결할 수 있습니다. 먼저, 유리 커버슬립, 챔버 층, 채널 층 및 입구/출구 층으로 구성된 간단한 장치를 설명합니다(그림2). 이 장치는 일정한 흐름하에서 세포와 마이크로 장기의 이미징을 용이하게하도록 설계되었습니다. 배양 배지는 영양분과 가스 교환을 장려하기 위해 낮은 유량으로 보?...

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Rapid Fabrication of Custom Microfluidic Devices for Research and Educational Applications

여기에서 우리는 최소한의 재정적 및 시간 적 투자로 맞춤형 미세 유체 장치를 설계하고 제작하는 프로토콜을 제시합니다. 목표는 생물 의학 연구 실험실 및 교육 환경에서 미세 유체 기술의 채택을 용이하게하는 것입니다.

연구 및 교육 응용 프로그램을 위한 맞춤형 미세 유체 장치의 신속한 제조

Microfluidic devices allow for the manipulation of fluids, particles, cells, micro-sized organs or organisms in channels ranging from the nano to ...

미세 유체 칩을 만드는이 방법은 저렴하고 구현하기 쉽습니다. 모든 연구 실은 사내에서 이러한 미세 유체를 생산할 수 있습니다. 그리고 장치 설계는 몇 분 안에 반복 될 수 있습니다.이 기술의 주요 장점은 효율성입니다. 즉, 모든 실험실은 자체 맞춤형 미세 유체 장치를 사내 빠르고 쉽게 만들 수 있습니다. 장치의 각 레이어를 손으로 겹쳐낸 후 선과 셰이프를 그리는 소프트웨어를 사용하여 컴퓨터의 레이어에 대한 최종 디자인을 그립니다.그려진 디자인의 화면 캡처를 얻고 각 레이어를 공예 커터 소프트웨어 프로그램으로 가져옵니다. 새 문서를 만들고 표시된 매트에 이미지 파일을 놓습니다. 디자인을 추적하려면 추적 아이콘을 선택하고 가져온 디자인을 완전히 선택합니다.추적 미리 보기 개요 옵션을 선택하고 노란색 추적이 디자인과 일치할 때까지 필요에 따라 임계값 및 배율 설정을 조정합니다. 추적 메뉴에서 추적을 선택합니다. 채널은 빨간색 윤곽선으로 표시됩니다.장치의 크기를 조정하려면 추적된 설계를 선택하고 소프트웨어에서 제공하는 그리드를 사용하여 채널 및 챔버의 너비와 길이를 변경합니다. 장치 내의 치수를 측정하기 위해 작은 선을 일시적으로 그릴 수 있습니다. 장치의 크기가 제대로 된 후 드로잉 도구를 사용하여 장치의 각 레이어에 동일한 모양과 크기의 사각형을 그립니다.다음으로 디자인의 입구와 콘센트 포트 위에 원을 그립니다. 그런 다음 원본과 원 모두 복사하여 붙여 넣습니다. 그리고 기본 장치에서 채널을 지웁울 수 있습니다.표시된 매트에서 절단할 모든 레이어를 정렬합니다. 장갑을 끼고 레이어를 자르려면 선호하는 두께의 PET-EVA 필름 한 개를 접착제 절단 매트에 놓습니다. 불투명한 접착제 쪽이 위를 향하고 플라스틱 반짝이는 면이 아래로 향하고 있습니다.매트에 필름을 평평하게 하여 갇혀 있을 수 있는 모든 공기를 제거합니다. 커터의 로드 매트를 클릭합니다. 보내기 탭을 열고 절삭 설정을 선택합니다.그런 다음 보내기를 클릭합니다. 절단용 재료를 정렬하려면 절단 매트를 깨끗한 표면 옆에 배치하고, 장치 내의 상하 위치에 따라 미세 유체 장치의 각 층을 깨끗한 표면으로 순서대로 전달하는 핀셋 또는 주걱 쌍을 사용합니다. 다음으로 양면 테이프를 3mm씩 자르고 아래층부터 시작하여 레이어를 하나씩 겹쳐냅니다.그런 다음 레이어 사이의 각 모서리에 작은 테이프 조각을 추가합니다. 모든 레이어가 배치된 경우 장치를 검사합니다. 각 레이어 사이에 는 하나 이상의 매트 EVA 측이 있어야 합니다.그리고 어떤 EVA도 노출되어서는 안됩니다. 라미네이터를 켠 후 장치를 라미네이트하려면 악기를 원하는 두께 설정으로 설정합니다. 그리고 적층 롤러를 통해 장치를 실행합니다.그런 다음 적층 장치를 복구합니다. 입구와 콘센트 포트를 만들려면 로터리 도구와 1/37 인치 드릴을 사용하여 가구 범퍼의 중앙을 통과하는 작은 구멍을 절단하십시오. 그런 다음 작은 핀셋을 사용하여 파편의 오리피스를 치웁울 수 있습니다.그리고 조심스럽게 장치의 입구 콘센트 포트와 범퍼를 정렬합니다. 완전히 조립된 장치를 테스트하려면 실험실 튜브를 사용하여 장치를 플라스틱 커넥터에 연결합니다. 그리고 적절한 솔루션으로 장치를 플러시합니다.이 장치를 이용하여, 세포 배양 배지는 이미징 중에 교환될 수 있어 이상적인 성장 조건의 유지를 허용하고, 화학 자극의 제어된 도입을 실시간으로 가능하게 한다. 이것은 또한 전 vibo 마이크로 장기의 화상 진찰에 대 한 사실이다. 페달 장치는 또한 성공적으로 Drosophila 마이크로 장기의 압축 테스트를 완료하는 데 사용되었습니다.제작의 용이성 때문에 페달 장치는 교육 환경에서도 사용할 수 있습니다. 예를 들어 시각적 유체 역학 초점 및 확산을 위해. 페달은 교실 시연이나 샘플의 정확한 환경 제어가 필요한 실험에 사용할 수 있습니다.예를 들어 약물 검사 또는 제한 하는 동안 치료를 도입. 페달 장치로 과일 파리에서 개발 날개 상상 디스크의 기계적 특성을 프로브, 우리는 조직 강성이 연구 된 발달 기간 동안 감소 것을 발견했다.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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연구

생체공학

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Microfluidic Fabrication of Polymeric and Biohybrid Fibers with Predesigned Size and Shape

미리 설계된 크기와 모양의 중합체 및 바이오 하이브리드 섬유의 미세 유체 제조

A &#8220;sheath&#8221; fluid passing through a microfluidic channel at low Reynolds number can be directed around another &#8220;core&#8221; stream and ...

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

Microtissue 안정화를위한 미세 유체 장치에서 레이어별로 층 콜라겐 증착

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

Fabrication of Mechanically Tunable and Bioactive Metal Scaffolds for Biomedical Applications

Biometal systems have been widely used for biomedical applications, in particular, as load-bearing materials. However, major challenges are high stiffness ...

Rapid Subtractive Patterning of Live Cell Layers with a Microfluidic Probe

미세 유동 프로브와 라이브 셀 레이어의 빠른 빼기 패터닝

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

판막 다층 미세 유체 장치에 대한 여러 단계의 변수 높이 포토 리소그래피

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

면역 측정법에 대한 3 차원 종이 기반 미세 유체 장치의 제작

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

Polydimethylsiloxane-polycarbonate Microfluidic Devices for Cell Migration Studies Under Perpendicular Chemical and Oxygen Gradients

셀 마이그레이션 연구에서 수직 화학 산소 그라디언트에 대한 폴리 디메틸 실록산 - 폴리 카보네이트 미세 유체 장치

This paper reports a microfluidic device made of polydimethylsiloxane (PDMS) with an embedded polycarbonate (PC) thin film to study cell migration under ...

Rapid Mix Preparation of Bioinspired Nanoscale Hydroxyapatite for Biomedical Applications

바이오 메디컬 응용 프로그램에 대한 Bioinspired 나노 수산화 인회석의 빠른 혼합 준비

Hydroxyapatite (HA) has been widely used as a medical ceramic due to its good biocompatibility and osteoconductivity. Recently there has been interest ...