Name: rapid fabrication of custom microfluidic devices for research and educational applications
Uploaded: 2019-11-20T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Rapid Fabrication of Custom Microfluidic Devices for Research and Educational Applications at JoVE.com

Bu el yazmasındaki çalışmalar kısmen Ulusal Bilim Vakfı (NSF) (Grant No. CBET-1553826) (ve ilgili ROA eki) ve Ulusal Sağlık Enstitüleri (NIH) (Grant No. R35GM124935) J.Z.'ye ve Notre Dame Melchor'dan F.O.'ya Fakülte fonunu ziyaret etti. Jenna Sjoerdsma ve Başar Bilgiçer'e memeli hücreleri ve kültür protokolleri ve Fabio Sacco'ya ek rakamlarla desteklerinden dolayı teşekkür ederiz.

1. Tasarım
<ol><li>Aygıtlar için bir uygulama belirleyin ve gerekli olacak kanal/oda bileşenlerini listele. NOT: Tüm aygıtlar giriş ve çıkış kanalları gerektirir. Mikroskopiiçin kullanılan cihazlar için bir görüntüleme odası gerekir. Daha karmaşık aygıtlar, birden fazla katmanda yer alan kanallar ve bölmeler gerektirir.</li>
	<li>Aygıtın işlevselliğinin katmanların üst konumundan nasıl etkilendiğini göz önünde bulundurarak her katmanı elle çizerek başlayın.</li>
	<li>Çizgiler v...

<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>

Mikroakışkanlar giderek dünya çapında laboratuvarların alet kutusunda mevcut iken, benimsenme hızı hayal kırıklığı olmuştur, olumlu etkisi için potansiyel göz önüne alındığında16. Mikroakışkan cihaz imalatının düşük maliyeti ve yüksek verimi, ortalama bir araştırma laboratuvarında bu teknolojinin benimsenmesini hızlandırmak için gereklidir. Burada açıklanan yöntem, litografik yöntemlerin gerektirdiği zaman ve maliyetin çok altında iki ve üç boyutlu ayg?...

Mikroakışkanlar, mikrolitrelerden (1 x 10-6 L) pikolitreye (1 x 10-12 L) kadar değişen hacimlerle küçük ölçeklerde sıvı kontrolü sağlar. Bu kontrol kısmen mikroişlemciendüstrisindenödünç alınan mikrofabrikasyon tekniklerinin uygulanması ile mümkün olmuştur. Kanalların ve odaların mikro boyutlu ağlarının kullanılması, kullanıcının küçük boyutların karakteristik belirgin fiziksel olaylarından yararlanmasını sağlar. Örneğin, mikrometre ölçeğinde, sıvılar, viskoz kuvvetlerin atalet kuvvetlerine hakim olduğu laminar akış kullanılarak manipüle edilebilir. Sonuç olarak, diffüzif taşıma mikroakışkanların belirgin özelliği haline gelir ve nicel ve deneysel olarak incelenebilir. Bu sistemler düzgün Fick yasaları, Brownhareket teorisi, ısı denklemi ve / veya navier-Stokes denklemleri, hangi akışkanlar mekaniği ve ulaşım olayları2alanlarında önemli türevleri kullanılarak anlaşılabilir .
Biyolojik bilimlerdeki birçok grup mikroskobik düzeyde karmaşık sistemleri incelediği için, başlangıçta mikroakışkan cihazların biyoloji2,3'tekiaraştırma uygulamaları üzerinde ani ve önemli bir etkisi olacağı düşünüldü. Bunun nedeni, küçük moleküllerin membranlar arasında veya bir hücre içinde taşınmasında baskın olan difüzyondur ve hücre ve mikroorganizmaların boyutları milimetre-altı sistemler ve cihazlar için ideal bir uyum sağlar. Bu nedenle, hücresel ve moleküler deneylerin yapılma biçimini geliştirmek için önemli bir potansiyel vardı. Ancak, biyologlar tarafından mikroakışkan teknolojilerin geniş benimsenmesi beklentilerin gerisinde kalmıştır4. Teknoloji transferinin olmamasının basit bir nedeni, mühendisleri ve biyologları birbirinden ayıran disiplin sınırları olabilir. Özel cihaz tasarımı ve imalatı, çoğu biyolojik araştırma grubundaki yeteneklerin hemen dışında kalarak onları dış uzmanlık ve tesislere bağımlı hale getirmektedir. Potansiyel uygulamalar, maliyet ve tasarım yineleme için gerekli zaman aşinalık eksikliği de yeni benimseyenler için önemli engellerdir. Bu engellerin yeniliği bozan ve biyolojik bilimlerdeki zorlukları ele almak için mikroakışkanların yaygın olarak uygulanmasını önleme etkisi ne kadar büyük tür.
Bir örnek: 1990'ların sonundan beri yumuşak fotolitografi mikroakışkan cihazların üretimi için tercih edilen yöntem olmuştur. PDMS (polidimethylsiloxane, silikon bazlı organik polimer) şeffaflık, deforme edilebilirlik ve biyouyumluluk 5 gibi fizikselözellikleri nedeniyle yaygın olarak kullanılan bir malzemedir. Bu teknik, bu platformda sürekli olarak geliştirilen lab-on-a-chip ve organ-on-a-chip cihazları ile büyük bir başarı elde etti6. Ancak bu teknolojiler üzerinde çalışan grupların çoğu mühendislik bölümlerinde bulunur veya onlarla güçlü bağları vardır4. Litografi genellikle kalıp ve özel yapıştırma ekipmanları imalatı için temiz odalar gerektirir. Birçok grup için bu, standart PDMS aygıtlarını, özellikle tekrarlanan tasarım değişiklikleri yapma ihtiyacı olduğunda, sermaye maliyetleri ve müşteri adayı zamanı nedeniyle idealden daha az hale getirir. Ayrıca, teknoloji çoğunlukla ortalama biyolog ve özel mühendislik laboratuvarları erişimi olmayan öğrenciler için erişilemez. Mikroakışkan cihazların yaygın olarak benimsenmesi için biyologlar tarafından yaygın olarak kullanılan malzemelerin bazı özelliklerini taklit etmeleri gerektiği ileri sürülmektedir. Örneğin, hücre kültürü ve biyoassays için kullanılan polistiren ucuz, tek kullanımlık ve seri üretim için münasip. Buna karşılık, PDMS tabanlı mikroakışkanların endüstriyel imalatı mekanik yumuşaklığı, yüzey işleme kararsızlığı ve gaz geçirgenliği nedeniyle hiçbir zaman gerçekleştirilmemiştir5. Bu sınırlamalar nedeniyle ve "şirket içinde" inşa edilmiş özelleştirilmiş cihazlar kullanarak teknik zorlukları çözme amacı ile, xurography7,8,9 protokolleri ve termal laminasyon kullanan alternatif bir yöntem açıklar. Bu yöntem az sermaye ve zaman yatırımı ile benimsenebilir.
PETLs polietilen tereftalat kullanılarak imal edilir (PET) film, termoadhesif etilen-vinil asetat ile kaplı (EVA). Her iki malzeme de tüketici ürünlerinde yaygın olarak kullanılır, biyouyumludur ve minimum maliyetle10'ahazırdır. PET/EVA filmi lamine poşet veya rulo şeklinde elde edilebilir. Genellikle hobisi veya zanaat mağazalarında bulunan bir bilgisayar kontrollü zanaat kesici kullanarak, kanallar cihazın mimarisi tanımlamak için tek bir film sayfası kesilir11. Kanallar daha sonra bir (ofis) termal laminatör(Şekil 1A)kullanılarak bağlanmış ek film (veya cam) katmanları uygulanarak mühürlenir. Kanallara erişimi kolaylaştırmak için delikli, kendinden yapışkanlı vinil tamponlar eklenir. Üretim süreleri 5 ila 15 dakika arasında değişir, bu da hızlı tasarım yinelemesine olanak tanır. PETL'lerin üretimi için kullanılan tüm ekipman ve malzemeler ticari olarak erişilebilir ve uygun fiyatlıdır (<350 USD başlangıç maliyeti, litografi için binlerce USD ile karşılaştırıldığında). Bu nedenle, PETLs konvansiyonel mikroakışkanlar tarafından ortaya çıkan iki ana sorunlara yeni bir çözüm sağlar: uygun fiyat ve zaman etkinliği (Ek Tablolar 1, 2PDMS / PETL karşılaştırma bakınız).
Araştırmacılara kendi cihazlarını tasarlama ve imal etme fırsatı sunmanın yanı sıra, PETL'ler kullanımı basit ve sezgisel oldukları için sınıfta kolayca benimsenebilir. PETLs lise ve üniversite müfredat8dahil edilebilir , öğrencilerin daha iyi fiziksel anlamalarına yardımcı olmak için kullanılan nerede, kimyasal ve biyolojik kavramları, difüzyon gibi, laminar akış, mikromiksleme, nanopartikül sentezi, degrade oluşumu ve kemotaksis.
Bu çalışmada, farklı karmaşıklık düzeylerine sahip model PETLs yongalarının imalatı için genel iş akışını gösteriyoruz. İlk cihaz küçük bir odada hücre ve mikro organların görüntülenmesi kolaylaştırmak için kullanılır. İkinci, daha karmaşık cihaz birkaç katman ve malzemeden oluşur ve mekanobiyoloji9araştırma için kullanılır. Son olarak, eğitim amaçlı çeşitli akışkandinamiği kavramları (hidrodinamik odaklama, laminar akış, diffusive transport ve micromixing) görüntüleyen bir cihaz inşa ettik. Burada sunulan iş akışı ve cihaz tasarımları, hem araştırma hem de sınıf ortamlarında çok çeşitli amaçlariçin kolayca uyarlanabilir.

<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

Mikroakışkan cihazlar, nanodan milimetre-altı ölçeklere kadar çeşitli kanallarda sıvıların, parçacıkların, hücrelerin, mikro boyutlu organların veya organizmaların manipülasyonuna olanak tanır. Biyolojik bilimlerde bu teknolojinin kullanımında hızlı bir artış araştırma gruplarının geniş bir yelpazede erişilebilir yöntemler için bir ihtiyaç yol açmıştır. PDMS yapıştırma gibi mevcut üretim standartları, pahalı ve zaman alıcı litografik ve yapıştırma teknikleri gerektirir. Uygun bir alternatif kolayca uygun fiyatlı ekipman ve malzemelerin kullanımı, en az uzmanlık gerektiren ve tasarımların hızlı yineleme için izin. Bu çalışmada, pet-laminatlar (PETLs), ucuz, üretimi kolay ve mikroakışkan teknolojisine diğer yaklaşımlara göre üretmek için önemli ölçüde daha az zaman tüketen mikroakışkan cihazların tasarımı ve üretimi için bir protokol açıklanmaktadır. Onlar termal bağlı film sayfaları oluşur, hangi kanallar ve diğer özellikleri bir zanaat kesici kullanılarak tanımlanır. PETL'ler alana özgü teknik sorunları çözerken, evlat edinmenin önündeki engelleri önemli ölçüde azaltır. Bu yaklaşım, mikroakışkan cihazların hem araştırma hem de eğitim ortamlarında erişilebilirliğini kolaylaştırarak yeni sorgulama yöntemleri için güvenilir bir platform sağlar.

Düşük maliyet ve hızlı yinelemeye ek olarak, PETL teknolojisi belirli zorlukları çözmek için kolayca özelleştirilebilir. İlk olarak, cam kapak, oda katmanı, kanal katmanı ve giriş/çıkış katmanından oluşan basit bir cihazı tanımlıyoruz (Şekil 2). Bu cihaz sürekli akış altında hücre ve mikro organların görüntülenmesi kolaylaştırmak için tasarlanmıştır. Kültür ortamı besin ve gaz alışverişini teşvik etmek için düşük akış oranlarıyla yenileni...

Watch this Scientific Journal Video about Rapid Fabrication of Custom Microfluidic Devices for Research and Educational Applications at JoVE.com

Rapid Fabrication of Custom Microfluidic Devices for Research and Educational Applications

Burada en az finansal ve zaman yatırımı ile özel mikroakışkan cihazlar tasarlamak ve imal etmek için bir protokol salıyoruz. Amaç, biyomedikal araştırma laboratuvarlarında ve eğitim ortamlarında mikroakışkan teknolojilerin benimsenmesini kolaylaştırmaktır.

Araştırma ve Eğitim Uygulamaları için Özel Mikroakışkan Cihazların Hızlı İmalatı

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

Mikroakışkan yongaları yapmak için bu yöntem hem ucuz ve uygulamak için basittir. Herhangi bir araştırma laboratuarı bu mikroakışkanları şirket içinde üretebilir. Ve cihaz tasarımları birkaç dakika içinde yinelenebilir.Bu tekniğin en büyük avantajı verimliliğidir. Yani, herhangi bir laboratuvar kendi özel mikroakışkan cihazlar in-house hızlı ve kolay yapabilirsiniz. Aygıtın her katmanını elle katmanladıktan sonra, çizim çizgileri ve şekilleri sağlayan herhangi bir yazılım programı kullanarak bilgisayardaki katmanlar için son tasarımları çizin.Çizilmiş tasarımın ekran yakalamasını elde edin ve her katmanı Bir Craft Cutter Software Programına aktarın. Yeni bir belge oluşturun ve görüntü dosyasını görüntülenen paspasın üzerine bırakın. Tasarımı izlemek için izleme simgesini seçin ve tümalındığındaki tasarımları seçin.İzleme önizleme anahat seçeneğini seçin ve sarı izleme tasarımla eşleşene kadar eşik ve ölçek ayarlarını gerektiği gibi ayarlayın. İzleme menüsünden izleme seçeneğini belirleyin. Kanallar kırmızı kontur olarak gösterilir.Aygıtı boyutlandırmak için izlenen tasarımı seçin ve kanalların ve odaların genişliğini ve uzunluğunu değiştirmek için yazılım tarafından sağlanan ızgarayı kullanın. Aygıt içindeki boyutları ölçmek için geçici olarak küçük çizgiler çizilebilir. Aygıt düzgün boyutlandıktan sonra, aygıtın her katmanının üzerine aynı şekil ve boyutta bir kare çizmek için çizim aracını kullanın.Ardından, tasarımın giriş ve çıkış bağlantı noktalarının üzerine bir daire çizin. Sonra kopyalayın ve yapıştırın, hem orijinal ve çevreler. Ve kanalları altta yatan cihazdan sil.Görüntülenen paspasın üzerinde kesilecek tüm katmanları düzenleme. Katmanları kesmek için, eldiven giyerek, yapıştırıcı kesme paspas üzerine tercih edilen kalınlıkta tek bir PET-EVA film yerleştirin. Opak yapışkan tarafı yukarı bakacak şekilde, plastik parlak tarafı aşağı bakacak şekilde.Kapana kısılmış olabilecek tüm havayı kaldırarak filmi paspasa karşı düzleştirmek. Ve kesici üzerinde yük mat tıklayın. Gönder sekmesini açın ve bir kesme ayarı seçin.Ardından gönder'i tıklatın. Kesme için malzemeyi hizalamak için kesme paspasını temiz bir yüzeyin yanına yerleştirin ve mikroakışkan cihazın her tabakasını cihazdaki yukarıdan aşağıya konumlarına göre kesme paspasından temiz yüzeye aktarmak için bir çift cımbız veya spatula kullanın. Daha sonra, çift taraflı bir banttan üç kat 10 milimetrelik parçalar kesin ve alt katmandan başlayarak katmanları birer birer birer yerleştirin.Sonra katmanlar arasında her köşeye bant küçük bir parça ekleyerek. Tüm katmanlar yerleştirildiğinde, aygıtı inceleyin. Katmanların her biri arasında en az bir mat EVA tarafı olmalıdır.Ve hiçbir EVA açığa edilmemeli. Cihazı laminatör açtıktan sonra laminatörün lamine etmek için cihazı istenilen kalınlıkta ayarlayın. Ve cihazı laminasyon silindirlerinden geçirin.Sonra lamine cihazı kurtarın. Giriş ve çıkış bağlantı noktalarını oluşturmak için, bir mobilya tamponmerkezinden küçük bir delik kesmek için bir döner alet ve 1/37 inç matkap kullanın. Sonra, herhangi bir enkaz deliğini temizlemek için küçük cımbız kullanın.Tamponları cihazdaki giriş çıkış portlarıyla dikkatlice hizalayın. Tam olarak monte edilmiş cihazı test etmek için, cihazı plastik konektöre takmak için laboratuvar tüpünü kullanın. Ve cihazı uygun bir çözümle yıkayın.Bu cihaz kullanılarak, hücre kültürü ortamı görüntüleme sırasında değiştirilebilir, ideal büyüme koşullarının bakımı sağlayan, ve gerçek zamanlı olarak kimyasal uyaranların kontrollü giriş. Bu da ex vibo mikro organların görüntüleme için geçerlidir. Pedal cihazı da başarıyla Drosophila mikro organların sıkıştırma testi tamamlamak için kullanılmıştır.Üretim kolaylığı nedeniyle, pedal cihazları da eğitim ortamlarında kullanılabilir. Örneğin, görsel hidrodinamik odaklama ve difüzyon için. Pedallar sınıf gösterileri için veya numunenin hassas çevresel kontrolünü gerektiren deneyler için kullanılabilir.Bir ilacı test etmek veya sınırlandırırken bir tedaviyi tanıtmak gibi. Meyve sineklerinde gelişen kanat hayal diskinin mekanik özelliklerini araştırmak için pedal cihazı olarak kullanarak, incelenen gelişimdönemlerinde doku sertliğinin azaldığını gördük.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Simple Microfluidic Devices for in vivo Imaging of C. elegans, Drosophila and Zebrafish

Simple Microfluidic Devices for in vivo Imaging of C. elegans, Drosophila and Zebrafish

Için basit Mikroakışkan Cihazlar<em&gt; In vivo</emVe&gt; Görüntüleme<em&gt; C. elegans</em&gt;,<em&gt; Drosophila</em&gt; Ve Zebra balığı

Micro fabricated fluidic devices provide an accessible micro-environment for in vivo studies on small organisms. Simple fabrication processes are ...

Microfluidic Chip Fabrication and Method to Detect Influenza

Mikroakışkan Chip İmalat ve İnfluenza Algılama Yöntemi

Fast  and effective diagnostics play an important role in controlling infectious  disease by enabling effective patient management and treatment. Here, we ...

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

Önceden Tasarlanmış Boyut ve Şekle Sahip Polimerik ve Biyohidred Elyafların Mikroakışkan İmalatı

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 Sabitleme için mikroakışkan Cihazlar Katman-katman Kolajen Biriktirme

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

Biyomedikal Uygulamalar için Mekanik ayarlanabilir ve Biyoaktif Metal iskelelerinin Fabrikasyon

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

mikroakışkan Probe ile Canlı Hücre Katmanlar hızlı Subtractive Desenlendirme

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

Ventilli Katmanlı mikroakışkan Cihazlar için çok adımlı Değişken Yükseklik Fotolitografi

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

İmmüno için üç boyutlu Paper-based mikroakışkan Cihazlar İmalat

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

Hücre Göç Çalışmaları altında Dik Kimya ve Oksijen Gradyanların için polidimetilsiloksan-polikarbonat mikroakışkan Cihazlar

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

Biyomedikal Uygulamalar için Biyolojik Tabanlı Akıllı Nano Hidroksiapatit Rapid Mix Hazırlanması

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