Microfluidic चिप्स elastomeric Microvalve Arrays के साथ नियंत्रित

Summary

हम विनिर्माण और elastomeric polydimethylsiloxane (PDMS) आधारित microvalve arrays कि कोई अतिरिक्त ऊर्जा की जरूरत के करीब है और photolithographically परिभाषित सटीक मात्रा सुविधा के लिए स्वचालित प्रोटोकॉल प्रदर्शित करता है. एक समानांतर subnanoliter मात्रा मिश्रक और एक एकीकृत microfluidic छिड़काव प्रणाली प्रस्तुत कर रहे हैं.

Abstract

छोटी microfluidic सिस्टम कम कीमत बिंदु का ध्यान निदान और उच्च throughput बायोमेडिकल assays के लिए सरल और प्रभावी समाधान प्रदान करते हैं. मजबूत प्रवाह नियंत्रण और सटीक fluidic मात्रा अनुप्रयोगों के लिए इन दो महत्वपूर्ण आवश्यकताओं रहे हैं. हम microfluidic elastomeric polydimethylsiloxane (PDMS) microvalve सरणियों की विशेषता चिप्स विकसित किया है कि: 1) कोई अतिरिक्त ऊर्जा स्रोत की जरूरत fluidic पथ बंद है, इसलिए लोड डिवाइस उच्च पोर्टेबल है, और 2) गहरी चैनल (1 मिमी) microfabricating के लिए अनुमति खड़ी sidewalls के साथ और बहुत ही सटीक सुविधाओं में जिसके परिणामस्वरूप.

PDMS microvalves आधारित उपकरणों के तीन परतों से मिलकर एक fluidic परत युक्त विभिन्न आकार, एक नियंत्रण microvalves साथ fluidic पथ उकसाना आवश्यक microchannels युक्त परत, और एक मध्यम पतली PDMS झिल्ली है कि नियंत्रण करने के लिए बाध्य है fluidic पथ और microchambers: परत. Fluidic परत और नियंत्रण परतों PDMS की SU-8 photoresist स्वामी से प्रतिकृति मोल्डिंग द्वारा बनाई गई हैं, और पतली PDMS झिल्ली PDMS कताई द्वारा निर्दिष्ट ऊंचाई पर बना है. नियंत्रण परत ऑक्सीजन सक्रियण के बाद दोनों की पतली PDMS झिल्ली को बंधुआ है, और तो fluidic परत के साथ इकट्ठे. microvalves आराम में बंद हो जाती हैं और नकारात्मक दबाव (जैसे, घर निर्वात) लागू करने के द्वारा खोला जा सकता है है. Microvalve बंद और खोलने कंप्यूटर सॉफ्टवेयर द्वारा नियंत्रित solenoid वाल्व के माध्यम से स्वचालित रहे हैं.

यहाँ, हम दो अलग अलग अनुप्रयोगों के लिए दो microvalve आधारित चिप्स microfluidic प्रदर्शित करता है. पहली चिप भंडारण और मिश्रण विभिन्न मिश्रण अनुपात में जलीय समाधान के सटीक उप nanoliter मात्रा के लिए अनुमति देता है. दूसरा चिप कंप्यूटर नियंत्रित microfluidic सेल संस्कृतियों के छिड़काव के लिए अनुमति देता है.

उपकरणों को बनाना आसान है और सरल नियंत्रित करने के लिए कर रहे हैं. PDMS के biocompatibility के कारण, इन माइक्रोचिप्स छोटी निदान के रूप में के रूप में अच्छी तरह assays बुनियादी कोशिका जीव विज्ञान के अध्ययन में एक व्यापक आवेदन कर सकते हैं.

Protocol

Microfluidic युक्ति CorelDraw या AutoCAD सॉफ्टवेयर का उपयोग कर डिजाइन सिद्धांत: PDMS microvalves आधारित उपकरणों के उपकरणों के तीन परतों से मिलकर बनता है: एक fluidic विभिन्न आकार, एक "नियंत्रण परत" microvalves साथ fluidic पथ उकसान…

Discussion

हमारे microvalve डिजाइन के मुख्य लाभ:

1. कोई अतिरिक्त ऊर्जा स्रोत fluidic पथ को बंद करने के लिए आवश्यक है, इसलिए लोड डिवाइस उच्च पोर्टेबल है, और
2. डिवाइस photolithographically नमूनों SU-8 नए नए साँचे से PDMS प्रतिकृतियां द्वारा बनाया जा स…

Materials

Material Name	Type	Company	Catalogue Number	Comment
Clean silicon wafers	Supplies	Silicon Sense Inc.	3P0110TEST	3-inch diameter, P/Boron
“Master” wafers containing SU-8 patterns	Supplies			Fabricated in house using standard photolithography procedures
Desiccators (2)	Equipment	VWR	24987-048	One for silanization, one for PDMS de-bubbling.
Balance	Equipment	OHAUS Corp.	SC6010
Oven	Equipment	Sheldon Mfg. Inc.	1330GM
MiniVortexer	Equipment	VWR	58816-121
Spinner	Equipment	Headway Research Inc.	PWM32
Plasma etcher	Equipment	Plasmatic Systems Inc.	Plasma Preen II-973
Hot Plate	Equipment	Torre Pines Scientific	HP30A
Stereoscope	Microscope	Nikon	TMZ1500
CCD camera	Equipment	Diagnostic Instruments	SPOT RT
Solenoid valves	Equipment	Lee Company	LHDA0511111H
Data acquisition board	Hardware	National Instruments	PCI 6025E, CB-50LP
LabView	Software	National Instruments	Version 8.0
Tridecafluoro-1,1,2,2,-tetrahydrooctyl)-1-trichlorosilane	Reagent	United Chemical Technologies	T2492	Silanization must be done in a chemical fume hood.
PDMS prepolymer and crosslinker	Reagent	Dow-Corning	Sylgard 184
Hexane	Reagent	EMD	HX0295-6
Color Dyes	Reagent	Spectrum Chemical Mfg. Corp.	FD&C 110, 135, 150	Blue #1, Yellow #5, Red #3.
3 ml disposable transfer pipets	Supplies	Fisher Scientific	13-711-20
Kimwipes	Supplies	Kimberly-Clark	34155
Weighing boats	Supplies	VWR	12577-027
Tongue depressor	Supplies	Fisher Scientific	11-700-555
P100 dishes	Supplies	Fisher Scientific	08-772E
Silicone tubing (1.14 mm inner diameter (I.D.))	Supplies	Cole-Palmer Instrument Co.	07625-30
Tygon tubing (O.D. 1/16 in; I.D. 1/32 in)	Supplies	Cole-Palmer Instrument Co.	06418-02
Duco Cement	Supplies	Devcon	6245
Razor blade	Tools	VWR	55411-050
Needles	Tools	Fisher Scientific	0053482 (25 Gauge)
#5 Forceps	Tools	Fine Science Tools	11251-20
50 ml centrifuge tube	Supplies	Fisher Scientific	05-526B
Seal wrap film	Supplies	AEP Industries Inc.	0153877
1.5 ml microcentrifuge tubes	Supplies	Fisher Scientific	05-406-16
15 ml centrifuge tubes	Supplies	BD Falcon	352097
Purple nitrile power-free gloves	Supplies	VWR	40101-348
1.2 mm Harris biopsy punch	Tools	Ted Pella, Inc.	15074