Chips microfluídicos controlados com Arrays microválvula elastoméricos

Summary

Demonstramos protocolos para a fabricação e automação elastomérico polidimetilsiloxano (PDMS) com base em matrizes de microválvula que não precisam de energia extra para fechar e apresentam photolithographically definido volumes precisos. Um misturador subnanoliter volume paralelo e um sistema de perfusão integrado microfluídicos são apresentados.

Abstract

Miniaturizados sistemas microfluídicos fornecer soluções simples e eficazes de baixo custo point-of-care diagnóstico e de alto rendimento ensaios biomédicos. Controle de fluxo robusto e preciso volumes fluídico dois requisitos, essenciais para essas aplicações. Nós desenvolvemos chips microfluídicos com elastomérico PDMS (polidimetilsiloxano) matrizes microválvula que: 1) não necessitam de fonte de energia extra para fechar o caminho fluídico, portanto, o dispositivo de carga é altamente portátil e 2) permitir microfabricating profundas (até 1 mm) canais com paredes laterais verticais e resultando em características muito precisas.

O PDMS microválvulas dispositivos baseados composto por três camadas: uma camada fluídica contendo caminhos fluídico e microchambers de vários tamanhos, uma camada de controle contendo os microcanais necessário accionar o caminho fluídico com microválvulas, e um meio de membranas PDMS fino que é vinculado ao controle camada. Camada fluídica e camadas de controle são feitos por moldagem réplica de PDMS de SU-8 mestres fotorresiste, ea membrana PDMS fino é feito girando PDMS em alturas especificadas. A camada de controle é ligada à membrana fina PDMS após a ativação de oxigênio de ambos, e, em seguida, montados com a camada fluídica. O microválvulas são fechados em repouso e pode ser aberto através da aplicação de pressão negativa (por exemplo, o vácuo casa). Microválvula fechamento e abertura são automatizados através de válvulas solenóides controlados por software de computador.

Aqui, demonstramos dois microválvula baseado em chips microfluídicos para duas aplicações diferentes. O primeiro chip permite armazenar e mistura precisa sub-nanolitros volumes de soluções aquosas em vários índices de mistura. O segundo chip permite controlado por computador perfusão de culturas de células microfluídicos.

Os dispositivos são fáceis de fabricar e simples de controlar. Devido à biocompatibilidade do PDMS, estes microchips poderia ter amplas aplicações na miniaturizados ensaios de diagnóstico, bem como estudos de biologia básica da célula.

Protocol

Projeto de dispositivos microfluídicos usando CorelDraw ou o software AutoCAD Princípio da PDMS microválvulas dispositivos baseados: Os dispositivos consistem em três camadas: uma camada fluídica contendo microchambers de vários tamanhos, uma "camada de controle", contendo os microcanais necessário accionar o caminho fluídico com microválvulas, e um meio de membranas PDMS fina que é obrigado para a camada de controle. Em repouso, devido ao cumprimento e hid…

Discussion

Principais vantagens de nosso projeto microválvula:

1. Nenhuma fonte de energia extra é necessário para fechar o caminho fluídico, portanto, o dispositivo de carga é altamente portátil e
2. O dispositivo pode ser construído por réplicas de PDMS photolithographically com estampas SU-8 moldes, permitindo microfabricating profundas (até 1 mm) canais com paredes laterais verticais (ou seja, a altura de os recursos podem ser especificados independentemente de sua largura) e resultando em muito características precisas….

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