Los chips de microfluidos controlado con matrices elastoméricas microválvula

Summary

Nos demuestran los protocolos de fabricación y automatización de elastómero de polidimetilsiloxano (PDMS) basado en matrices microválvula que no necesitan energía extra para cerrar y cuentan con photolithographically define volúmenes precisos. Un paralelo subnanoliter volumen de mezclador y un sistema integrado de perfusión de microfluidos se presentan.

Abstract

Miniaturizados sistemas de microfluidos ofrecer soluciones sencillas y eficaces de bajo costo en el punto de atención de diagnóstico y de alto rendimiento ensayos biomédicos. Control de flujo robusto y preciso volúmenes de fluidos son dos requisitos fundamentales para estas aplicaciones. Hemos desarrollado los chips de microfluidos con elastómero de polidimetilsiloxano (PDMS) arrays microválvula que: 1) necesidad de ninguna fuente de energía adicional para cerrar el trazado fluido, por lo tanto, el dispositivo de carga es muy portátil, y 2) permitir microfabricating profundas (hasta 1 mm) canales con paredes laterales verticales y dando lugar a unas características muy precisas.

El PDMS microválvulas basada en dispositivos constan de tres capas: una capa de fluido que contiene las rutas de fluidos y microcámaras de diferentes tamaños, una capa de control que contiene los microcanales necesaria para accionar la vía de fluidos con microválvulas, y una membrana de PDMS media delgada que está enlazado con el control capa. Capa de fluidos y capas de control son realizadas por moldeo réplica de PDMS de SU-8 maestros fotosensible, y la delgada membrana de PDMS se hace al girar PDMS en altura especificada. La capa de control se une a la delgada membrana de PDMS después de la activación de oxígeno de ambos, y luego se ensamblan con la capa de fluido. El microválvulas están cerrados en reposo y se puede abrir mediante la aplicación de presión negativa (por ejemplo, el vacío de la casa). Microválvula cierre y la apertura son automatizados a través de las válvulas de solenoide controlado por programas informáticos.

Este sentido, demuestran dos microválvula basada en los chips de microfluidos para dos aplicaciones diferentes. El primer chip permite almacenar y mezcla precisa sub-nanolitros volúmenes de las soluciones acuosas en diferentes proporciones de mezcla. El segundo chip permite controlados por el ordenador de perfusión de los cultivos celulares de microfluidos.

Los dispositivos son fáciles de fabricar y sencillo de controlar. Debido a la biocompatibilidad de PDMS, estos microchips podría tener amplias aplicaciones en miniatura ensayos de diagnóstico, así como estudios básicos de biología celular.

Protocol

El diseño de dispositivos de microfluidos con CorelDraw o AutoCAD Principio de PDMS microválvulas dispositivos basados ​​en: Los dispositivos constan de tres capas: una capa de fluido que contiene microcámaras de diferentes tamaños, una "capa de control" que contiene los microcanales necesaria para accionar la vía de fluidos con microválvulas, y una membrana de PDMS media delgada que está obligado a la capa de control. En reposo, debido a la aceptación y …

Discussion

Las principales ventajas de nuestro diseño microválvula:

1. Ninguna fuente de energía adicional es necesaria para cerrar el trazado fluido, por lo tanto, el dispositivo de carga es muy portátil, y
2. El dispositivo puede ser construido por réplicas de PDMS photolithographically con estampado de SU-8 moldes, lo que permite microfabricating profundas (hasta 1 mm) de canales con paredes laterales verticales (es decir, la altura de las características se puede especificar independientemente de su anchura) y que resulta en…

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