Микрожидкостных фишки Контролируемые с массивами эластомерных Microvalve
Summary
Мы демонстрируем протоколов для производства и автоматизации эластомерных полидиметилсилоксан (PDMS)-основанной microvalve массивы, которые не нуждаются в дополнительной энергии, чтобы закрыть и функция photolithographically определены точные объемы. Параллельно subnanoliter объема смесителя и интегрированные системы микрожидкостных перфузии представлены.
Abstract
Миниатюрный микрожидкостных систем предоставляют простые и эффективные решения для недорогих точка-санитарной помощи диагностики и высокой пропускной биомедицинских анализов. Надежный контроль потока и точный жидкостный объемы двух важнейших требований для этих приложений. Мы разработали микрожидкостных чипов показывая эластомерных полидиметилсилоксан (PDMS) microvalve массивы, которые: 1) не требуют дополнительного источника энергии, чтобы закрыть жидкостный путь, поэтому загружается устройство портативное и 2) позволяют microfabricating глубокий (до 1 мм) каналы с вертикальными боковыми стенками и в результате очень точных характеристик.
PDMS microvalves основе устройства состоят из трех слоев: слой, содержащий жидкостный жидкостный путей и microchambers различных размеров, контроль слой, содержащий микроканалов необходимые для приведения в действие жидкостного путь с microvalves и среднего тонкая мембрана, PDMS, который связан с контролем слоя. Fluidic слой и управление слоями сделаны реплики формования PDMS от SU-8 мастеров фоторезиста, и тонкая мембрана PDMS производится спиннинг PDMS в определенные высоты. Уровень управления связан с тонкой мембраной PDMS после активации кислорода и другое, а затем в сборе с жидкостный слой. Microvalves закрыты в состоянии покоя и может быть открыто с применением отрицательного давления (например, дом вакуум). Microvalve закрытия и открытия автоматизированы через электромагнитные клапаны, управляемые компьютером программного обеспечения.
Здесь мы показываем два microvalve основе микрожидкостных чипов для двух различных приложений. Первый чип позволяет для хранения и смешивания точные суб-nanoliter объемов водных растворах при различных пропорции смешивания. Второй чип позволяет компьютерным управлением перфузии микрожидкостных клеточных культурах.
Устройства легко поддается обработке и простые для управления. Благодаря биосовместимости PDMS, эти микрочипы могли бы широкое применение в миниатюрных диагностических тестов, а также фундаментальные исследования биологии клетки.
Protocol
Discussion
Основные преимущества нашей microvalve дизайн:
- Никаких дополнительных источников энергии требуется, чтобы закрыть жидкостный путь, поэтому загружается устройство портативное и
- Устройство может быть построена по репликам из PDMS photolithographically узором SU-8 пресс-форм, позволяющие microfabricating глубо…
Acknowledgements
Работа выполнена при поддержке Национального института биомедицинской визуализации и биоинженерии грант № EB003307 и Национальным научным фондом Карьера премии А. Ф.
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 |
References
- Li, N., Hsu, C. H., Folch, A. Parallel mixing of photolithographically-defined nanoliter volumes using elastomeric microvalve arrays. Electrophoresis. 26 (19), 3858-3864 (2005).
- Thorsen, T., Maerkl, S. J., Quake, S. R. Microfluidic large-scale integration. Science. 298 (5593), 580-584 (2002).
