El uso de adhesivo Patrones para construir dispositivos de microfluidos de papel 3D
Summary
Se demuestra el uso de adhesivos de aerosol estampadas para la construcción de dispositivos de microfluidos de papel 3D. Este método de las formas de aplicación de adhesivos enlaces semipermanentes entre capas, permitiendo que los dispositivos de un solo uso para ser desmontado después de su uso y facilitar estructuras no planas de plegado complejas de forma no destructiva.
Abstract
We demonstrate the use of patterned aerosol adhesives to construct both planar and nonplanar 3D paper microfluidic devices. By spraying an aerosol adhesive through a metal stencil, the overall amount of adhesive used in assembling paper microfluidic devices can be significantly reduced. We show on a simple 4-layer planar paper microfluidic device that the optimal adhesive application technique and device construction style depends heavily on desired performance characteristics. By moderately increasing the overall area of a device, it is possible to dramatically decrease the wicking time and increase device success rates while also reducing the amount of adhesive required to keep the device together. Such adhesive application also causes the adhesive to form semi-permanent bonds instead of permanent bonds between paper layers, enabling single-use devices to be non-destructively disassembled after use. Nonplanar 3D origami devices also benefit from the semi-permanent bonds during folding, as it reduces the likelihood that unrelated faces may accidently stick together. Like planar devices, nonplanar structures see reduced wicking times with patterned adhesive application vs uniformly applied adhesive.
Introduction
En los últimos años, la microfluídica papel ha ganado mucha popularidad por su potencial para proporcionar punto de atención de bajo costo (POC), dispositivos de diagnóstico. 1-3 dispositivos de POC ofrecen una funcionalidad similar a las de las pruebas basadas en laboratorio en un formato que permite que los resultados sean obtenido con relativa rapidez. dispositivos de POC hechos de papel son de bajo costo, peso ligero, y las alternativas fáciles de utilizar para los chips de microfluidos caros y laboratorios miniaturizados, lo que es ideal para su uso en entornos con recursos limitados. Los dispositivos de microfluidos de papel más comunes son dispositivos de flujo lateral de una dimensión, pero plana en tres dimensiones (3D) de papel tienen dispositivos de microfluidos prometen proporcionar dispositivos de diagnóstico multiplexados 4 que ocupan una huella mucho más pequeña que la que se requiere por un dispositivo de 2D 5 y utilizar correspondientemente un volumen de muestra más pequeña.
Inicialmente, los dispositivos de microfluidos de papel 3D planar se montan individualmente, capa por capa wiº modelada capas de papel que alternan con cinta de doble cara cortada con láser. Agujeros alineados cuidadosamente cortados en la capa de cinta se llenaron con polvo de celulosa para asegurar el transporte de fluido entre capas. Posteriormente se desarrollaron 4 Un número de métodos alternativos, cada uno 6-9 mejorar diferentes aspectos de los dispositivos. En particular, al evitar los adhesivos, los dispositivos podrían ser plegadas a través de técnicas de Origami con las capas unidas por una abrazadera externa. 8 Esto elimina cualquier interferencia adhesivo potencial en una prueba de diagnóstico y permite que el dispositivo sea desplegado post-uso, permitiendo potencialmente muestra aún menor volúmenes de mostrar los resultados internos. Alternativamente, mediante el uso de un adhesivo aerosol aplicado entre cada capa de papel, hojas de dispositivos podrían ser montados de forma simultánea, sin tiempo de patrones y la alineación de la cinta. 9
Sin embargo, mediante la aplicación de un adhesivo de aerosol a través de una plantilla, es posible obtener el beneficio deambas de estas técnicas. Rociando el adhesivo a través de una plantilla, sólo una fracción del adhesivo se aplica al dispositivo, reduciendo al mínimo cualquier posible interferencia con la transferencia de fluido entre capas. Además, con la selección de la plantilla cuidado, un patrón de adhesivo se puede aplicar que los resultados en unión con adhesivo semi-permanente, lo que permite que los dispositivos se desarrollaron después de su uso, mientras que todavía proporciona suficiente contacto entre capas para permitir que el líquido que absorbe y expulsa entre capas.
Por último, la aplicación de adhesivos de aerosol a través de una plantilla facilita la construcción de dispositivos de microfluidos de papel 3D no planas, minimizando la cantidad de adhesivo aplicada a las caras adyacentes que pueden requerir de plegado frecuente y despliegue durante la construcción. 10 Además, el uso de adhesivo con patrón permite dispositivo para ser desplegado después de su uso para el almacenamiento más conveniente. Se espera que los dispositivos de microfluidos de papel no plano en 3D que se utilizará para las tareas que de otro modo sería imposible en un plano 3D Device. La figura 1 ilustra el flujo de proceso general utilizado para construir tanto planar y dispositivos 3D no planas.
Protocol
Representative Results
Discussion
Los protocolos anteriores utilizan chapas perforadas como plantillas para la aplicación de adhesivos en aerosol para construir plana y los dispositivos de microfluidos de papel 3D no planas. En los dispositivos planas, esto tiene la ventaja de permitir que los dispositivos sean completamente desplegada después de que el adhesivo se haya secado sin destruir el dispositivo. En otras técnicas de construcción a base de adhesivos, esto es casi imposible, aunque, algunos diseños permiten el desmontaje destructiva parcial…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo es apoyado por un fondo de Bourns Facultad de Ingeniería de la Universidad de California, Riverside. BK recibió una beca del Memorial Award Tsai Wen-pulmón en el diseño mecánico.
Materials
| Camera | Nikon | D5100 | |
| Solid-ink printer | Xerox | ColorQube 8880 | |
| Hotplate | Torrey Pines | HS60 | |
| Humidity chamber | Electro-Tech Systems | 5503-E | |
| Spray adhesive | 3M | 62497749309 | Super 77 (16.75 oz can) |
| Filter paper | Whatman | Grade 4 | |
| Perforated steel sheet | MetalsDepot | PS16116 | |
| Tartrazine | Sigma-Aldritch | T0388 | |
| Allura Red | Sigma-Aldritch | 458848 | |
| Erioglaucine disodium salt | Sigma-Aldritch | 861146 |
References
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