PMMA के निर्माण और पुलिस microfluidic उपकरणों के लिए विलायक संबंध
Summary
विलायक संबंध उच्च गुणवत्ता वाले बांड के साथ थर्माप्लास्टिक microfluidic उपकरणों fabricating के लिए एक सरल और बहुमुखी विधि है। हम जानते हैं कि microfeature विवरण के संरक्षण, दबाव, तापमान, एक उपयुक्त विलायक, और डिवाइस ज्यामिति के एक विवेकपूर्ण संयोजन से PMMA में मजबूत, ऑप्टिकली स्पष्ट बांड और पुलिस microfluidic उपकरणों को प्राप्त करने के लिए एक प्रोटोकॉल का वर्णन है।
Abstract
थर्माप्लास्टिक microfluidic उपकरणों सिलिकॉन elastomers से बने उन पर कई लाभ प्रदान करते हैं, लेकिन संबंध प्रक्रियाओं ब्याज की प्रत्येक थर्माप्लास्टिक के लिए विकसित किया जाना चाहिए। विलायक संबंध एक सरल और बहुमुखी तरीका है कि प्लास्टिक की एक किस्म से उपकरणों के निर्माण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। एक उपयुक्त विलायक दो डिवाइस परतों के बीच कहा बंधुआ हो, और गर्मी और दबाव के संबंध की सुविधा के लिए डिवाइस के लिए लागू कर रहे है। विलायक, प्लास्टिक, गर्मी, और दबाव का एक उचित संयोजन का उपयोग करके, इस उपकरण में एक उच्च गुणवत्ता वाले बांड के साथ सील किया जा सकता, उच्च बंधन कवरेज, बंधन शक्ति, ऑप्टिकल स्पष्टता, समय के साथ सहनशीलता, और कम विरूपण या नुकसान microfeature करने के लिए होने के रूप में होती ज्यामिति। हम संबंध है, जिसके परिणामस्वरूप बांड की गुणवत्ता को चिह्नित करने के दो लोकप्रिय thermoplastics, पाली (मिथाइल methacrylate) (PMMA), और cyclo-Olefin बहुलक (पुलिस), साथ ही तरीकों की एक किस्म से बने उपकरणों, और रणनीतियों के लिए प्रक्रिया का वर्णन Trou करने के लिएकम गुणवत्ता बांड bleshoot। इन विधियों अन्य प्लास्टिक विलायक सिस्टम के लिए नई विलायक संबंध प्रोटोकॉल विकसित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।
Introduction
4 – Microfluidics एक तकनीक अच्छी तरह से microscale 1 रसायन विज्ञान और भौतिक विज्ञान के अध्ययन के लिए अनुकूल है, और बढ़ती वादा काफी जीव विज्ञान अनुसंधान 2 में योगदान करने के साथ के रूप में पिछले बीस वर्षों में उभरा है। Microfluidic उपकरणों के बहुमत के ऐतिहासिक पाली (dimethylsiloxane) से बनाया गया है (PDMS), एक सिलिकॉन elastomer प्रयोग करने में आसान, सस्ती है, और उच्च गुणवत्ता सुविधा प्रतिकृति 5 प्रदान करता है। हालांकि, PDMS अच्छी तरह से प्रलेखित किया गया है कमियों और 6.7 प्रक्रियाओं उच्च मात्रा निर्माण के साथ असंगत है, और इस तरह के रूप में, वहाँ बड़े पैमाने पर विनिर्माण और इस तरह व्यावसायीकरण के लिए अपनी क्षमता की वजह से, थर्माप्लास्टिक सामग्री से microfluidic उपकरणों fabricating की ओर एक प्रवृत्ति बढ़ रही किया गया है।
प्लास्टिक microfabrication के व्यापक गोद लेने के लिए प्रमुख बाधाओं में से एक प्लास्टिक उपकरणों के लिए आसान है, उच्च गुणवत्ता के संबंध को प्राप्त किया गया है। वर्तमान रणनीतियों टी रोजगारhermal, चिपकने वाला, और विलायक संबंध तकनीक है, लेकिन कई महत्वपूर्ण चुनौतियों से ग्रस्त हैं। थर्मल संबंध autofluorescence 8 बढ़ जाती है और अक्सर microchannel geometries 9 विकृत – 11, जबकि चिपकने वाला तकनीक स्टेंसिल, सावधान संरेखण की आवश्यकता होती है, और अंततः microchannel 10 से अवगत कराया चिपकने की मोटाई छोड़ दें। 14 – विलायक संबंध अपनी सादगी, tunability, और कम लागत 10,12 के कारण आकर्षक है। विशेष रूप से, अपने tunability प्लास्टिक की एक किस्म है, जो संगत, उच्च गुणवत्ता के संबंध कि microfeatures 14 के विरूपण को कम करता उपज कर सकते हैं के लिए अनुकूलन सक्षम बनाता है।
विलायक संबंध के दौरान, विलायक जोखिम प्लास्टिक, जो संबंध इंटरफेस के पार चेन की अंतर-प्रसार में सक्षम बनाता है की सतह के पास बहुलक श्रृंखला की गतिशीलता बढ़ जाती है। इस diffusing चेन के यांत्रिक इंटरलाकिंग के माध्यम से उलझाव का कारण बनता है, और एपी में यह परिणामhysical बांड 10। थर्मल संबंध में एक समान तरीके से काम करता है, लेकिन अकेले ऊंचा तापमान पर निर्भर करता श्रृंखला गतिशीलता बढ़ाने के लिए। इस प्रकार, थर्मल तरीकों तापमान के पास या बहुलक का गिलास संक्रमण से ऊपर की आवश्यकता होती है, जबकि सॉल्वैंट्स का उपयोग काफी तापमान के संबंधों के लिए की जरूरत को कम कर सकते हैं, और इस तरह अवांछित विरूपण को कम।
हम दोनों PMMA और पुलिस उपकरणों संबंधों के लिए एक विशिष्ट प्रोटोकॉल प्रदान करते हैं। हालांकि, इस प्रोटोकॉल और विधि थर्माप्लास्टिक microfluidic उपकरणों की विलायक संबंध है कि अन्य प्लास्टिक सामग्री, सॉल्वैंट्स, और उपलब्ध उपकरणों के लिए सिलवाया जा सकता है के लिए एक सरल, सामान्य दृष्टिकोण का वर्णन है। हम बांड की गुणवत्ता का आकलन करने के लिए कई विधियों का वर्णन (जैसे, बंधन कवरेज, बंधन शक्ति, बंधन स्थायित्व, और microfeature geometries के विकार), और इन आम चुनौतियों का सामना करने के लिए समस्या निवारण दृष्टिकोण प्रदान करते हैं।
Protocol
Representative Results
Discussion
संभावित संबंध रणनीतियों की व्यवहार्यता उपलब्ध उपकरणों पर निर्भर करता है। जबकि हॉट प्लेट अपेक्षाकृत आम हैं और मुक्त वजन सस्ते में खरीदा जा सकता है, उच्च दबाव रणनीतियों एक गर्म प्रेस के उपयोग की आवश्यक…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम प्राकृतिक विज्ञान और कनाडा (NSERC, # 436117-2013) के इंजीनियरिंग रिसर्च काउंसिल, कैंसर रिसर्च सोसायटी (सीआरएस, # 20172), Myeloma कनाडा, और चुनौतियां ग्रैंड कनाडा से वित्तीय सहायता स्वीकार करते हैं।
Materials
| COP | Zeonor | 604Z1020R080 | 20 kg COP Pellets – 1020R. Multiple suppliers can be used, but may affect bonding characteristics. |
| PMMA | McMaster Carr | 8560K173 | 1.5 mm sheet thickness for our typical applications. Multiple suppliers can be used, but may affect bonding characteristics. |
| Cyclohexane | Sigma-Aldrich | 227048 | Cyclohexane, anhydrous, 99.5%. Multiple suppliers can be used. Toxic, requires fumehood. |
| Ethanol | Sigma-Aldrich | 24102 | Ethanol, absolute, ≥99.8% (GC). Multiple suppliers can be used. |
| Acetone | Sigma-Aldrich | 179124 | Acetone, ACS reagent, ≥99.5%. Multiple suppliers can be used. |
| 2-Propanol | Sigma-Aldrich | 278475 | 2-Propanol, anhydrous, 99.5%. Multiple suppliers can be used. |
| Hot plate(s) | Torrey Pines Scientific | HP60 | Fully programmable digital hotplate. Multiple suppliers can be used. |
| Free weights | Cap Barbell | RPG#2 | Standard cast iron plate. Multiple suppliers and different weights can be used. |
| Heated press | Carver | Auto CH | Auto series heated hydraulic press. Multiple suppliers can be used. A press that fits in a fumehood would allow the most flexibility (this model does not). |
| CNC Milling Machine | Tormach | PCNC 770 | 3 Axis CNC mill. Multiple suppliers can be used. |
| Endmills | Various | Various | Required sizes depend on designs. Multiple suppliers can be used. |
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