Microfluidic 칩은 탄성 Microvalve의 배열을 제어

Summary

우리는 탄성 polydimethylsiloxane (PDMS) 기반 photolithographically 정의 정확한 볼륨을 닫고 기능을 더 추가 에너지를 필요가 없다 microvalve 배열을 제조 및 자동화 프로토콜을 보여줍니다. 병렬 subnanoliter 볼륨 믹서와 통합 microfluidic 재관류 시스템을 소개하는 부분이있다.

Abstract

소형 microfluidic 시스템은 저렴한 포인트 – 오브 – 간호 진단 및 높은 처리량 생명 의학 assays를위한 간단하고 효과적인 솔루션을 제공합니다. 강력한 흐름 제어 및 정밀 유체 볼륨이 응용 프로그램의 두 가지 중요한 요구 사항입니다. 우리는 탄성 polydimethylsiloxane (PDMS) microvalve 배열을 갖춘 microfluidic 칩을 개발했다고 1) 유체 경로를 닫습니다 엑스트라 에너지원이 필요 없다, 따라서 로드된 장치는 고도의 이식이며, 2) 깊이 (최대 1mm) 채널을 microfabricating를 허용 수직 측벽과 매우 정확한 기능에 결과.

다양한 크기, microvalves와 유체 경로를 행동시키다하는 데 필요한 microchannels를 포함하는 제어 계층, 그리고 컨트롤에 바인딩하는 가운데 얇은 PDMS 막의 유체 경로와 microchambers를 포함하는 유체 층 : PDMS microvalves 기반 장치는 세 계층으로 구성됩니다 계층. 유체 계층과 제어 계층은 SU – 8 포토 레지스트 마스터에서 PDMS의 복제 성형에 의해 만들어진, 그리고 얇은 PDMS 막 지정 높이에서 PDMS를 회전에 의해 이루어집니다. 제어 계층은 모두의 산소 활성화 후 얇은 PDMS 막에 접착 다음 유체 층과 조립합니다. microvalves는 휴식을 폐쇄하고 부정적인 압력 (예 : 집 진공)을 적용하여 열 수 있습니다. Microvalve 폐쇄와 개방은 컴퓨터 소프트웨어에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브를 통해 자동화되어 있습니다.

여기서 우리는 두 개의 다른 응용 프로그램을위한 두 microvalve 기반 microfluidic 칩을 보여줍니다. 첫 번째 칩은 다양한 혼합 비율에 수성 솔루션의 정확한 하위 nanoliter 볼륨을 저장하고 혼합을 허용합니다. 두 번째 칩은 microfluidic 세포 문화의 컴퓨터 제어를위한 살포 수 있습니다.

디바이스 제어 조작하기 쉽고 간단합니다. PDMS의 biocompatibility로 인해,이 마이크로 칩은 소형 진단 assays뿐만 아니라 기본적인 세포 생물학 연구에 광범위한 애플 리케이션을 수 있습니다.

Protocol

CorelDraw이나 AutoCAD 소프트웨어를 사용 Microfluidic 장치 설계 PDMS microvalves 기반 장치의 원리 : 장치는 세 계층으로 구성됩니다 : 다양한 크기, microvalves와 유체 경로를 행동시키다하는 데 필요한 microchannels를 포함하는 "제어 계층", 그리고 바운드되는 가운데 얇은 PDMS 막의 microchambers을 포함하는 유체 층 제어 계층 수 있습니다. 휴식, 인해 PDMS, 따라서 챔버가 에?…

Discussion

우리 microvalve 디자인의 주요 장점 :

1. 엑스트라 에너지원이 유체 경로를 가까이에 필요하지 않다, 그러니 로드된 장치는 고도의 이식 및
2. 장치는 수직 측벽과 깊이 (최대 1mm) 채널 (예 : 기능의 높이가 독립적으로 그들의 너비를 지정할 수 있습니다) microfabricating 매우 그 결과에 대한 있도록 photolithographically – 패턴 SU – 8 금형에서 PDMS 복제에 의해 만들 수 있습니다 정확한 있습니다.

병렬 믹…

Materials

Material Name	Tipo	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