दृश्य-बंदरगाहों के साथ प्लास्टिक Microfluidic उपकरणों के उत्पादन के लिए नरम Lithographic प्रक्रिया दृश्यमान और अवरक्त प्रकाश के लिए पारदर्शी
Summary
पारदर्शी दृश्य के साथ प्लास्टिक microfluidic उपकरणों के निर्माण के लिए एक प्रोटोकॉल दिखाई और अवरक्त प्रकाश इमेजिंग के लिए बंदरगाहों का वर्णन किया गया है ।
Abstract
अवरक्त (IR) spectro-सूक्ष्म जैविक नमूनों के रहने की मध्य आईआर रेंज में पानी के अवशोषण और उपयुक्त microfluidic उपकरणों की कमी से प्रभावित है । यहां, प्लास्टिक microfluidic उपकरणों के निर्माण के लिए एक प्रोटोकॉल का प्रदर्शन किया है, जहां नरम lithographic तकनीक का उपयोग कर रहे है एंबेड पारदर्शी कैल्शियम फ्लोराइड (सीएएफ2) देखें बंदरगाहों अवलोकन चैंबर (ओं के संबंध में) । विधि एक प्रतिकृति कास्टिंग दृष्टिकोण है, जहां एक polydimethylsiloxane (PDMS) मोल्ड मानक lithographic प्रक्रियाओं के माध्यम से उत्पादित और फिर एक प्लास्टिक डिवाइस का उत्पादन करने के लिए टेंपलेट के रूप में इस्तेमाल किया है पर आधारित है । प्लास्टिक डिवाइस में पराबैंगनी/दृश्यमान/अवरक्त (यूवी/विज़/-पारदर्शी windows सीएएफ2 के बने दृश्य और IR प्रकाश के साथ प्रत्यक्ष अवलोकन के लिए अनुमति देने के लिए । प्रस्तावित विधि के लाभ में शामिल हैं: एक साफ कमरे में सूक्ष्म निर्माण की सुविधा, एकाधिक दृश्य बंदरगाहों, प्लास्टिक शरीर के माध्यम से एक बाहरी पंपिंग प्रणाली के लिए एक आसान और बहुमुखी कनेक्शन, डिजाइन के लचीलेपन तक पहुंचने के लिए एक कम की जरूरत है, उदा , खुला/बंद चैनल विन्यास, और इस तरह के nanoporous झिल्ली के रूप में परिष्कृत सुविधाओं को जोड़ने के लिए संभावना.
Introduction
रूपान्तर को रूपांतरित अवरक्त Spectro-माइक्रोस्कोपी (स्विचेज) को एक नमूने की विस्तृत रासायनिक जानकारी प्रदान करने के लिए बड़े पैमाने पर लेबल रहित और गैर इनवेसिव इमेजिंग तकनीक के रूप में उपयोग किया गया है । यह जैव रासायनिक जानकारी के निष्कर्षण के लिए सक्षम बनाता है जैविक नमूनों के रसायन विज्ञान का अध्ययन करने के लिए तैयार की एक ंयूनतम राशि के साथ, नमूना के अवशोषण स्पेक्ट्रम के बाद से अपनी रासायनिक संरचना के आंतरिक उंगलियों के निशान वहन करती है1 , 2. हाल ही में, स्विचेज तेजी से जीवित जैविक नमूनों के अध्ययन के लिए लागू किया गया है, उदा, कोशिकाओं3. हालांकि, पानी, जो ज्यादातर मामलों में कोशिकाओं के रहने के लिए माध्यम है, मध्य आईआर क्षेत्र में एक मजबूत अवशोषण से पता चलता है । यहां तक कि एक पतली परत के रूप में, अपनी उपस्थिति पूरी तरह से नमूनों की महत्वपूर्ण संरचनात्मक जानकारी डूब सकते हैं ।
कई वर्षों के लिए, आम दृष्टिकोण फिक्सिंग या नमूनों सुखाने के लिए पूरी तरह से स्पेक्ट्रम में पानी अवशोषण संकेत शामिल नहीं था । हालांकि, यह दृष्टिकोण समय के साथ अपनी रासायनिक संरचना और सेलुलर प्रक्रियाओं के परिवर्तन का अध्ययन करने के लिए आवश्यक है, जो जीवित कोशिकाओं पर वास्तविक समय मापन के लिए अनुमति नहीं है । जीवित जैविक नमूनों से विश्वसनीय अवशोषण स्पेक्ट्रा प्राप्त करने के लिए एक तरीका है, आईआर बीम के माध्यम में कुल ऑप्टिकल पथ लंबाई को सीमित करने के लिए है से कम 10 µm4.
सेल प्रयोगों के रहने में एक अच्छी तरह से स्थापित दृष्टिकोण अब तक किया गया है, तनु कुल प्रतिबिंब (एटीआर)-स्विचेज इमेजिंग, जो नमूना मोटाई के स्वतंत्र माप सक्षम बनाता है, कोशिकाओं जलीय माध्यम का एक मोटा परत में निरंतर होने की अनुमति । हालांकि, evanescent वेव के प्रवेश की छोटी गहराई एटीआर क्रिस्टल5की सतह से केवल पहले कुछ माइक्रोन के लिए नमूनों की माप प्रतिबंधित करता है ।
वैकल्पिक रूप से, पानी अवशोषण सीमा विभिन्न microfluidic प्रणालियों, जो आम तौर पर दो बड़े समूहों में वर्गीकृत कर रहे हैं के उद्भव के साथ दरकिनार किया गया है: ओपन चैनल (जहां द्रव सतहों में से एक वातावरण के सामने आ रहा है) और बंद चैनल (जहां दो IR-पारदर्शी खिड़कियां एक निर्धारित मोटाई के साथ एक स्पेसर द्वारा अलग कर रहे हैं) ।
Loutherback एट अल. 7 दिन6तक के लिए जीवित कोशिकाओं के दीर्घकालिक सतत आईआर माप सक्षम बनाता है कि एक ओपन चैनल झिल्ली डिवाइस विकसित की है । विधि को कोशिका की सतह से मध्यम के वाष्पीकरण को रोकने के लिए वातावरण में उच्च आर्द्रता की आवश्यकता होती है. इस प्रणाली के साथ सबसे अच्छा काम करता है कोशिकाओं है कि स्वाभाविक रूप से हवा में विकसित तरल इंटरफेस, जैसे कि त्वचा की उपकला ऊतकों, फेफड़े, और आँखें, या माइक्रोबियल7फिल्म ।
एक बंद चैनल विंयास के लिए दो समानांतर IR-पारदर्शी खिड़कियां, जहां कोशिकाओं को अपने जलीय मीडिया में बनाए रखा जाता है के बीच एक समान, पतली परत बनाने के लिए करना है । इस गुहा की मोटाई ऐसी है कि पानी अवशोषण संकेत संतृप्ति के नीचे है । पानी की पृष्ठभूमि तो सही नमूना स्पेक्ट्रा प्राप्त करने के लिए घटाया जा सकता है । बंद चैनल के अधिकांश तरीकों एक प्लास्टिक स्पेसर दो खिड़कियों को अलग करने के लिए एक डिस लिक्विड चैंबर3,8,9फार्म का उपयोग । इस विधि का एक लाभ यह है कि यह microfabrication की आवश्यकता नहीं है; हालांकि, संरचनाओं कि में और बाहर जाने चैनलों के साथ एक मापने चैंबर से अधिक जटिल है पतली स्पेसर में महसूस करने के लिए बेहद मुश्किल हैं । यांत्रिक clamping पर अपनी निर्भरता के कारण आईआर माप के बीच पथ की लंबाई के reproducibility के साथ एक मुद्दा भी है । आदेश में एक और अधिक विश्वसनीय स्पेक्ट्रम अधिग्रहण के लिए रिक्ति का एक अधिक सटीक नियंत्रण प्राप्त करने के लिए, ऑप्टिकल लिथोग्राफी तरीकों को लागू किया गया है पैटर्न photoresist करने के लिए IR सब्सट्रेट के शीर्ष पर स्पेसर9को परिभाषित,10 , 11 , 12. हालांकि यह यह संभव अधिक जटिल संरचनाओं के लिए स्पेसर में परिभाषित किया जा करने के लिए बनाता है, विधि हर सब्सट्रेट पर पैटर्न का उत्पादन करने के लिए एक microfabrication सुविधा के लिए उपयोग की आवश्यकता है.
इस पत्र में, हम एक IR-संगत microfluidic डिवाइस के एक सरल निर्माण तकनीक मौजूद है, के उद्देश्य से निर्माण लागत को कम करने और एक microfabrication सुविधा तक पहुंचने की आवश्यकता के साथ । यहां प्रस्तुत विधि ( चित्र 1देखें) एक स्थापित प्रक्रिया का उपयोग करता है जिसे सॉफ्ट लिथोग्राफी के रूप में जाना जाता है । इस मामले में दो मोल्ड्स की आवश्यकता है । प्राथमिक मोल्ड एक 4 इंच सिलिकॉन एक मानक यूवी लिथोग्राफी प्रक्रिया का उपयोग कर वेफर से बना है । माध्यमिक मोल्ड अपनी प्रतिकृति PDMS से बना है, जो सिलिकॉन प्राथमिक मोल्ड में पैटर्न की एक उलट ध्रुवीयता है और बाद में डिवाइस निर्माण के लिए मास्टर मोल्ड के रूप में कार्य करता है ।
डिवाइस दो अलग परतों है: microfluidic लेआउट के साथ एक पहली परत (प्रस्तुत मामले में जो microfluidic चैनल के होते हैं, में चलो/बाहर जाने, और एक सीएएफ2 viewport के साथ एक प्रेक्षण कक्ष), और एक सपाट सतह के साथ एक दूसरी परत ( जिसमें केवल एक सीएएफ2 viewport) होते हैं ।
यहाँ एक यूवी का इलाज ऑप्टिकल चिपकने वाला, Norland ऑप्टिकल चिपकने वाला ७३ (NOA73, इसके बाद के रूप में NOA के रूप में संक्षिप्त), डिवाइस के मुख्य प्लास्टिक शरीर के रूप में प्रयोग किया जाता है । इस ऑप्टिकल चिपकने का उपयोग कर के कई फायदे हैं: कम निर्माण लागत, बाह्य प्रणालियों के लिए कनेक्टिविटी की आसानी, अच्छा ऑप्टिकल पारदर्शिता, कम चिपचिपापन, और सबसे महत्वपूर्ण बात,13. सीएएफ2 अपनी असंगति और उत्कृष्ट IR-पारदर्शिता14के कारण viewport के रूप में एक उपयुक्त विकल्प है ।
इस नए दृष्टिकोण के साथ, एक microfabrication सुविधा के लिए उपयोग कड़ाई से केवल प्राथमिक मोल्ड के निर्माण के लिए आवश्यक है । प्लास्टिक microfluidic डिवाइस के लिए अनुवर्ती निर्माण प्रक्रियाओं किसी भी प्रयोगशाला में किया जा सकता है एक यूवी रोशनी स्रोत से सुसज्जित ।
Protocol
1. सिलिकॉन प्राथमिक मोल्ड की तैयारी
नोट: एक photomask प्राथमिक मोल्ड की तैयारी के लिए आवश्यक है । photomask या तो स्वतंत्र प्रदाताओं या मानक ऑप्टिकल मास्क निर्माण प्रक्रियाओं के माध्यम से घर में गढ़े ?…
Representative Results
Discussion
का आकलन करने के लिए और निर्माण प्रोटोकॉल का अनुकूलन करने के लिए, हम एक बड़े आयताकार चैंबर के साथ microfluidic पैटर्न के लिए एक सरल लेआउट का इस्तेमाल किया (5 मिमी x २.५ मिमी आकार) केंद्र पर, दो छोटे आयताकार कक्षों (५.५ …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखक कृतज्ञता मब्बी वित्तीय सहायता स्वीकार करते हैं ।
Materials
| Chemical | |||
| Trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane 97% | Sigma Aldrich | 448931-10G | |
| Sylgard 184 Silicone Elastomer Kit | Dow Corning | Polydimethylsiloxane or in short, PDMS | |
| Norland Optical Adhesive 73 | Norland Products Inc. | 7304 | |
| SU8 3010 photoresist | MicroChem | Y311060 | |
| SU8 developer | MicroChem | Y020100 | |
| Material | |||
| Silicon wafer, 4 inch, prime grade | Bonda Technology Pte Ltd | ||
| CaF2 IR-grade windows | Crystran, UK | CAFP10-1 | 10 mm diameter, 1 mm thickness |
| Acrylic templates | Custom made | ||
| Equipment | |||
| UV-KUB 2 (UV LED exposure system) | KLOE | Emission spectrum 365nm ± 5nm | |
| Newport UV lamp | Newport | Model 66902 | 50-500 Watt Hg arc lamp |
| CEE Spin coater | Brewer Science | Model 200x | |
| MJB4 mask aligner | SUSS MicroTec | ||
| Precision digital hot plate | Harry Gestigkeit GmbH | 2860SR | |
| Plasma Surface Technology | Diener Electronic GmbH + Co. KG | For O2 plasma treatment | |
| IDP-3 Dry Scroll Vacuum Pump | Agilent Technologies | ultimate pressure 3.3 x 10-1 mbar | |
| Bruker IFS 66v/s FTIR Spectrometer | Bruker |
Referências
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