뷰-포트 표시 하 고 적외선 빛에 투명 한 플라스틱 미세 소자를 제작 하기 위한 소프트 리소 절차
Summary
표시 하 고 적외선 빛 영상에 대 한 투명 한 뷰-포트 플라스틱 미세 소자의 제조에 대 한 프로토콜을 설명 합니다.
Abstract
적외선 (IR) 생활 생물 시료의 spectro-현미경 중반 IR 범위에 물 흡수와 적당 한 미세 소자의 부족에 의해 방해 된다. 여기, 플라스틱 미세 소자의 제조에 대 한 프로토콜 설명 된다, 소프트 리소 그래피 기술을 관찰 chamber(s) 관련 투명 한 칼슘 불 화물 (CaF2) 보기-포트 포함 사용 됩니다. 메서드는 복제 주조 방법입니다 (PDMS) 몰드는 표준 리소 절차를 통해 생산 하 고 플라스틱 장치를 생산 하는 서식 파일을 사용을 기반으로 합니다. 플라스틱 소자 자외선/표시/적외선 (UV/Vis/IR)-투명 윈도우와 직접 관찰 수 있도록 카페2 의 보이는 및 IR 빛. 제안된 된 방법의 장점: 플라스틱 몸, 디자인의 유연성을 통해 클린 룸 마이크로 제조 시설, 여러 보기 포트, 외부 펌핑 시스템을 간편 하 고 다양 한 연결에 액세스 하기 위한 감소 된 필요 예: , 열기/닫기 채널 구성 및 성공 막 같은 정교한 기능을 추가할 가능성.
Introduction
푸리에 변환 적외선 Spectro-현미경 검사 법 (FTIR)은 샘플의 상세한 화학 정보를 제공 레이블 및 비-침략 적 이미징 기법으로 광범위 하 게 이용 되어. 그러면 최소한 준비는 시료의 흡수 스펙트럼 그것의 화학 성분1 의 내장 지문 운반 이후의 생물 학적 샘플의 화학 공부를 생화학 정보 추출 , 2. 최근, FTIR 점점에 적용 된 라이브 생물 학적 샘플, 예를 들어, 셀3의 연구. 그러나, 대부분의 경우에서 살아있는 세포에 대 한 매체 물 중간 적외선 영역에서 강한 흡수도 보여줍니다. 얇은 층으로도 입지 완전히는 견본의 중요 한 구조 정보를 압도 수 있습니다.
몇 년 동안, 일반적인 방법은 고정 또는 물 흡수 신호 스펙트럼에서 완전히 제외 샘플을 건조 했다. 그러나,이 방법을 허용 하지 않습니다 살아있는 세포를 실시간으로 측정을 위한 그들의 화학 성분 및 시간 세포질 과정의 변화 연구에 필수적입니다. 라이브 생물학 견본에서 신뢰할 수 있는 흡수 스펙트럼을 얻기 위해 편도 적외선 빔 10 µ m4의 매체에 총 광학 경로 길이 제한 하는 이다.
생활에서 기초가 튼튼한 접근 세포 실험은 지금까지, 총 반사 감쇠 (ATR)-측정 샘플 두께, 셀 수성 매체의 두꺼운 층에서 지속 될 수 있도록 독립적인 FTIR 이미징. 그러나, 사라져 웨이브의 침투의 작은 깊이 ATR 크리스탈5의 표면에서 처음 몇 미크론을 샘플의 측정을 제한합니다.
또는, 물 흡수 한계는 일반적으로 두 개의 큰 그룹으로 분류 하는 다양 한 미세 시스템의 출현으로 피할 되었습니다: (어디 유체 표면 중 하나에 노출 되는 분위기) 채널을 열고 폐쇄 채널 (어디 두 개의 IR 투명 창이 구분 됩니다 스페이서에 의해 정의 된 두께).
Loutherback 외. 긴 기간 지속적인 IR 측정 최대 7 일6라이브 셀 수 있도록 오픈 채널 막 장치 개발. 메서드를 사용 하면 셀 표면에서 매체의 증발을 방지 하기 위해 환경에 높은 습도를 요구 한다. 시스템 공기 액체 인터페이스, 피부, 폐, 눈, 또는 미생물 biofilms7의 상피 조직 등에서 자연스럽 게 성장 하는 셀에 가장 적합 합니다.
닫힌 채널 구성 세포 그들의 수성 매체에 유지 됩니다 두 병렬 IR 투명 창 사이 유니폼, 얇은 레이어를 만들 것을 목표로. 이 구멍의 두께 채도 아래 물 흡수 신호 이다. 물 배경 올바른 샘플 스펙트럼을 얻기 위해 뺍니다 다음 수 있습니다. 닫힌 채널 메서드의 대부분 떼어낼 액체 챔버3,,89를 형성 하는 두 개의 창이 분리 플라스틱 스페이서를 사용 합니다. 이 방법의 장점은 소; 필요 하지 않습니다. 그러나,에서 고 아웃 let 채널 측정 챔버 보다 더 복잡 한 구조는 매우 얇은 스페이서에 실현 하기 어렵다. 또한 기계적 클램핑에 그것의 신뢰 때문에 IR 측정 사이 경로 길이의 재현성에 문제가 있다. 더 안정적 스펙트럼 수집 간격의 더 정확한 통제를 달성 하기 위해 광학 리소 그래피 방법 정의 스페이서9,10 IR 기판 위에 포토 레지스트 패턴을 구현 되었습니다. , 11 , 12.도 불구 하 고이 통해 더 복잡 한 구조는 스페이서에 정의 메서드를 해야 모든 기판에 패턴을 생성 하는 제작 시설에 대 한 액세스.
이 종이, 우리는 제조 비용을 줄이기 위해 목표 및 제작 시설 액세스 요구 사항 IR 호환 미세 소자의 간단한 제조 기법 제시. 방법은 여기 ( 그림 1참조)를 사용 하 여 소프트 리소 그래피로 알려진 설립된 프로세스를 제시. 2 개의 금형이이 경우에 필요 합니다. 주 형 표준 UV 리소 그래피 공정을 사용 하 여 4 인치 실리콘 웨이퍼에서 이루어집니다. 보조 형 PDMS, 실리콘 주 형에 패턴의 반전된 극성을가지고 있으며 후속 장치 제작을 위해 마스터 몰드로 만든 복제본입니다.
장치는 두 개의 별도 레이어: 미세 레이아웃 (제시 경우에 이루어져 있는 미세 채널에서 하자/아웃-시켰다, 그리고 카페2 뷰포트와 관측 실), 첫 번째 계층과 플랫 서피스 (두 번째 계층 이루어져 있다만 카페2 뷰포트).
여기 광학 UV 경화 접착제, Norland 광학 접착제 73 (NOA73, 이제부터 노아로 약식), 장치의 플라스틱 본체를 형성 하는 데 사용 됩니다. 이 광학 접착제를 사용 하 여 여러 가지 이점이 있다: 낮은 제조 비용, 외부 시스템, 좋은 광학 투명도, 저 점도, 그리고 가장 중요 한 것은, 생체 적합성13연결의 용이성. 카페2 생체 적합성 및 우수한 적외선 투명도14뷰포트도 적합 한 선택입니다.
이 새로운 접근 방식으로 제작 시설에 대 한 액세스는 주 형의 제조에만 엄격 하 게 필요 합니다. 플라스틱 미세 장치에 대 한 후속 제작 프로세스는 자외선 조명 소스를 갖춘 어떤 실험실에 밖으로 수행할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
우리에 주 회로에서 분리 센터, 2 개의 작은 사각형 챔버 (5.5 m m x 0.75 m m 크기)에서 큰 사각형 챔버 (5 m m x 2.5 m m 크기)와 미세 패턴에 대 한 간단한 레이아웃을 사용 하는 평가 하 고 제조 프로토콜 최적화는 상단 및 하단 측면, 그리고 300 µ m 다양 한에서-하자/아웃-let 채널. 중앙 챔버는 시드에 사용 되 고 이전 게시13에서 설명한 대로 참조 챔버로 셀, FTIR 동안 공기 배경 측정 하 두…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 기꺼이 MBI 재정 지원을 인정 한다.
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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