Mikroflödessystem Chips kontrolleras med Arrays Elastomerisk Microvalve

Summary

Vi visar protokoll för tillverkning och automatisering av elastomer Polydimetylsiloxan (PDMS)-baserade microvalve arrayer som behöver någon extra energi för att stänga och har photolithographically definieras exakt volymer. En parallell subnanoliter volymer mixer och ett integrerat mikroflödessystem perfusion systemet presenteras.

Abstract

Miniatyriserade mikroflödessystem system ger enkla och effektiva lösningar för billig point-of-care diagnostik och hög genomströmning biomedicinska analyser. Robust flödeskontroll och exakt fluidic volymerna är två viktiga krav för dessa tillämpningar. Vi har utvecklat mikroflödessystem marker med elastomer Polydimetylsiloxan (PDMS) microvalve arrayer att: 1) behöver ingen extra energikälla för att stänga fluidic banan, därav den laddade enheten är mycket portabel, och 2) möjliggöra microfabricating djup (upp till 1 mm) kanaler med vertikala sidoväggar och resulterar i mycket exakta funktioner.

De PDMS mikroventiler-baserade enheter består av tre skikt: ett fluidic skikt innehållande fluidic stigar och microchambers i olika storlekar, en kontroll lager som innehåller mikrokanaler som krävs för att aktivera fluidic väg med mikroventiler, och en mitt tunna PDMS membran som är bunden till kontrollen skikt. Fluidic skikt och lager kontroll görs av replica gjutning av PDMS från SU-8 fotoresist mästare, och den tunna PDMS membranet görs genom att snurra PDMS med angivna höjder. Kontrollen lagret är bundna till den tunna PDMS membranet efter syre aktivering av båda, och sedan monteras med fluidic lagret. Den mikroventiler är stängda i vila och kan öppnas genom att undertryck (t ex hus vakuum). Microvalve stängning och öppning är automatiserade via magnetventiler som styrs av datorprogram.

Här visar vi två microvalve-baserade mikroflödessystem marker för två olika tillämpningar. Den första kretsen möjliggör lagring och blanda exakt sub-metod i nanoliter volymer av vattenlösningar med olika blandningsförhållanden. Den andra chip möjliggör datorstyrda perfusion av mikrofabricerade cellkulturer.

Enheterna är enkla att tillverka och enkel att styra. På grund av biokompatibilitet av PDMS kunde dessa mikrochips har bred tillämpningar i miniatyriserade diagnostiska analyser samt grundläggande cellförsök biologi.

Protocol

Mikroflödessystem enhet design med CorelDraw eller AutoCAD Principen om PDMS mikroventiler-baserade enheter: enheter som består av tre skikt: ett fluidic skikt innehållande microchambers i olika storlekar, en "kontroll lager" som innehåller mikrokanaler som krävs för att aktivera fluidic väg med mikroventiler, och en mitt tunna PDMS membran som är bunden till kontroll lagret. I vila, på grund av efterlevnad och hydrofobicitet PDMS, membranet tätningar (reve…

Discussion

Främsta fördelarna med vår microvalve design:

1. Ingen extra energikälla krävs för att stänga fluidic banan, därav den laddade enheten är mycket portabel, och
2. Enheten kan byggas av PDMS repliker från photolithographically-mönstrade SU-8 formar, vilket möjliggör microfabricating djup (upp till 1 mm) kanaler med lodräta sidoväggar (dvs höjden av funktionerna kan anges oberoende av deras bredd) och resulterar i mycket precisa funktioner.

Fördelar med parallella blandare:

1. Det är l…

Materials

Material Name	Type	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