Denken Sie, dass Groß… Dann Schrumpfen Sie

durch Professor Michelle Khine

Professor Michelle Khine, Abteilung der Biomedizinischen Technik, University of California, Irvine
Entsprechender Autor: mkhine@uci.edu

Zusammenfassung:

Die Herausforderung von mikro- und von Nanofabrikation liegt in den Schwierigkeiten und in den Kosten, die mit dem Kopieren an solcher hohen Auflösung verbunden sind. Anstatt, auf Traditionsfälschungstechniken zu bauen -- in großem Maße geerbt von der Halbleiterindustrie -- für microfluidic Anwendungen haben wir einen radikal anderen Anflug entwickelt. Wir kopieren am großen Umfang, der einfach und billig ist, und bauen auf das durch Hitze bewirkte Entspannung von vorgespannten Formspeicherpolymerblättern (Polystyren und Polyolefin) um unsere gewünschten Zellen zu erzielen. Unter Verwendung dieses Anfluges haben wir, dass wir völlig erstellen können - die Funktions- und kompletten microfluidic Einheiten mit integrierten nanostructures innerhalb von Minuten demonstriert. Diese Einheiten können für nur Pennys pro Chip und ohne irgendein engagiertes teures Gerät erstellt werden. Dieses aktiviert Forscher, kundenspezifische Mikrosysteme für eine Benutzungsmöglichkeit von den grundlegenden Biologiestudien zur Stammzelleforschung zum Punkt von Sorgfaltdiagnoseeinheiten Infektionskrankheiten entdecken Bedarfs zu lassen. In dieser Darstellung wiederhole Ich den Anflug mein Labors zu jedem dieser Bereiche.

Einleitung

Damit microfluidic Technologie sein Potenzial der Herstellung einer beträchtlichen Auswirkung auf Bereiche wie Stammzelletechnologien, Anlagenbiologie und Punkt-vonsorgfalt Diagnosen der hartnäckige Abgrund zwischen akademischer Erstausführung und industriekompatiblen Einheiten muss überbrückt werden erfüllt. Während das meiste akademische Labormuster über weiche Lithographie im polydimethylsiloxane (PDMS), Industrie zu den inhärenten materkal Nachteilen von PDMS in großem Maße intolerant ist, Umfassen: Schwellen, nicht selective Absorption und schlechte mechanische Eigenschaften. Industrie beruht auf Plastik, einschließlich Polystyren (PS) und Polyolefine (PO)1. Zu solche Geldstrafenmerkmale im Plastik zu erstellen jedoch benötigt gewöhnlich entweder die heiße Prägung oder Spritzen. Beide Anflüge benötigen erhebliche Investitionen in den teuren Investitionsgütern und in der umfangreichen Verarbeitungszeit, die in großem Maße akademische Erstausführung ausschließt2,3. Wir stellen eine neue, schnelle und Ultra-niedrigkosten Strategie vor, um Mikrosysteme mit integrierten nanostructures unter Verwendung Schrumpffolie techology zu fabrizieren.

Wir kopieren am großen Umfang, der einfach und billig ist, und bauen auf das durch Hitze bewirkte Entspannung von vorgespannten Formspeicherpolymerblättern, um unsere gewünschten Zellen zu erzielen4-6. Unsere vorhergehenden Werke mit Schrumpffolien haben sich auf die Anwendungen eines Polystyrenspielzeugs konzentriert, das „Shrinky-Dinks“ genannt wird7. PS wurde gezeigt, um eine 60% Reduzierung im Bereich nach Schrumpfung anzuzeigen und wurde in Verbindung mit einem Laserdrucker verwendet, um Originale für die Fälschung von microfluidic Einheiten PDMS und Mikrovertiefungen für Zellkultur zu fabrizieren7,8. Direct Kopieren der Blätter durch Radierung oder Absetzung wurde gezeigt, um komplette microfluidic Einheiten zu erstellen und wurde auf erweitert, um einen Funktionsbiochip herzustellen, der integrierte komplexe microfluidic Auslegungen und Proteinstellen.

Abbildung 1. Zeitlupen, Herstellungsverfahren der niedrigen Kosten von Nano--integrierten Mikrosystemen. Beginnend mit einem leeren thermoplastischen Blatt, kann man verschiedene Mikro- und Nano-Zellen erstellen, entweder indem es Materialien an anwendet oder Materialien vom Plastik löscht. Nach Heizung fährt das Blatt ein und verursacht alle steiferen Materialien (z.B. Metalle, sich wölben). Komplette 3D gestapelte microfluidic Chips werden innerhalb von Minuten erzielt sowie studiert robuste Substratflächen für Zelle.

Vor Kurzem zeigten wir, dass ein Dünnfilm des Polyolefinpsychiaters eine 95% Reduzierung im Bereich für Hochaspekt Schablonen für weiche Lithographie aufweist9. Indem wir mit einem preiswerten digitalen Handwerksschneider kombinierten, waren wir in der Lage, die verhältnismäßig einheitlichen und konsequenten kompletten microfluidic Kanäle mit glatten Oberflächen, vertikalen Seitenwänden und hohen Längenverhältniskanälen mit seitlichen Auflösungen weit über dem Hilfsmittel auch zu erzielen, das verwendet wurde, um sie zu schneiden10. Die thermische Masseverbindung der Schichten ergibt ein stark geklebtes Chip, mit Leckbeweiskanälen und homogene Oberflächen- und Masseneigenschaften. Komplexe microfluidic Auslegungen können leicht spontan konstruiert werden und Protein prüft auch betriebsbereit integriert in die Einheit.


Bezüge

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  2. P. Abgrall, L.N. Low und N.T. Nguyen, LaborChip, 2007, 7, 520-522.
  3. H.B. Liu und H.Q. Gong, J. Micromech. Microeng., 2009, 19, 037002.
  4. K. Sollier, C.A. Mandon, K.A. Heyries, L.J. Blum und C.A. Marquette, LaborChip, 2009, 9, 3489-3494.
  5. M. Lang M.A. Sprague, A.A. Grimes, B.D. Rich und M. Khine, Appl Phys Lett, 2009, 94, -.
  6. C.S. Chen, D.N. Breslauer, J.I. Luna, A. Grimes, W.C. Chin, L.P. Leeb und M. Khine, LaborChip, 2008, 8, 622-624.
  7. A. Schmutze, D.N. Breslauer, M. Long, J. Pegan, L.P. Lee und M. Khine, LaborChip, 2008, 8, 170-172.
  8. D. Nguyen, S. Sa, J.D. Pegan, B. Rich, G.X. Xiang, K.E. McCloskey, J.O. Manilay und M. Khine, LaborChip, 2009, 9, 3338-3344.
  9. D. Nguyen, D. Taylor, K. Qian, N. Norouzi, J. Rasmussen, S. Botzet, K.H. Lehmann, K. Halverson und M. Khine, LaborChip, 2010, 10, 1623-1626.
  10. D. Taylor, D. Dyer, V. Lew, M. Khine, LaborChip, 2010, DOI: 10.1039/c00473.

Copyright AZoNano.com, MANCEF.org

Date Added: Dec 22, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 04:12

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