Piense que Grande… Entonces Encójase

por Profesor Michelle Khine

Profesor Michelle Khine, Departamento de la Ingeniería Biomédica, Universidad de California, Irvine
Autor Correspondiente: mkhine@uci.edu

Extracto:

El reto de micro y de la nanofabricación miente en las dificultades y los costos asociados a modelar en tal alta resolución. En vez de la confianza en técnicas de la fabricación de la tradición -- heredado en gran parte de la industria del semiconductor -- para las aplicaciones microfluidic, hemos desarrollado una aproximación radicalmente diversa. Modelamos en el gran escala, que es fácil y barato, y confiamos en la relajación provocada por el calor de las hojas pretensadas del polímero de memoria de dimensión de una variable (poliestireno y poliolefina) para lograr nuestras estructuras deseadas. Usando esta aproximación, hemos demostrado que podemos crear completo - los dispositivos microfluidic funcionales y completos con nanostructures integrados en cuestión de minutos. Estos dispositivos se pueden crear para solamente los peniques por viruta y sin ningún equipo costoso dedicado. Esto permite a investigadores hacer microsistemas de encargo a pedido para un rango de aplicaciones de estudios básicos de la biología a la investigación de la célula madre a la punta de los dispositivos diagnósticos del cuidado para detectar enfermedades infecciosas. En esta presentación, revisaré la aproximación de mi laboratorio a cada uno de estas áreas.

Introducción

Para que la tecnología microfluidic satisfaga su potencial de hacer un impacto importante en campos tales como tecnologías de la célula madre, biología de sistemas, y diagnósticos del punta-de-cuidado el abismo persistente entre la creación de un prototipo y los dispositivos académicos del estándar industrial debe ser puenteado. Mientras Que la mayoría del prototipo de laboratorios académico vía la litografía suave en el polydimethylsiloxane (PDMS), industria es en gran parte intolerante a las desventajas materkal inherentes de PDMS, el incluir: hinchamiento, amortiguación no selectiva, y propiedades mecánicas pobres. La Industria confía en los plásticos, incluyendo el poliestireno (PS) y las poliolefinas (PO)1. Para crear tales características de la multa en plásticos, sin embargo, requiere típicamente grabar caliente o el moldeo a presión. Ambas aproximaciones requieren inversiones sustanciales en bienes de equipo costosos y el tiempo de procesamiento extenso que impide en gran parte creación de un prototipo académica2,3. Introducimos una estrategia nueva, rápida, y del ultra-inferior-costo para fabricar microsistemas con nanostructures integrados usando techology de la película contráctil.

Modelamos en el gran escala, que es fácil y barato, y confiamos en la relajación provocada por el calor de las hojas pretensadas del polímero de memoria de dimensión de una variable para lograr nuestras estructuras deseadas4-6. Nuestros trabajos previos con las películas contráctiles se han centrado en las aplicaciones de un juguete del poliestireno llamado “Shrinky-Dinks”7. El PICOSEGUNDO fue mostrado para visualizar una reducción del 60% en área sobre la contracción y utilizado conjuntamente con una impresora laser para fabricar los capitanes para la fabricación de los dispositivos microfluidic de PDMS y los receptores de papel micros para el cultivo celular7,8. El modelar Direct de las hojas con la aguafuerte o la deposición fue mostrado para crear los dispositivos microfluidic completos, y desplegado sobre para crear un biochip funcional que los diseños microfluidic complejos integrados y las manchas de las proteínas.

Cuadro 1. Ultrarrápido, proceso de fabricación del bajo costo de microsistemas nano-integrados. Comenzando con una hoja termoplástica en blanco, una puede crear las diversas estructuras micras y nanas aplicando los materiales a o quitando los materiales del plástico. Sobre la calefacción, la hoja se retracta, causando cualquier material más derecho (e.g metales, abrochar). Las virutas microfluidic empiladas 3D Completas se logran en cuestión de minutos así como los substratos robustos para la célula estudian.

Recientemente, demostramos que una película fina del encogimiento de la poliolefina exhibe una reducción del 95% en el área para los modelos del alto-aspecto para la litografía suave9. Combinando con un buril digital barato del arte, podíamos también lograr relativamente el uniforme y los canales microfluidic completos constantes con las superficies lisas, los flancos verticales, y los altos canales de la relación de aspecto con resoluciones laterales bastante más allá de la herramienta usada para cortarlas10. La vinculación térmica de las capas da lugar a una viruta fuertemente bajo fianza, con los canales de la prueba del escape, y a propiedades homogéneas del superficie y a granel. Los diseños microfluidic Complejos pueden ser diseñados fácilmente simultáneamente y la proteína ensaya también integrado fácilmente en el dispositivo.


Referencias

  1. C.K. Fredrickson, Z. Xia, C. Das, R. Ferguson, F.T. Tavares y Z.H. Fan, J Microelectromech S, 2006, 15, 1060-1068.
  2. P. Abgrall, L.N. Low y N.T. Nguyen, Viruta del Laboratorio, 2007, 7, 520-522.
  3. H.B. Liu y H.Q. Gong, J. Micromech. Microeng., 2009, 19, 037002.
  4. K. Sollier, C.A. Mandon, K.A. Heyries, L.J. Blum y C.A. Marquette, Viruta del Laboratorio, 2009, 9, 3489-3494.
  5. M. De Largo, M.A. Sprague, A.A. Grimes, B.D. Rich y 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 y M. Khine, Viruta del Laboratorio, 2008, 8, 622-624.
  7. A. Grimes, D.N. Breslauer, M. Long, J. Pegan, L.P. Lee y M. Khine, Viruta del Laboratorio, 2008, 8, 170-172.
  8. D. Nguyen, S. Sa, J.D. Pegan, B. Rich, G.X. Xiang, K.E. McCloskey, J.O. Manilay y M. Khine, Viruta del Laboratorio, 2009, 9, 3338-3344.
  9. D. Nguyen, D. Taylor, K. Qian, N. Norouzi, J. Rasmussen, S. Botzet, K.H. Lehmann, K. Halverson y M. Khine, Viruta del Laboratorio, 2010, 10, 1623-1626.
  10. D. Taylor, D. Dyer, V. Lew, M. Khine, Viruta del Laboratorio, 2010, DOI: 10.1039/c00473.

Derechos De Autor AZoNano.com, MANCEF.org

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

Last Update: 14. June 2013 04:44

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit