Pensez que Grand… Rétrécissez Alors

par Professeur Michelle Khine

Professeur Michelle Khine, Service de Génie Biomédical, Université de Californie, Irvine
Auteur Correspondant : mkhine@uci.edu

Abrégé :

Le défi de micro et de la nanofabrication se situe dans les difficultés et les coûts associés avec la structuration à une telle haute résolution. Au lieu de compter sur des techniques de fabrication de tradition -- en grande partie hérité de l'entreprise de semiconducteurs -- pour des applications microfluidic, nous avons développé un élan radicalement différent. Nous modelons à la large échelle, qui est facile et peu coûteuse, et comptons sur la relaxation provoquée par la chaleur des feuilles contraintes d'avance de polymère de mémoire de forme (polystyrène et polyoléfine) pour réaliser nos structures désirées. Utilisant cet élan, nous avons expliqué que nous pouvons produire entièrement - les dispositifs microfluidic fonctionnels et complets avec des nanostructures intégrés en quelques minutes. Ces dispositifs peuvent être produits pour seulement des penny selon la puce et sans n'importe quel matériel coûteux dédié. Ceci permet à des chercheurs de rendre des microsystèmes faits sur commande sur demande pour une gamme d'applications à partir des études de base de biologie à la recherche de cellule souche au point de dispositifs diagnostiques de soins pour trouver des maladies infectieuses. Dans cet exposé, Je réviserai l'élan de mon laboratoire à chacune de ces zones.

Introduction

Pour que la technologie microfluidic accomplisse son potentiel d'effectuer un impact important sur des zones telles que des technologies de cellule souche, la biologie de systèmes, et des diagnostics de remarque-de-soins l'abîme persistant entre le prototypage scolaire et les dispositifs industriellement compatibles doit pont. Tandis Que la plupart de prototype de laboratoires scolaire par l'intermédiaire de la lithographie douce dans le polydimethylsiloxane (PDMS), industrie est en grande partie intolérant aux inconvénients materkal inhérents de PDMS, comprendre : gonflement, absorption non sélective, et propriétés mécaniques faibles. L'Industrie se fonde sur des plastiques, y compris le polystyrène (PS) et les polyoléfines (PO)1. Pour produire de telles caractéristiques techniques de fin en plastiques, cependant, exige type graver chaud ou moulage en relief par injection. Chacun des deux élans exigent des placements substantiels dans les biens d'équipement chers et le vaste temps de traitement qui exclut en grande partie le prototypage scolaire2,3. Nous introduisons une stratégie nouvelle, rapide, et d'ultra-faible-coût pour fabriquer des microsystèmes avec des nanostructures intégrés utilisant le techology de film rétrécissable.

Nous modelons à la large échelle, qui est facile et peu coûteuse, et comptons sur la relaxation provoquée par la chaleur des feuilles contraintes d'avance de polymère de mémoire de forme pour réaliser nos structures désirées4-6. Nos anciens travaux avec des films rétrécissables se sont concentrés sur les applications d'un jouet « Shrinky-Dinks » appelé de polystyrène7. La PICOSECONDE a été affichée pour afficher une réduction de 60% de zone sur le rétrécissement et a été employée conjointement avec une imprimante laser pour fabriquer des maîtres pour la fabrication des dispositifs microfluidic de PDMS et des puits micro pour la culture cellulaire7,8. La structuration Direct des feuilles par gravure ou le dépôt a été affichée pour produire les dispositifs microfluidic complets, et a été augmentée au moment pour produire une biopuce fonctionnelle qui des designs microfluidic complexes intégrés et des endroits de protéines.

Le Schéma 1. Ultra-rapide, processus de fabrication de coût bas des microsystèmes nano-intégrés. Commençant par une feuille thermoplastique blanc, on peut produire les structures micro et nanoes variées en appliquant des matériaux à ou en enlevant des matériaux du plastique. Sur le chauffage, la feuille se rétracte, entraînant tous les matériaux plus raides (par exemple métaux, pour boucler). Des puces microfluidic empilées par 3D Complètes sont réalisées en quelques minutes ainsi que les substrats robustes pour la cellule étudie.

Récent, nous avons expliqué qu'un film mince de rétrécissement de polyoléfine montre une réduction de 95% de zone pour des descripteurs de haut-aspect pour la lithographie douce9. Par la combinaison avec un coupeur digital bon marché de vedettes, nous pouvions réaliser également les tunnels microfluidic complets relativement uniformes et cohérents avec des surfaces lisses, des flancs verticaux, et des tunnels élevés de rapport hauteur/largeur avec des définitions transversales bien au-delà de l'outil utilisé pour les couper10. La métallisation thermique des couches a comme conséquence une puce fortement métallisée, avec des tunnels d'épreuve de fuite, et les propriétés de surface et en vrac homogènes. Des designs microfluidic Complexes peuvent facilement être conçus en marche et la protéine analyse également promptement intégré dans le dispositif.


Références

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

Droit d'auteur AZoNano.com, MANCEF.org

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

Last Update: 14. June 2013 04:06

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