Pensa in grande ... Poi Shrink

dal professor Michelle Khine

Abstract:

La sfida di micro-e nano-fabbricazione sta nella difficoltà e dei costi connessi con patterning a così alta risoluzione. Invece di basarsi su tecniche di fabbricazione tradizione - in gran parte ereditate dal settore dei semiconduttori - per le applicazioni di microfluidica, abbiamo sviluppato un approccio radicalmente diverso. Noi modello a larga scala, che è facile e poco costoso, e si basano sul calore indotta di rilassamento precompresso fogli di polimeri a memoria di forma (polistirolo e poliolefine) per raggiungere le nostre strutture desiderato. Usando questo approccio, abbiamo dimostrato che possiamo creare dispositivi completamente funzionale e completo microfluidica con nanostrutture integrate in pochi minuti. Questi dispositivi possono essere creati per pochi centesimi al chip e senza costose apparecchiature dedicate. Ciò consente ai ricercatori di fare microsistemi personalizzati su richiesta per una serie di applicazioni da studi di biologia di base per la ricerca sulle cellule staminali al punto di cura dispositivi diagnostici per rilevare le malattie infettive. In questa presentazione, vorrei rivedere il mio approccio di laboratorio per ognuna di queste aree.

Introduzione

Al fine di tecnologia microfluidica agli obblighi che le potenzialità di un impatto significativo sui campi quali le tecnologie sulle cellule staminali, biologia dei sistemi, e point-of-care diagnostica l'abisso persistente tra prototipazione accademico e standard di settore dispositivi devono essere colmato. Mentre la maggior parte accademica prototipo laboratori tramite litografia soft in polidimetilsilossano (PDMS), l'industria è in gran parte intollerante per gli svantaggi legati materkal di PDMS, tra cui: gonfiore, non selettivo assorbimento, e scarse proprietà meccaniche. Industriali si basa su materiali plastici, tra cui polistirolo (PS) e poliolefine (PO) ¹ . Per creare tali caratteristiche bene in plastica, tuttavia, richiede in genere o goffratura a caldo o stampaggio ad iniezione. Entrambi questi approcci richiedono ingenti investimenti in beni strumentali e costosi tempi di elaborazione ampia che esclude gran parte accademico prototipazione ^{2 , 3} . Introduciamo un nuovo, rapido e ultra-low-cost strategia per fabbricare microsistemi con nanostrutture integrate con film termoretraibile techology.

Noi modello a larga scala, che è facile e poco costoso, e si basano sul calore indotta di rilassamento precompresso fogli di polimeri a memoria di forma per raggiungere le nostre strutture desiderato ^4-6 . I nostri lavori precedenti con film termoretraibile si sono concentrati sulle applicazioni di un giocattolo polistirolo chiamato "Shrinky-Dinks" ⁷ . PS è stato mostrato per visualizzare una riduzione del 60% in area su ritiro ed è stato usato in combinazione con una stampante laser per fabbricare master per la fabbricazione di dispositivi microfluidici PDMS e pozzi micro per colture cellulari ^{7 , 8} . Patterning diretto dei fogli attraverso attacco o di deposizione ha dimostrato di creare dispositivi microfluidici completo, ed è stata estesa su di creare un biochip che funzionale integrato disegni complessi microfluidica e macchie di proteine.

Figura 1. Ultra-rapido, processo di fabbricazione a basso costo di nano-microsistemi integrati. A partire da un foglio bianco termoplastiche, si possono creare diversi micro e nano strutture da uno o l'applicazione di materiali per la rimozione dei materiali dalla plastica. A seguito di riscaldamento, la ritrae foglio, facendo qualunque materiale più rigido (ad esempio metalli, a fibbia). 3D completo chip impilati microfluidica si ottengono in pochi minuti e substrati robusti per gli studi delle cellule.

Recentemente, abbiamo dimostrato che una poliolefina film termoretraibile sottile presenta una riduzione del 95% in zona ad alta aspetto modelli per litografia soft ⁹ . Grazie alla combinazione con un basso costo taglio artigianale digitale, siamo stati in grado di raggiungere anche i canali completa relativamente uniforme e coerente microfluidica con superfici lisce, pareti verticali, e ad alta canali rapporto di aspetto con risoluzioni laterali ben oltre lo strumento utilizzato per tagliare loro ¹⁰ . Il legame termico dei risultati strati in un chip fortemente legato, con canali a tenuta, e la superficie omogenea e proprietà di massa. Complessi disegni microfluidica possono essere facilmente progettati al volo e saggi di proteine ​​anche facilmente integrato nel dispositivo.

Referenze

1. CK Fredrickson, Z. Xia, C. Das, R. Ferguson, FT Tavares e ZH Fan, J Microelectromech S, 2006, 15, 1060-1068.
2. P. Abgrall, LN bassa e NT Nguyen, Chip Lab, 2007, 7, 520-522.
3. HB Liu e Gong HQ, J. Micromech. Microeng., 2009, 19, 037002.
4. K. Sollier, CA Mandon, KA Heyries, LJ Blum e CA Marquette, Chip Lab, 2009, 9, 3489-3494.
5. M. Long, MA Sprague, AA Grimes, BD Rich e M. Khine, Appl Phys Lett., 2009, 94, -.
6. CS Chen, DN Breslauer, JI Luna, A. Grimes, WC Chin, LP Leeb e M. Khine, Chip Lab, 2008, 8, 622-624.
7. A. Grimes, DN Breslauer, M. Long, J. Pegan, LP Lee e M. Khine, Chip Lab, 2008, 8, 170-172.
8. D. Nguyen, S. Sa, JD Pegan, B. Rich, GX Xiang, KE McCloskey, JO Manilay e M. Khine, Chip Lab, 2009, 9, 3338-3344.
9. D. Nguyen, D. Taylor, K. Qian, N. Norouzi, J. Rasmussen, S. Botzet, KH Lehmann, K. e M. Halverson Khine, Chip Lab, 2010, 10, 1623-1626.
10. D. Taylor, D. Dyer, V. Lew, M. Khine, Chip Lab 2010, DOI: 10.1039/c00473.

Copyright AZoNano.com, MANCEF.org