Denk Groot… Dan Krimp

door Professor Michelle Khine

Professor Michelle Khine, Afd. van Biomedische Techniek, Universiteit van Californië, Irvine
Overeenkomstige auteur: mkhine@uci.edu

Samenvatting:

De uitdaging van micro en nanofabricatie ligt in de moeilijkheden en de kosten verbonden aan het vormen bij dergelijke hoge resolutie. In plaats van zich het baseren op de technieken van de traditievervaardiging -- grotendeels geërft van de halfgeleiderindustrie -- voor microfluidic toepassingen, hebben wij een radicaal verschillende benadering ontwikkeld. Wij vormen bij de grote schaal, die gemakkelijk en goedkoop is, en baseren ons op de heat-induced ontspanning van pre-stressed het polymeerbladen van het vormgeheugen (polystyreen en polyolefin) om onze gewenste structuren te bereiken. Gebruikend deze benadering, hebben wij aangetoond dat wij volledig - functionele en volledige microfluidic apparaten met geïntegreerde nanostructures binnen minuten kunnen creëren. Deze apparaten kunnen voor slechts pence per spaander en zonder enige specifieke dure apparatuur worden gecreeerd. Dit laat onderzoekers toe om douanemicrosystems te maken voor een waaier van toepassingen van basisbiologiestudies op bestelling aan het onderzoek van de stamcel aan punt van zorg kenmerkende apparaten om besmettelijke ziekten te ontdekken. In deze presentatie, zal Ik de benadering van mijn laboratorium van elk van deze gebieden herzien.

Inleiding

Opdat de microfluidic technologie zijn potentieel van het maken van een significant effect op gebieden zoals de technologieën van de stamcel, systemenbiologie, en punt-van-zorg diagnostiek vervult moet de blijvende kloof tussen academische prototyping en industrie-standaardapparaten worden overbrugd. Terwijl het meeste academisch laboratoriaprototype via zachte lithografie in polydimethylsiloxane (PDMS), de industrie grotendeels onverdraagzaam aan de inherente materkal nadelen van PDMS is, omvattend: het zwellen, niet-selectieve absorptie, en slechte mechanische eigenschappen. De Industrie baseert zich op plastieken, met inbegrip van polystyreen (PS) en polyolefins (PO)1. Dergelijke fijne eigenschappen in plastieken creëren, echter, vereist of typisch het hete in reliëf maken of injectie het vormen. Beide benaderingen vereisen wezenlijke investeringen in dure investeringsgoederen en uitgebreide verwerkingstijd die grotendeels academische prototyping uitsluit2,3. Wij introduceren nieuwe, een snelle, en ultra-laag-kostenstrategie om microsystems met geïntegreerde nanostructures te vervaardigen gebruikend krimpfolietechology.

Wij vormen bij de grote schaal, die gemakkelijk en goedkoop is, en baseren ons op de heat-induced ontspanning van pre-stressed het polymeerbladen van het vormgeheugen om onze gewenste structuren te bereiken4-6. Ons voorafgaand werk met krimpfolie heeft zich op de toepassingen van een polystyreenstuk speelgoed genoemd „shrinky-Dinks“ geconcentreerd7. PS werden getoond om een 60% vermindering van gebied op inkrimping te tonen en werden gebruikt samen met een laserprinter om meesters voor de vervaardiging van microfluidic apparaten PDMS en micro- putten voor celcultuur te vervaardigen7,8. Het Directe vormen van de bladen door ets of deposito werd getoond om tot volledige microfluidic apparaten te leiden, en werd uitgebreid op om een functionele biochip tot stand te brengen die complexe microfluidic ontwerpen en proteïnenvlekken integreerde.

Figuur 1. Ultrasnelle, lage kosten productieproces van nano-geïntegreerde microsystems. Beginnend met een leeg thermoplastisch blad, kan men tot diverse micro en nano structuren leiden door of materialen toe te passen op of materialen te verwijderen uit het plastiek. Op het verwarmen, trekt het blad in, veroorzakend om het even welke stijvere materialen (b.v. metalen, om te ontzetten). De Volledige 3D gestapelde microfluidic spaanders worden bereikt binnen minuten evenals robuuste substraten voor celstudies.

Onlangs, toonden wij aan dat polyolefin dunne filmtentoongestelde voorwerpen een 95% vermindering van gebied voor hoog-aspectenmalplaatjes voor zachte lithografie krimpt9. Door met een goedkope digitale ambachtsnijder te combineren, konden wij vrij eenvormige en verenigbare volledige microfluidic kanalen met vlotte oppervlakten, verticale zijwanden, en hoge aspectverhouding kanalen met zijdieresoluties goed voorbij het hulpmiddel ook bereiken wordt gebruikt om hen te snijden10. Het thermische plakken van de lagen resulteert in een spaander sterk in entrepot, met de kanalen van het lekbewijs, en homogene oppervlakte en bulkeigenschappen. De Complexe microfluidic ontwerpen kunnen gemakkelijk ontworpen analyses tijdens de vlucht en eiwitdie ook gemakkelijk zijn in het apparaat worden geïntegreerd.


Verwijzingen

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

Copyright AZoNano.com, MANCEF.org

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

Last Update: 14. June 2013 04:02

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