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Pense que Grande… Encolha Então

pelo Professor Michelle Khine

Professor Michelle Khine, Departamento da Engenharia Biomedicável, University Of California, Irvine
Autor Correspondente: mkhine@uci.edu

Sumário:

O desafio de micro e da nanofabricação encontra-se nas dificuldades e nos custos associados com a modelação em tal alta resolução. Em vez da confiança em técnicas da fabricação da tradição -- herdado pela maior parte da indústria do semicondutor -- para aplicações microfluidic, nós desenvolvemos uma aproximação radicalmente diferente. Nós modelamos na grande escala, que é fácil e barata, e confiamos no abrandamento calor-induzido de folhas pre-forçadas do polímero de memória de forma (poliestireno e polyolefin) para conseguir nossas estruturas desejadas. Usando esta aproximação, nós demonstramos que nós podemos criar inteiramente - dispositivos microfluidic funcionais e completos com nanostructures integrados dentro de minutos. Estes dispositivos podem ser criados para somente moedas de um centavo pela microplaqueta e sem nenhum equipamento caro dedicado. Isto permite pesquisadores de fazer microsistemas feitos sob encomenda por encomenda para uma escala de aplicações dos estudos básicos da biologia à pesquisa da célula estaminal ao ponto de dispositivos diagnósticos do cuidado para detectar doenças infecciosas. Nesta apresentação, Eu reverei a aproximação do meu laboratório a cada um destas áreas.

Introdução

Para que a tecnologia microfluidic cumpra seu potencial de fazer um impacto significativo em campos tais como tecnologias da célula estaminal, biologia de sistemas, e diagnósticos do ponto--cuidado a falha persistente entre a prototipificação académico e os dispositivos do padrão do sector deve ser construída uma ponte sobre. Quando a maioria de protótipo de laboratórios académico através da litografia macia no polydimethylsiloxane (PDMS), indústria for pela maior parte intolerante aos inconvenientes materkal inerentes de PDMS, incluir: inchação, absorção não-selectiva, e propriedades mecânicas deficientes. A Indústria confia em plásticos, incluindo o poliestireno (PS) e os polyolefins (PO)1. Para criar tais características da multa nos plásticos, contudo, exige tipicamente a gravação quente ou a modelação por injecção. Both of these aproximações exigem investimentos substanciais no equipamento de capital caro e no tempo de processamento extensivo que impossibilita pela maior parte a prototipificação académico2,3. Nós introduzimos uma estratégia nova, rápida, e do ultra-baixo-custo para fabricar microsistemas com nanostructures integrados usando o techology do psiquiatra-filme.

Nós modelamos na grande escala, que é fácil e barata, e confiamos no abrandamento calor-induzido de folhas pre-forçadas do polímero de memória de forma para conseguir nossas estruturas desejadas4-6. Nossos trabalhos anteriores com filmes de psiquiatra centraram-se sobre as aplicações de um brinquedo do poliestireno chamado “Shrinky-Dinks”7. O PICOSEGUNDO foi mostrado para indicar uma redução a 60% na área em cima do encolhimento e usado conjuntamente com uma impressora a laser para fabricar mestres para a fabricação de dispositivos microfluidic de PDMS e micro poços para a cultura celular7,8. A modelação Direct das folhas com gravura a água-forte ou o depósito foi mostrada para criar dispositivos microfluidic completos, e expandida em cima para criar um biochip funcional que projectos microfluidic complexos integrados e pontos das proteínas.

Figura 1. Ultra-Rápida, processo de manufactura do baixo custo de microsistemas nano-integrados. Começando com uma folha termoplástico vazia, uma pode criar várias micro e estruturas nano aplicando materiais a ou removendo os materiais do plástico. Em Cima do aquecimento, a folha retrai, causando todos os materiais mais duros (por exemplo metais, para curvar). As microplaquetas microfluidic empilhadas 3D Completas são conseguidas dentro de minutos assim como as carcaças robustas para a pilha estudam.

Recentemente, nós demonstramos que um filme fino do psiquiatra do polyolefin exibe uma redução a 95% na área para moldes do alto-aspecto para a litografia macia9. Combinando com um cortador digital barato do ofício, nós podíamos conseguir igualmente bem os canais microfluidic completos relativamente uniformes e consistentes com superfícies lisas, os sidewalls verticais, e canais altos do prolongamento com definições laterais além da ferramenta usada para cortá-las10. A ligação térmica das camadas conduz a uma microplaqueta fortemente ligada, com canais da prova do escape, e à superfície e às propriedades de maioria homogéneas. Os projectos microfluidic Complexos podem ser - - ensaios sobre facilmente projetados da mosca e da proteína igualmente integrados prontamente no dispositivo.


Referências

  1. C.K. Fredrickson, Z. Xia, C. DAS, R. Ferguson, F.T. Tavares e Z.H. Ventilador, J Microelectromech S, 2006, 15, 1060-1068.
  2. P. Abgrall, L.N. Baixo e N.T. Nguyen, Microplaqueta do Laboratório, 2007, 7, 520-522.
  3. H.B. Liu e H.Q. Gongo, J. Micromech. Microeng., 2009, 19, 037002.
  4. K. Sollier, C.A. Mandon, K.A. Heyries, L.J. Blum e C.A. Marquette, Microplaqueta do Laboratório, 2009, 9, 3489-3494.
  5. M. Por Muito Tempo, M.A. Sprague, A.A. Grimes, B.D. Rico e 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 e M. Khine, Microplaqueta do Laboratório, 2008, 8, 622-624.
  7. A. Grimes, D.N. Breslauer, M. Longo, J. Pegan, L.P. Lee e M. Khine, Microplaqueta do Laboratório, 2008, 8, 170-172.
  8. D. Nguyen, S. Sa, J.D. Pegan, B. Rico, G.X. Xiang, K.E. McCloskey, J.O. Manilay e M. Khine, Microplaqueta do Laboratório, 2009, 9, 3338-3344.
  9. D. Nguyen, D. Taylor, K. Qian, N. Norouzi, J. Rasmussen, S. Botzet, K.H. Lehmann, K. Halverson e M. Khine, Microplaqueta do Laboratório, 2010, 10, 1623-1626.
  10. D. Taylor, D. Tintureiro, V. Lew, M. Khine, Microplaqueta do Laboratório, 2010, DOI: 10.1039/c00473.

Copyright AZoNano.com, MANCEF.org

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

Last Update: 14. June 2013 04:37

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