Think Big ... Потом Shrink

Профессор Мишель Khine

Аннотация:

Проблема микро-и нано-производства заключается в трудности и затраты, связанные с структурирование на таком высоком разрешении. Вместо того чтобы полагаться на традицию методы изготовления - в основном унаследованный от полупроводниковой промышленности - для микрожидкостных приложений, мы разработали радикально иной подход. Мы картины на большом масштабе, с которым легко и недорого, и рассчитывать на тепло-индуцированной релаксации предварительно напряженных памятью формы листы полимера (полистирола и полиолефин), чтобы достичь желаемых структур. Используя этот подход, мы продемонстрировали, что мы можем создать полностью функциональный и полное микрожидкостных устройств с интегрированной наноструктур в течение нескольких минут. Эти устройства могут быть созданы только для пенни на чип и без какого-либо специального дорогостоящего оборудования. Это позволяет исследователям сделать пользовательский микросистем на спрос на спектр приложений от фундаментальных исследований биологии стволовых клеток до точки ухода диагностических приборов для выявления инфекционных заболеваний. В этой презентации, я рассмотрю подход моей лаборатории по каждой из этих областей.

Введение

Для того, чтобы микрожидкостных технологию реализовать свой потенциал создания существенное влияние на таких областях, как стволовые клетки технологий, системной биологии, а точка-санитарной помощи диагностики постоянный разрыв между академической прототипов и стандартных устройств должны быть преодолены. Хотя большинство академических лабораторий прототип через мягкие литографии в полидиметилсилоксан (PDMS), промышленность в значительной степени нетерпимы к присущей materkal недостатки PDMS, в том числе: отек, неселективные поглощения и плохими механическими свойствами. Промышленность полагается на пластмасс, в том числе полистирол (PS) и полиолефинов (PO) ¹ . Для создания таких тонких особенностей при производстве пластмасс, однако, как правило, требует либо горячего тиснения или литья под давлением. Оба этих подхода требуют значительных инвестиций в дорогостоящее оборудование, капитал и обширные времени обработки, что в значительной степени препятствует академических прототипов ^{2 , 3} . Введем новый, быстрый, и ультра-дешевый стратегии для изготовления микросистем с интегрированным наноструктур использованием термоусадочной пленки Techology.

Мы картины на большом масштабе, с которым легко и недорого, и рассчитывать на тепло-индуцированной релаксации предварительно напряженных памятью формы листа полимера для достижения желаемых структур ^4-6 . Наши предыдущие работы с термоусадочной пленки были направлены на применение полистирола игрушка называется "Shrinky-Dinks" ⁷ . PS Было показано, что отображение 60%-ное снижение в районе от усадки и был использован в сочетании с лазерным принтером для изготовления мастерам для изготовления PDMS микрожидкостных устройств и микро скважин для культуры клеток ^{7 , 8} . Прямая структурирование листа через травления или осаждения было показано для создания законченных микрожидкостных устройств, и был расширен для создания функциональных биочип, что интегрированный комплекс микрожидкостных конструкций и белков пятна.

Рисунок 1. Ультра-быстрый, низкая стоимость процесса производства нано-интегрированных микросистем. Начиная с чистого листа термопластичного, можно создавать различные микро-и нано-структур либо применения материалов или удаления материалов из пластика. При нагревании лист втягивается, в результате чего любые жесткие материалы (например, металлы, пряжки). Полное 3D сложены микрожидкостных чипов будут достигнуты в течение нескольких минут, а также надежная подложки для клеточных исследований.

В последнее время мы показали, что полиолефиновой термоусадочной тонкой пленки экспонатов 95%-ное снижение в область для большого удлинения шаблоны для мягкой литографии ⁹ . В сочетании с недорогой цифровой катер корабль, нам удалось также добиться относительно единообразное и последовательное полное микрожидкостных каналов с гладкими поверхностями, вертикальные боковые стенки, и высокой пропорции каналов с боковым резолюций далеко за инструмент, используемый, чтобы сократить их ¹⁰ . Термоскреплением слоев приводит к сильно связаны чип с каналами утечки доказательство, и однородной поверхности и объемных свойств. Комплекс микрожидкостных проекты могут быть легко разработаны на лету и белка анализы также легко интегрированы в устройство.

Ссылки

1. CK Фредриксон, З. Ся, К. Дас, Р. Фергюсон, FT Таварес и ZH вентилятора, J Microelectromech S, 2006, 15, 1060-1068.
2. П. Abgrall, Л. Н. низкого и NT Нгуен, Lab Chip, 2007, 7, 520-522.
3. HB Лю и HQ Гун, И. Micromech. Microeng., 2009, 19, 037002.
4. К. Солье, Калифорния Mandon, К. А. Heyries, Л. Блюма и CA Маркетт, Lab Chip, 2009, 9, 3489-3494.
5. М. Лонг, М. А. Sprague, А. А. Граймс, Б. Д. Рич и М. Khine, Appl Phys Lett, 2009, 94, -.
6. CS Чен, Д. Н. Breslauer, СО Луна, А. Граймс, туалет Чин, Л. П. Лееб и М. Khine, Lab Chip, 2008, 8, 622-624.
7. А. Граймс, Д. Н. Breslauer, М. Лонг, Дж. Pegan, Л. П. Ли и М. Khine, Lab Chip, 2008, 8, 170-172.
8. Д. Нгуен, С. Сб, JD Pegan, Б. Рич, GX Сян, К. Е. Макклоски, JO Manilay и М. Khine, Lab Chip, 2009, 9, 3338-3344.
9. Д. Нгуен, Д. Тейлор, К. Чен, Н. Norouzi, Дж. Расмуссен, С. Botzet, KH Леманн, К. и М. Халверсон Khine, Lab Chip, 2010, 10, 1623-1626.
10. Д. Тейлор, Д. Дайер, В. Лью, М. Khine, Lab Chip, 2010, DOI: 10.1039/c00473.

Copyright AZoNano.com, MANCEF.org