منصة الموائع الدقيقة التي تعمل بالهواء المضغوط لتركيز الجسيمات الدقيقة

يصف هذا البروتوكول طريقتنا في تصنيع وتشغيل منصة الموائع الدقيقة التي تعمل بالهواء المضغوط لتركيزات الجسيمات المتعددة التي تتغلب على أوجه القصور مثل انسداد الجسيمات والهياكل المعقدة. هذه الطرق تجعل من الممكن معالجة عدد غير محدود من الجسيمات ، والتركيز على عدد كبير من الجسيمات الصغيرة ، ومنع تلف الخلايا غير المرغوب فيه ، وزيادة كفاءة الإنتروبيا. نظرا لأهمية التحليل البيولوجي ، يتم استخدام تقنيات الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة الدقيقة والطبية الحيوية لتطوير ودراسة الأجهزة لتنقية وجمع المواد الدقيقة.

للبدء ، استخدم قالب قناة الصمام الهوائية SU8 المعدة مسبقا لتكرار طبقة PDMS للتحكم الهوائي في الصمام. صب 10 ملليلتر من PDMS السائل وملليلتر واحد من عامل المعالجة في قالب قناة صمام هوائي معد ، وتنشط الحرارة عند 90 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة. بعد شفاء هياكل PDMS ، افصل قالب SU8.

ثقب ثلاثة منافذ هوائية 1.5 ملم في قناة الصمام الهوائي باستخدام ثقب 1.5 ملم. صب 10 ملليلتر من PDMS السائل وملليلتر واحد من عامل المعالجة في قالب SU8 نظيف. قم بتدوير المعطف لمدة 15 ثانية بمعدل 1500 دورة في الدقيقة باستخدام طبقة دوارة ، ثم قم بتنشيط الحرارة عند 90 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة.

افصل قالب SU8 بعد شفاء هياكل PDMS. عالج بنية PDMS بالبلازما الجوية لمدة 20 ثانية. باستخدام المجهر ، قم بمحاذاة هياكل PDMS المعالجة بالبلازما وفقا لبنية القناة.

قم بربط هياكل PDMS المحاذاة عن طريق تسخينها عند 90 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة. باستخدام ثقب 1.5 ملم ، قم بعمل ثقب قطره 1.5 ملم في مدخل قناة السائل والمنافذ داخل جزء القناة الهوائية المرتبط بطبقة الحجاب الحاجز الرقيقة. قم بتكرار جانبي طبقة PDMS باستخدام قالبين SU8 لإنشاء قناة ميكروفلويديك.

استخدم قالب قناة ميكروفلويديك منحني ومستطيل الشكل في الأمام ، وقالب قناة ربط ميكروفلويديك في الخلف. صب 10 ملليلتر من PDMS السائل وملليلتر واحد من عامل المعالجة في قالب قناة الموائع الدقيقة المنحنية والمستطيلة ، وقم بتغطيتها عند 1200 دورة في الدقيقة لمدة 15 ثانية ، ثم قم بإنشاء قوالب لغرفة السائل المنحنية وقنوات السائل عن طريق التنشيط الحراري عند 90 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة. افصل طبقة PDMS التي تتشكل عليها قناة الموائع الدقيقة.

ثم عالجه بالبلازما الجوية لمدة 20 ثانية لصنع قالب منشط حراريا يغطي جدار التهوية المختوم عن طريق الارتباط بالرقاقة الزجاجية. صب ثلاثة ملليلترات من PDMS السائل في قناة التوصيل البيني لقالب SU8. رتب الهيكل ، المصنع باستخدام قالب قناة التوصيل البيني ، في PDMS السائل على قالب قناة التوصيل البيني الموائع الدقيقة.

ثم جفف الهيكل المتراكب عند 130 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة. بعد المعالجة ، قم بإزالة قالب SU8 الأمامي من طبقة شبكة قناة الموائع الدقيقة وقم بإزالة قالب PDMS الخلفي بعناية. صب 10 ملليلتر من PDMS السائل وملليلتر واحد من عامل المعالجة في قالب SU8 نظيف وتنشيطه بالحرارة عند 90 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة.

افصل قالب SU8 بعد شفاء هياكل PDMS. عالج قوالب قنوات التوصيل البيني الموائع الدقيقة PDMS باستخدام البلازما الجوية لمدة 20 ثانية. باستخدام المجهر ، قم بمحاذاة هياكل PDMS المعالجة بالبلازما وفقا لبنية القناة.

قم بربط هياكل PDMS المحاذاة عن طريق التسخين عند 90 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة. قم بمحاذاة هياكل PDMS المعدة خلال هذه العملية وفقا لبنية القناة وربطها عن طريق معالجتها بالبلازما الجوية لمدة 20 ثانية. باستخدام حقنة 10 ملليلتر ، املأ قناة الموائع الدقيقة بماء خال من الفقاعات ومنزوع المعادن.

للتحكم في ضغط سائل العمل والصمامات الهوائية الثلاثة التي تتحكم في تدفق الميكروبيدات ، أدخل وحدة تحكم في الضغط الدقيق مع أربع قنوات منفذ أو أكثر لسائل العمل في منصة الموائع الدقيقة. تحضير جزيئات اختبار الكربوكسيل البوليسترين من مختلف الأحجام في الماء المقطر. للتحكم في معدل تدفق سائل العمل ، املأ نصف زجاجة زجاجية بالماء وقم بتوصيل غطاء الزجاجة بقناة إخراج وحدة التحكم والصمام الدقيق.

باستخدام مجهر مقلوب ، راقب جميع عمليات المنصة وقم بقياس معدل تدفق التشغيل بمرور الوقت عند المخرج بواسطة مقياس تدفق السائل. حقن خليط الجسيمات أو السوائل تحت الضغط عند المدخل باستخدام صمام الجسيمات. اضغط على صمام CIV عند 15 كيلوباسكال، وصمام الجسيمات عند 18 كيلوباسكال لتشغيل الصمام.

عندما تتركز الجسيمات ، اضغط فقط على صمام السائل. تم تقسيم معدل تدفق السوائل إلى عملية منصة من أربع مراحل. كانت المرحلة الأولى هي حالة التحميل.

كان سائل العمل والجسيمات متطابقين تقريبا حيث أظهرت شبكة قنوات الموائع الدقيقة تناظرا هيكليا. المرحلة الثانية كانت حالة الحظر. ضاق مسار التدفق ، وتم تقليل معدل التدفق الذي تم قياسه عند منفذ المخرج بواسطة المقاومة الهيدروليكية.

المرحلة الثالثة كانت حالة التركيز. وكان قطر للقطر المقاس قريبا من الصفر، وبلغت قوة قطر حوالي 1.42 ضعف قوة التوقف. كانت المرحلة الأخيرة هي حالة الإصدار.

أثبتت معدلات التدفق والتركيز الناتجة أن التشغيل المتسلسل المبرمج باستخدام الصمام الهوائي يعمل بشكل جيد بسبب تغيرات التدفق. تم تركيز الجسيمات وتراكمها في منطقة التجميع عندما تم إغلاق صمام CIV وصمام الجسيمات ، وتم إطلاق جميع الجسيمات المركزة التي تم جمعها في غضون أربع ثوان عندما تم إغلاق صمام السائل فقط. جزء أساسي من هذا الإجراء هو علاج الهيكل الخلفي حيث يتم زرع طبقة PDMS بواسطة بعض الضغط الإضافي لطبقة الهواء.

ويتم تنشيط طبقة الفيلم المشوهة فجأة. يمكن استخدام هذه المنصة للمعالجة التلقائية المسبقة للجسيمات الحيوية المركزة والمستقيمة والمعلقة للغاية ، حيث لا تتأثر العملية بخصائص الجسيمات الفيزيائية.