切割绳索：两条通向井板微流体的路径——芯片和尖端

切割绳索：两条通向井板微流体的路径

25三月2019

莎拉E帕克^一Peter G.香克尔斯^二，麦迪伊万斯^一，史葛T。缓冲器^1,2,3

^一生物科新利手机客户端学部，橡树岭国家实验室，Oak Ridge总氮

^二布雷德森中心，田纳西大学，诺克斯维尔总氮

^三纳米相材料科学中心新利手机客户端

为什么这个有用？

即使是简单的微流体装置，也常常需要复杂而昂贵的泵和阀门系统来精确地计量和控制流体流动。这通常需要大量耗时的设置，有时会让这些芯片难以想象。它还代表着从一个小体积到另一个小体积的输送流体的相当直接的过程的重大偏离，不太可能被非微流体专家采用。然而，井板微流体的开发1,2提供了高吞吐能力，研究流体交换和剪切流动的简化方法，同时尽量减少设置和多个流体连接的需要。在聚苯乙烯（PS）板和聚二甲基硅氧烷（PDMS）流体学之间创建界面是创建这些混合装置的最大障碍。凯恩等。^一利用压力形成紧密的界面，而Conant等人^二用胶水粘合表面，但是，无论是对他们的技术进行详细阐述，还是在实践中，过程中的微小变化都可能导致设备故障。在这里，两种技术详细阐述了如何在井板和微流体之间建立有效的界面。从而在连接到井板底部的PDMS设备中，通过定制微通道互连各个井。然后将试剂添加到井中，通过下面的通道网络通过静水压力或压力控制系统进入出口井。^3,4。

利用这个平台，可以将流量引入传统的井盖研究中，以便更密切地模拟各种生理条件。此外，这些定制装置与井板微流体控制系统的兼容性提供了精确和动态控制实验条件的机会，包括温度，压力，和气体环境^3,4.多孔板的使用还允许多个设备平行于同一个板粘合，在不增加控制系统复杂性的情况下增加吞吐量5。此外，井板平台的熟悉性和普遍性为实验室内的技术专业人员提供了一个熟悉的平台，并自动与已经可用于常规井板的显微镜级附件主机兼容。

井-板微流控制备表明，微流控与井-板1之间存在压力密封，并将两者粘合在一起。^二.这项工作建立在这些想法的基础上，通过详细的液体粘合剂或化学活化和粘合。以前只是模糊地描述了将定制的PDMS装置连接到井板微流体的过程。^5、6.在这里，我们提出了两种方法，即利用（3-氨基丙基）三乙氧基硅烷（ATPES）对PS井板表面进行改性，使其与等离子体处理的PDMS结合。或未固化的PDMS作为PS和PDMS表面之间的粘合剂7。虽然APTES改性在不添加额外材料的情况下提供了更强的结合力，未固化的PDMS粘合程序需要较少的压力，避免纳米级特征的任何变形。流程概述如图1所示：

图1-上面的APTES工艺和下面的PDMS胶水的制造工艺图。

我需要什么？

材料

PDMS装置复制品，其入口和出口设计为与井板对齐。
48孔板；平底的，非组织培养治疗
异丙醇（IPA）
覆盖滑动或滑动到足以覆盖通道
X-刀
透明胶带

仅适用于连接

阿普特斯
去离子水
硬橡胶制动器
可密封塑料容器

仅PDMS粘合

锥形针头塑料注射器（Nichiryo 6ml针头注射器）
未固化的PDMS（10:1 w/w弹性体基到固化剂）

设备

钻孔压力机
血浆清洁器（Harrick Plasma，基本血浆清洁器PDC-32G）
热板
烤箱（75°C）

我该怎么办？

井板准备（用于两种粘合方法）

通过在PDMS副本（图2）上与入口或出口相对应的每口井的中心钻一个孔来准备井板。
用X-acto刀，清洁钻孔边缘，使井板底面光滑，并清除钻孔形成的任何唇口。

图2-准备好的PDMS设备如A所示。准备好的井板如B所示。

APTES粘合程序

井板适应改造

1.用IPA清洁井板底面，高置氧等离子体暴露2分钟，使板底面朝上（图3a）。

2.在通风柜中，制备100毫升1%v/v适配水溶液，并将其倒入浅层，可重新密封的容器。

3.将等离子体处理好的板放入APTES容器中，使板底面完全浸没。密封容器，浸泡30分钟（图3b）

4.__________用压缩空气干燥井板，并将其放在50°C的热板上，以确保彻底干燥。

图3-将井板暴露于空气等离子体中，并浸入水/APTES溶液中，以修改表面化学性质，并使PS和PDMS之间能够粘合。新利手机客户端然后将盖玻片等离子粘合到PDMS表面。

装配

1.用透明胶带和等离子清洁PDMS复制品顶部（与通道相反），持续1分钟。

2.PDMS复制品的通道侧朝上，将复制品的入口/出口与APTES改良井板的孔对齐，并将层压在一起。在表面上滚动一个制动器以去除任何气泡并确保均匀，均匀键在75°C下烘烤20分钟（图3c）。

3.从烤箱中取出带有粘合装置的井板，并使用透明胶带从暴露在管道中的PDMS中清除碎屑。用IPA清洁玻璃盖玻片，将盖玻片和孔板暴露在高氧等离子体中1分钟。将封面贴到PDMS副本上，因此，封闭通道并在75°C下烘烤20分钟。

未纠正的PDMS程序

1.____________在高设置条件下，将两者暴露于氧等离子体中1分钟，并将其粘合在一起，封闭河道。在75°C下烘烤1小时（图4a）。

2.用IPA清洁准备好的井板底面。使用锥形针头注射器，将未固化的PDMS的小液滴放在将连接PDMS装置的井板底面上（图4b）。

3.使用透明胶带，清除盖玻利布粘合PDMS复制品顶部（与通道相反）的灰尘。将装置的入口/出口与井板的孔对齐，并将装置轻轻压到井板上（图4c）。移除任何未固化的PDM，这些PDM可能已泄漏到设备的井或入口/出口。在75°C下烘烤1小时。

图4-首先将PDMS装置连接到盖片（A）上，然后使用未固化的PDMS（B）将其连接到井板上。C从顶视图和侧视图显示已完成的设备。

结论

我们介绍了将PDMS微流体装置连接到聚苯乙烯井板上的两种方法，为井板微流体提供利用定制通道的机会。使用这些装置的分析可与井板微流体控制器一起运行，或通过向入口井添加所需试剂或介质，使用简单的移液方法进行。（图9）。虽然制造过程比典型的PDMS加工更为复杂，通过使用单一的管汇控制器，井板微流体消除了对复杂油管连接的需求。或利用井高产生静水压力。