Chips and Tips

Sara E. Parker¹and Peter G. Shankles², Maddie Evans¹斯科特T. Retterer^1,2,3

¹生物科新利手机客户端学部，橡树岭国家实验室，橡树岭，TN

²该布雷德森中心，田纳西大学，田纳西州诺克斯维尔

³该中心纳米材料科学新利手机客户端

Why is this useful?

Even simple microfluidic devices often require complex and expensive pumping and valving systems for accurately metering and controlling fluid flow. This often necessitates substantial and time-consuming set-up, and sometimes make these chips unwieldly and difficult to image. It can also represent a significant departure from the rather straight forward process of pipetting fluids from one small volume to another, making adoption by non-microfluidic experts unlikely. However, the development of well-plate microfluidics1,2 provides a high throughput, simplified method for studying fluid exchange and shear flow, while minimizing the set-up and need for multiple fluid connections. Creating an interface between the polystyrene (PS) plate and the polydimethylsiloxane (PDMS) fluidics presents the largest obstacle in creating these hybrid devices. Khine et al.¹utilized pressure to create a tight interface while Conant et al.²粘附使用胶的表面，但也阐述了他们的技术，并且在该过程可以导致失败的装置实践的微小变化。在这里，两种技术上一致地创建孔板和微流体之间的有效接口详述。导致了在附接至孔板的底部的PDMS装置经由定制微通道互相连接各个孔中。然后试剂加入到孔中，并通过下面的沟道网络通过流体静压力或压力控制系统驱动到出口孔^3,4。

With the use of this platform, flow can be introduced into traditional well-plate studies allowing various physiological conditions to be more closely mimicked. Further, the compatibility of these custom devices with well-plate microfluidic control systems provides the opportunity to precisely and dynamically control experimental conditions including temperature, pressure, and gas environment^3,4。使用多孔板还允许多个设备在平行于同一板要接合，提高吞吐量，而不增加该控制系统5的复杂性。另外，该孔板平台的熟悉和普遍性提供用于实验室内的专业技术人员熟悉的平台，并与已经可用于与常规的孔板使用显微镜载物台的附件的主机自动兼容。

孔板微流体制造已经示出与微流体和良好plate1之间的压力密封，以及胶合两个一起²。这项工作建立关闭这些想法通过用液体粘合剂或化学活化和结合的细节结合。接合的定制PDMS设备孔板用于孔板微流体的方法仅被隐约先前描述^5,6。在此，我们利用任一（3-氨基丙基）三乙氧基硅烷（ATPES）本两种方法来对PS孔板的表面进行修改以结合与等离子体处理过的PDMS，或未固化PDMS充当PS和PDMS surfaces7之间的粘合。虽然APTES修饰提供更强的键不添加附加材料，所述未固化的PDMS键合过程需要较少的压力，避免了纳米尺度的特征的任何失真。该方法的概述示于图1：

我需要什么？

物料

• 有设计成对准有孔板的入口和出口设备PDMS复制品
• 48孔板;平底，非经组织培养处理
• 异丙醇（IPA）
• 盖玻片或滑动大到足以覆盖通道
• X-阿克托刀
• 透明胶带

只有APTES结合

• APTES
• 去离子水
• 硬质橡胶布雷尔
• 可密封的塑料容器

只有PDMS粘接

• 锥形尖端的塑料注射器（6毫升Nichiryo注射器提示）
• 未固化的PDMS（10：1 w / w的弹性体基体，以固化剂）

设备

• 钻床
• 等离子净化器（Harrick等离子，等离子的基本清洁PDC-32G）
• 热板
• Oven (75°C)

我该怎么办？

孔板制备（用于键合方法）

1. 通过在每个孔对应于所述PDMS复制品（图2）的入口或出口的中心钻一个孔准备孔板。
2. 使用X阿克托刀，清洁钻出孔的边缘，使得所述孔板的底部表面是光滑的，并且可能已经从钻孔形成的任何唇已被删除。

APTESbonding Procedure

孔板APTES修改

1.清洁孔板用IPA的底面和暴露于氧等离子体的高设置为2分钟，以朝上（图3a）的板的底表面。

2.在通风橱中，制备1％V / V APTES的100mL水溶液和将溶液倒入浅，可重新密封的容器中。

3.将等离子体中的APTES容器中，使得所述板的底表面完全被浸没处理孔板。密封容器，并让浸泡30分钟（图3b）

4.从APTES浴中的板和冲洗的顶部和底部与水。用压缩空气干燥孔板，将其放在一个50℃的热板上以确保彻底干燥。

部件

1.清洁PDMS复制品的顶部（相对于该信道）使用透明胶带和血浆高1分钟的清洁。

2.随着PDMS的槽形侧REPLICA朝上，对准与所述的孔中的副本的入口/出口APTES修饰的孔板和按层一起。辊A BRAYER在表面以除去任何气泡，确保均匀，均匀的粘结。烘烤在75℃下进行20分钟（图3c）。

3.具有结合装置从炉和使用透明胶带移除孔板从通道暴露PDMS除去碎片。清洁用IPA玻璃盖玻片并暴露盖玻片和孔板氧等离子体高1分钟。键的盖玻片到PDMS复制品，从而封闭所述通道和烘烤在75℃下20分钟。

Uncured PDMS procedure

1.从底部取下任何灰尘PDMS的（信道曝光）侧使用Scotch胶带，清洁用IPA玻璃盖玻片复制品。既暴露于氧等离子体1分钟高设定和键在一起，封闭所述通道。烘烤在75℃下进行1小时（图4a）。

2.清洁的底表面制备孔板用IPA。使用锥形尖端注射器，未固化的PDMS的地方小液滴喷射到多孔板，其中PDMS装置将被键合的（图4b）的底表面。

3.使用透明胶带，从盖玻片键合的PDMS复制品的顶部（相对于该信道）除去任何灰尘。对准与孔板的孔中的装置的入口/出口并轻轻按下设备到孔板（图4c）。除去可能泄漏到该装置的孔或入口/出口的任何未固化的PDMS。烘烤在75℃下1小时。

Conclusion

我们提出用于连接PDMS的微流体装置，以聚苯乙烯孔板，从而提供利用井板微流体通道的定制机会两种方法。使用这些器件的测定可以与孔板微流体控制器或结合使用简单的移液方法，通过添加所需试剂或媒体到所述入口孔运行（图9）。虽然制造过程更涉及比典型的PDMS处理，孔板微流体消除了对复杂的通过与单个歧管控制器，或者使用公高度以产生压力流体静流工作管路连接的需要。

参考

1 M. Khine，C.约内斯库扎内蒂，A.布拉茨，L. P. Wang和L.李本能，实验室芯片，DOI：10.1039 / b614356c。

2 C. G.科南特，M.A.施瓦茨，J.E比彻，R. C. Rudoff，C.约内斯库扎内蒂和J. T.内维尔，生物技术。生物工程，DOI：10.1002 / bit.23243。

3流动现状，白巴氏，2008年，1-6。

4 2012，US00825796。

5 c . g . Conant, J. T. Nevill, M. Schwartz and C. Ionescu-Zanetti, J. Lab. Autom., 2010, 15, 52–57.

6 P. J. Lee, N. Ghorashian, T. A. Gaige and P. J. Hung, J. Lab. Autom., , DOI:10.1016/j.jala.2007.07.001.

7 V. Sunkara，D.-K.公园，H.黄某，R. Chantiwas，S.一。索珀和Y.-K.赵，实验室芯片，2011，11，962-965。

加布里埃莱Pitingolo¹瓦莱丽Taly¹和克劳迪奥Nastruzzi²

¹INSERM UMR-S1147，CNRS SNC5014;巴黎第五大学，法国巴黎。队报labellisée法甲国立驳癌症中心。

²Dipartimento迪Scienze德拉维塔éBiotecnologie如Università迪费拉拉，费拉拉，意大利

*电子邮件：gabriele.pitingolo@parisdescartes.fr，nas@unife.it

Why is this useful?

众所周知，信息和通信技术（ICT）的迅速扩散已导致高科技垃圾箱（电子垃圾）的全球山区。电子垃圾问题不仅是电子产品的积累，因此，较高的处理成本，而是存在于他们的各种成分的有害物质。因此，回收的重要性，资源和能源节约方面是显而易见的，找到一个新的，第二次生命的电子元器件。

旋涂器被广泛地用于均匀的薄膜沉积到平面基底[1]的有用工具。在微流体，旋涂是用于涂覆光致抗蚀剂层（例如SU-8）或通过使用PDMS的粘合性质结合单独的衬底。旋涂技术也用于制造薄的聚合物膜。PDMS膜是，例如，用于一个宽范围的应用，由于其若干优点。例如，为PDMS膜可渗透的，它们可以被用于交换的气体（在例如细胞培养应用程序）或小分子（在过滤应用）[2]。另外，作为最近报道，旋涂是适用于具有圆形截面的[3]编造微通道。

不幸的是，大多数商业旋涂器是昂贵的（£2000-6000）和具有一些不想要的或冗余的规格，不一定需要微流体装置的制造/修改。

在这方面，我们在这里提出一个尖端通过回收电脑风扇和手机充电器到开发可移植的旋涂。在个人计算机中最常见的迷有大小为80毫米，但尺寸的范围可以从40至230毫米。它也被称为是不同大小的球迷也表现出不同的转速。典型地，80个mm风扇具有2000rpm的转速（即表示用于在微流体共同薄分层合适的速度）的旋转速度。

我需要什么？

Parts for the spin coater

• 个人电脑风扇
• Insulated male/female wire pin connectors
• TESA排插
• 从（旧）手机充电器墙

份和化学品的具体实例

• 研磨的聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA）微通道
• 载玻片
• Sylgard®184硅酮弹性体的试剂盒
• 竹丛

我该怎么办？

旋转涂布机的组装

1.去除从旧的PC风扇（或MAC，如果是特别毫华）（图1）。

2.连接壁式充电器和带绝缘女性和男性导线销风扇电线。之后，打开风扇，连女性和男性引脚。

3.使用TESA电源板，将基板（即载玻片或PMMA微通道）固定到风扇（左图）的中央部分。对于除风扇较大的装置，使用一个塑料adeguate塞子以提升所述设备（右图）。

4. Drip, by a (micro)pipette, the liquid containing the coating material on top of the substrate.

5.打开风扇和旋涂约30秒的基底（时间可根据基板的粘度和涂布厚度而变化需要）。

6.验证通过剥离从通过镊子（左图）的载玻片的PDMS膜涂层或分析由显微镜（右图），所述微通道的轮廓。

还有什么我应该知道吗？

在这个技巧对于微流体应用的便携式旋转涂布机，用旧电子零件开发。单风扇可以重新使用多次（多达数百个在我们的经验）。PDMS（以液滴的形式）落在风扇的量是相当有限的。如果有必要的人都可以使用任何后通过简单地用一个擦拭物与一些石油醚（又名液体石蜡或白色石油）浸泡揉搓进行清洁。在最坏的情况下（很少发生）的人都可以很容易地更换，因为它们是免费提供的任何未使用的旧电脑。

致谢

这项工作是由MINISTERE DE L'Enseignement Superieur的等德拉RECHERCHE，在巴黎大学，笛卡尔，该中心法国国家科学研究（CNRS），研究所国家德拉桑特等德拉RECHERCHE MEDICALE（INSERM）的支持。这项工作是由法国教育（N°39525QJ）成立，并与之相配套的皮埃尔 - 吉勒·德热纳研究所的设备（“INVESTISSEMENTS D'艾文莉”程序，参考：ANR 10-NANO 0207）进行。从UNIVERSITA资金支持意大利 - 弗朗西斯补助G18-208表示感谢。

参考

[1] D. B.霍尔，P.昂德希尔和J. M. Torkelson，“薄和超薄聚合物薄膜的旋涂法，”高分子工程与科学，新利手机客户端第一卷。38，没有。12，第2039至2045年，1998年。

[2] S. Halldorsson，E. Lucumi，R.戈麦斯 - 舍贝里和R. M.弗莱明，“优势及聚二甲基硅氧烷微流体装置的细胞培养的挑战，”生物传感器与生物电子学，第一卷。63，第218-231，2015。

[3] R.韦基奥，G. Pitingolo，D.瓜尔涅，A. P.打脚板刑罚和P. A. Netti，“从方到圆的聚合物微通道通过旋涂技术：低成本平台内皮细胞培养物，”生物制造，第一卷。8，没有。2，第025005-025005，2016 2016年5月。