Kayma prensibine göre farklı boyutlardaki tek hücrelerin sınıflandırılması için mikroakışkan cihaz
Birleştirilmiş mikroakışkan çipin PDMS üst ve alt katmanlarının 3B baskısı, mikrokanaldaki milimetrenin altındaki sıvı akışını işlemek ve kontrol etmek için genellikle mikroakışkan teknolojide kullanılır. Araştırmacılar, hücre analizine yardımcı olmak ve tıbbi alanda fayda sağlamak için birçok mikroakışkan cihaz geliştirdiler. Mymes Consulting'in bir raporuna göre, Saskatchewan Üniversitesi'nden Annal Arumugam Arthanari Arumugam, "Kayma Prensibine Göre Farklı Boyutlardaki Hücreleri Sınıflandırmak İçin Mikroakışkan Cihaz" başlıklı bir makale yayınladı. Tez, kayma prensibi adı verilen yeni bir mikroakışkan cihaz tasarım konseptine odaklanmaktadır.
Makalede Arumugam, çoğu mikroakışkan cihazın tek hücreleri yakalayabildiğini, ayırabildiğini, konumlandırabildiğini ve sıralayabildiğini, ancak çoğunun yalnızca aynı büyüklükteki hücreler için kullanılabileceğini belirtti. Ayarlanabilir mikroakışkan cihazlar, 20 ila 30 m boyutundaki tek tek hücreleri yakalamak ve sınıflandırmak için kullanılabilir, ancak çoğu uygulama 2 m ila 100 m veya daha fazla boyut aralığı gerektirir.
Kanal aralığını test etmeye yönelik deneysel cihazın kağıt açıklamasında, "Bu makale öncelikle tek hücreli cihazın yakalama ve sıralama için farklı çalışma prensiplerini analiz ederek, soruna bir çözüm bulmaya çalışıyor. Sonuç olarak, bu makale için yeni bir ilke öneriyor. Boyutları 2 m ile 100 m arasında değişen tek hücreler sıralanır Bu ilkeye kayma ilkesi denir. Bu ilkenin geçerliliğini doğrulamak için, araştırmacılar bu ilkeye göre bir mikro tuzak veya mikro tuzak tasarladılar. Delik cihazı Cihazın tasarımı ve üretimi yumuşak litografi teknolojisini kullanır ve kalıp 3D baskı teknolojisi kullanılarak üretilir.Araştırmacılar, deneyleri gerçekleştirmek için bir mikroskop (çözünürlük: 1-3 m) ve bir mobil platform (çözünürlük: 1 m) kullanır. , Cihazın 0-1000m arasında değişen mikro gözenekli tuzak boyutuna uyum sağlayabildiğini ve gerekli mikro gözenek boyutu aralığını (örneğin: 2-100m) tamamen kapsayabildiğini kanıtladı.
Bir cihaz ile farklı boyutlardaki tek hücrelerin yakalanması ve sınıflandırılması için mekanik bir yöntem hakkındaki mevcut literatüre göre, kayma prensibine dayalı cihazın, farklı boyutlardaki tek hücrelerin yakalanması ve sınıflandırılması için uygun olması beklenmektedir. "Cihazın genel işlev gereksinimi (FR), 2-5 m çözünürlükle 2 m ila 100 m arasında değişen farklı boyutlardaki hücreleri yakalayabilmektir. Alt işlev gereksinimleri şunları içerir: * Yakalama cihazının kayma ile değişmesi için bir kayan çift oluşturun Boyut * Kayar tuzak çalıştırma yeteneği * Tuzaktan hücre sıvısı pompalama
Ayarlanabilir tuzağın kayma prensibi (a) Tuzak, dört kenarı kayabilen bir karedir; (b) Tuzak boyutunu değiştirmek için bir tarafı kaydırarak hücrelere dokunan mikroakışkan cihaz biyouyumlu malzemelerden yapılmış olmalıdır. , Hücredeki maksimum gerilim 4,5 Pa'dan az olmalı ve kayma ayar aralığı 1000 m'den az olmalıdır. Arumugam, kayan yakalayıcısı için iki tasarım seçeneğini değerlendirdi, ancak birincisi başarısız oldu çünkü iki bloğun temas yüzeyi yeterince pürüzsüz değildi, bloklar bloklar arasında sorunsuz bir şekilde kayamazdı ve sızıntıya neden olabilirdi. Bu yüzden ikinci tasarım seçeneğine odaklanmak için döndü.
Arumugam, Bu tasarım iki katmana bölünmüştür (üst ve alt), her katmanın birkaç mikro gözeneği vardır (ancak, bu kağıt yalnızca bir mikro gözenek tasarlar, ancak genelliği kaybetmez), mikro gözenek şekli Kare. Özellikle, üst katmanda kare, çıkıntılı parçalara sahip dışbükey bir yüzeydir ve alt katmandaki kare içbükeydir. İki katman birleştirildiğinde (üst katman alt katmanın üzerindedir), bir sistem oluştururlar ... "
Üst bloğun tahrik cihazı kılavuz rayı, braketi, üst bloğu ve alt bloğu, PDMS'den (polidimetilsiloksan) yapılan gömülü katman, sürüş cihazını oluşturur; yaklaşık 3 um'lik hareketli çözünürlüğe sahip tek bir eksenel platform 835 sert malzemeden yapılmıştır. Üst bloğu sürmeye yardımcı olmak için opak beyaz malzemeden yapılmıştır. Arumugam, PDMS parçası için kalıplar yapmak için Polyjet 3D baskı teknolojisini kullanıyor.
Tasarımı test ederken, cihaz "geometrik ve topolojik cihaz tasarım özelliklerini" karşılayıp karşılamadığını görmek için ölçüldü ve araştırmacılar ayrıca "mikro gözeneklerdeki değişiklikleri kontrol etmek" için kayma işlemini de ölçtüler. PDMS katmanının ölçülen değeri tatmin edicidir, bu da kayma prensibi kavramının gerçekten etkili olduğunu gösterir.PDMS katmanının tarafı biraz aşınmış, bu da kanal aralığını daha az hassas hale getiriyor; hasarın nedeni, yapışkan PDMS'nin kürleme işlemi sırasında kalıptan sıyrılmamasıdır. .
PDMS katmanı için kullanılan 3B baskılı kalıp ve kayan bileşenler, üniversitenin mühendislik stüdyosu tarafından üretildi. Arumugam, "İlk birkaç deneysel denemede, PDMS iyi bir şekilde sertleşmedi ve PDMS katmanı (enjeksiyonla kalıplanmış parça) kalıba yapıştı ve Soyma işlemi sırasında hasar gördü.Bu sorunu çözmek için 3B baskılı kalıbı 85 ° C'de 4 saat fırında önceden pişirip ardından PDMS katmanını kürledik ancak sorun tamamen ortadan kalkmadı. Enjeksiyonla kalıplanmış parçaların boyutundaki yanlışlıklar da (hata yaklaşık 2um'dir) yüzey hasarına da neden olacaktır Çözünürlük sorunu kısmen 1 mm'lik kanal boyutuna bağlanabilir.
Kanal boyutu mikroskobun odağını etkileyecek ve ardından görünümün kapladığı piksel sayısını etkileyecek ve nihayetinde piksel çözünürlüğünü etkileyecektir, özellikle piksel uzunluğu 8.547 um olur. Maksimum kanal boyutunun 100 m olduğu varsayıldığında, ölçüm çözünürlüğü 0,855 um olacaktır. Yazar ayrıca, PDMS kanallarının üretimini optimize etmek ve tasarımını daha da değiştirmek gibi mikroakışkan cihaz teknolojisinin ilerlemesine yardımcı olacak bazı çalışmalardan da söz etti.
