ساخت سازه های ریزسیال شناسی PDMS پیچیده و بسترهای عملکردی جاسازی شده توسط قالب گیری تزریق یک مرحله ای

Fabrication of complex PDMS microfluidic structures and embedded functional substrates by one-step Injection moulding

چکیده

مقدمه

مفهوم

ساخت قالب

نتایج

شیرهای الاستومری تحریک پنوماتیکی به طور معمول بسته

بحث

نتیجه گیری

دراین مقاله یک روش قالب گیری تزریق جدید برای ساخت ساختارهای میکروفلوئیدیک چند لایه ای پیچیده ارائه شده است، که امکان ادغام قوی یک مرحله ای اجزای عملکردی با کانال های میکروفلوئیدیکی، و ساخت شیرهای میکروفلوئیدیک الاستومری را ایجاد می کند. این روش، ساخت دستگاه میکروفلوئیدیک چند لایه ای را ساده می سازد، در حالی که به طور قابل توجهی قابلیت های دستگاه را افزایش می دهد. ما ادغام جزء عملکردی را از طریق کپسوله سازی (محصور کردن) قوی غشاء های پلی استر متخلخل، در چارچوب یک پلت فرم تحقیقاتی در شرایط آزمایشگاهی، به منظور تسهیل پژوهش سد خونی مغزی (BBB) نشان می دهیم. همچنین ساخت شیرهای الاستومری تحریک پنوماتیکی به طور معمول بسته، ادغام شده با استفاده از فرآیند یک مرحله ای یکسان را ارائه می کنیم. این شیرها در زمینه مقاومت های جریان متغیر مورد استفاده برای تعدیل جریان در یک سیستم هدایت فشار شرح داده می شوند.

مقدمه

میکروفلوئیدیک در سال های اخیر به عنوان یک تکنولوژی نو ظهور برای پرداختن به طیف گسترده ای از کاربردهای تحقیقاتی شکوفا شده است. خصوصا میکروفلوئیدیک در زمینه زیست پزشکی رشد قابل توجهی نشان داده است. دستگاه های میکروفلوئیدیک ترکیبی گزارش شده شامل ساختار های یکپارچه مانند آرایه الکترود، غشاهای نفوذپذیر، میکرو شیرها، و دیگر ساختارهای عملکردی، قابلیت پلت فرم های پژوهشی آزمایشگاهی روی یک تراشه مجتمع و دستگاه های محافظتی را فراهم می کنند. روش های میکروساخت متعددی برای ایجاد دستگاه های میکروفلوئیدیک گزارش شده است. این روش ها معمولا از ماده پلی دی متیل سیلوکزان(PDMS) با توجه به خواص شیمیایی مکانیکی و نوری مطلوب آن، و همچنین زیست سازگاری ذاتی آن استفاده می کنند.

نتیجه گیری

ما یک روش عملی برای ساخت دستگاه های میکروفلوئیدیک یکپارچه با ساختارهای سه بعدی پیچیده نشان داده ایم. این روش امکان ادغام دستگاه هایی که قادر به عملکرد پیچیده برای سیستم های میکروفلوئیدیک هستند را فراهم می کند. همچنین این روش برای نمونه سازی سریع و کاهش خطای ساخت در مقایسه با روش های ایجاد شده، مناسب است، و امکان تایجاد تراشه های میکروفلوئیدیک پیچیده و مطمئن تر را در یک زمان کوتاه فراهم می کند. این روش باعث کاهش پیچیدگی ساخت، و همچنین افزایش پیچیدگی عملکردی می شود، و می تواند برای ساده سازی قابل توجه ساخت پلت فرم های تحقیقاتی مبتنی بر شیر پیچیده، مانند موارد دیده شده در روش های ادغام مقیاس بزرگ، به کار رود. تحقیق آینده به بررسی ادغام ترکیبی اجزای تنظیم کننده مختلف مانند غشاء ها، الکترودها، پیزو عملگرها، گرمکن ها، سنسورهای فشار و حسگرهای زیستی در پلت فرم های آزمایشگاهی روی یک تراشه، با پتانسیل حفظ دسترسی نوری با کیفیت بالا، می پردازد. همچنین این روش می تواند مزایایی مثل ظهور با چاپ سه بعدی با کیفیت بالا، و قالب های قابل استفاده مجدد برای سیستم های بسیار پیچیده متشکل از هر دو غشاء شیر ایجاد کند و باعث تحقق سریع و قابل اعتماد عناصر یکپارچه ترکیبی شود و در نتیجه یک پیشرفت عمده در استفاده از پلت فرم های میکروفلوئیدیکی نشان دهد.

We report a novel injection moulding technique for fabrication of complex multi-layer microfluidic structures, allowing one-step robust integration of functional components with microfluidic channels, and fabrication of elastomeric microfluidic valves. This technique simplifies multi-layer microfluidic device fabrication, while significantly increasing device functionality. We demonstrate functional component integration through robust encapsulation of porous polyester membranes, in the context of an in-vitro research platform intended to facilitate Blood Brain Barrier (BBB) research. We also demonstrate the fabrication of normally-closed, pneumatically actuated elastomer valves, integrated using the same one-step process. These valves are demonstrated in the context of variable flow resistors used to modulate flow in a pressure driven system.

Introduction

Microfluidics has flourished in recent years as an emerging technology for addressing a wide range of research applications 1-5. Perhaps most notably, microfluidics has shown significant promise in revolutionising the biomedical field 6-9 . Hybrid microfluidic devices have been reported incorporating integrated structures such as electrode arrays 10, permeable membranes 11, micro-valves 12, 13 and other functional structures, enabling complex lab-on-a-chip research platforms and point-of-care devices. Numerous microfabrication techniques have been reported for the realisation of microfluidic devices. These commonly use the material polydimethylsiloxane (PDMS) due to its favourable chemical, mechanical, and optical properties, as well as its inherent biocompatibility 4, 14, 15 .

Conclusions

We have shown a practical method for the fabrication of monolithic microfluidic devices with complex 3D structures. This method allows for the integration of devices that enable complex functionality for microfluidic systems. This method is also suited to rapid prototyping and reduces fabrication error compared to established methods, allowing for more reliable and complex microfluidic chips to be realised in a short time. This technique allows for reduction in fabrication complexity, while allowing for increase in functional complexity, and could be applied to significantly simplify the fabrication of complex valve based research platforms such as those seen in large scale integration approaches 12, 44. Future research will investigate hybrid integration of various modular components such as membranes, electrodes, piezo-actuators, heaters, pressure sensors and biosensors within lab-on-a-chip platforms, with the potential of retaining high-resolution optical access. This technique can also take advantage of the emergence of high resolution 3D printing, enabling reusable moulds for very complex systems incorporating both valve membranes and hybrid integrated elements to be realised rapidly and reliably and should thus mark a major acceleration in the application of microfluidic platforms.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

ساخت سازه های ریزسیال شناسی PDMS پیچیده و بسترهای عملکردی جاسازی شده توسط قالب گیری تزریق یک مرحله ای

Fabrication of complex PDMS microfluidic structures and embedded functional substrates by one-step Injection moulding

یک بررسی آزمایشی از اثرات سیستم راهگاه گرم بر فرایند قالب گیری تزریقی در مقایسه با سیستم گردنده متداول

An experimental investigation of the effects of hot runner system on injection moulding process in comparison with conventional runner system

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

ارزیابی آزمایشی تاثیر سیستم هات رانر بر فرایند قالب گیری تزریقی در مقایسه با سیستم گردنده معمول

An experimental investigation of the effects of hot runner system on injection moulding process in comparison with conventional runner system

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.