Fabricage van refractieve-index-matched apparaten voor biomedische Microfluidics

De ontwikkeling van microfluidic technologie heeft een breed scala van nieuwe biomedische technieken die gebruik maken van de unieke fysica van microscopische schaal stromen^1,2. Het gaat hierbij om de diagnostische technieken die gebouwd op microfluidic platforms die kwantificeren van klinisch relevante biomarkers, met inbegrip van cel stijfheid³, oppervlakte markeringen⁴en groei⁵. Door het manipuleren van afzonderlijke cellen, kunnen microfluidic apparaten ook worden gebruikt voor het meten van biomerker heterogeniteit, bijvoorbeeld als een indicator van maligniteit⁶. De mogelijkheid om het combineren van microfluidic toepassingen met microscopie is het nut van deze platforms verder toegenomen doordat voor apparaten die gelijktijdig meerdere biomarkers meten⁷.

QPM is een microscopie techniek die de faseverschuiving maatregelen licht passeert en samenwerkt met de zaak binnen transparante monsters. De massa van afzonderlijke cellen kan worden berekend uit metingen van de QPM, met behulp van de bekende relatie tussen de brekingsindex en de biomassa dichtheid^8,9. Vorige werk heeft aangetoond dat QPM voor het meten van klinisch relevante parameters, zoals de cel groei^10,11 en cel mechanische eigenschappen via disorder kracht¹². Wanneer gecombineerd met microfluidics, kan QPM hormoon worden gebruikt voor het meten van de werking van de cel in een sterk gecontroleerde omgeving in vitro. Een van de belangrijkste uitdagingen voor combineren QPM met microfluidics is de hoge brekingsindex van de meeste polymeren gebruikt voor de constructie van microfluidic kanalen via zachte lithografie¹³.

Een belangrijke uitdaging voor de combinatie van microfluidics met verschillende microscopie technieken is de wanverhouding tussen de brekingsindex van het apparaat materiaal ten opzichte van de brekingsindex van water^14,15. Een methode om aan te pakken dit is door het gebruik van een lage brekingsindex polymeer zoals CYTOP¹⁶ of MY133-V2000¹³. Dit laatste is een gefluoreerde ultraviolet (UV)-drogende acrylaat polymeer dat een soortgelijk aan water brekingsindex heeft (n = 1.33) en die compatibel is met zachte litho-technieken, waardoor een vlotte integratie in vele gevestigde microfluidic apparaat fabricage werkstromen. Dit maakt MY133-V2000 niet alleen geschikt voor de fabricage van microfluidic apparaat, maar ook in staat stelt om gemakkelijk gecombineerd worden met QPM en andere benaderingen microscopie, voor het meten van de cel probleem zowel op de kolonie op de schaal van een eencellige. MY133-V2000 elimineert artefacten als gevolg van fase uitpakken door het produceren van weinig of geen, faseverschuiving als lichte passen via de water-MY133-interface.

Hoewel het elimineren van de mismatch in brekingsindex, is een belangrijke uitdaging die zijn gekoppeld aan de apparaten vervaardigd uit gefluoreerde polymeren, zoals MY133-V2000, de lage hechting met andere materialen zoals glas of PDMS. Het huidige werk toont de fabricage van een MY133-V2000 microfluidic-apparaat met behulp van zachte lithografie. O₂ plasma voor de behandeling van het oppervlak van zowel het kanaal en de PDMS substraat gecombineerd met een aangepaste-verzonnen acryl houder zorgt ervoor dat het apparaat voldoet aan de ondergrond, het creëren van een verzegelde kanaal. Dit apparaat is geschikt voor celkweek en QPM voor het meten van de massa van de cellen in het kanaal, dat belangrijke toepassingen heeft voor het meten van de groei van levende cellen en de intracellulaire vervoer van cel biomassa, die beide klinische relevantie in diagnose hebben geneeskunde en drug discovery.