Fabricação de dispositivos de refração-índice-combinada para microfluídica biomédica

O desenvolvimento da tecnologia microfluidic permitiu uma ampla gama de novas técnicas biomédicas que aproveitam a única física da escala microscópica fluxos^1,2. Isso inclui as técnicas de diagnósticos construídas em plataformas microfluidic que quantificam biomarcadores clinicamente relevantes, incluindo a célula rigidez³, marcadores de superfície⁴e crescimento⁵. Manipulando células únicas, dispositivos microfluídicos também podem ser usados para medir a heterogeneidade de biomarcador, por exemplo como indicador de malignidade⁶. A habilidade de combinar microfluidic aplicações com microscopia aumentou ainda mais a utilidade destas plataformas, permitindo que dispositivos que medem vários biomarcadores simultaneamente⁷.

QPM é uma técnica de microscopia que mede a mudança de fase, como a luz atravessa e interage com a matéria dentro de amostras transparentes. A massa de células individuais pode ser calculada a partir de medições de QPM, usando a conhecida relação entre o índice de refração e a densidade de biomassa^8,9. Trabalhos anteriores tem mostrado que QPM é capaz de medir parâmetros clinicamente relevantes, tais como célula crescimento^10,11 e célula propriedades mecânicas através de força¹²de desordem. Quando combinado com microfluídica, QPM potencialmente pode ser usado para medir o comportamento da célula em um ambiente altamente controlado em vitro. Um dos principais desafios combinando QPM com microfluídica é o alto índice de refração da maioria dos polímeros utilizados para construir microfluidic canais através de litografia macia¹³.

Um importante desafio que se coloca a combinação de microfluídica com várias técnicas de microscopia é a incompatibilidade entre o índice de refração do material dispositivo em relação ao índice de refração da água^14,15. Um método de resolver isso é através da utilização de um polímero de baixo índice de refração como CYTOP¹⁶ ou MY133-V2000¹³. O último é um fluorados ultravioleta (UV)-polímero de acrilato curável que tem um índice de refração semelhante da água (n = 1,33) e é compatível com as técnicas de litografia macia, permitindo uma integração suave em muitos microfluidic estabelecida fluxos de trabalho fabricação de dispositivo. Isso torna o MY133-V2000 não somente apropriado para fabricação de dispositivos microfluídicos, mas também lhe permite ser facilmente combinado com QPM e outras abordagens de microscopia, para medir o comportamento da célula na colônia e em uma escala de célula única. MY133-V2000 elimina artefatos devido à fase de desembrulhar, produzindo pouco, se houver, mudança de fase como a luz passa através da interface água-MY133.

Apesar de eliminar a incompatibilidade no índice de refração, um grande desafio associado com os dispositivos fabricados a partir de polímeros fluorados, tais como MY133-V2000, é a baixa aderência a outros materiais como o vidro ou PDMS. O presente trabalho demonstra a fabricação de um dispositivo de MY133-V2000 microfluidic usando litografia macia. Usando o plasma de₂ O para tratar a superfície de ambos o canal e o PDMS substrato combinado com um suporte de acrílico personalizado-fabricadas garante que o dispositivo adota o substrato, criando um canal fechado. Este dispositivo é adequado para cultura de células e QPM, para medir a massa de células no canal, que tem aplicações importantes para medir o crescimento de células vivas e o transporte intracelular de biomassa celular, ambos os quais têm relevância clínica no diagnóstico descoberta de medicamentos e drogas.