• Главная
  • Изготовление микрофлюидных чипов

Изготовление микрофлюидных чипов

   Первые прообразы микрофлюидных устройств были созданы на кремниевых подложках с помощью технологий полупроводниковой промышленности в середине 1970х годов. С середины 1990х годов начался бурный рост числа исследований, направленных на разработку новых материалов и методов изготовления микрочипов для биологических применений. Связано это было с необходимостью сочетания многих факторов в одном устройстве: биосовместимость, оптическая прозрачность размеры функциональных элементов в диапазоне 1 – 100 мкм, низкая стоимость и др.

     В настоящее время основными материалами для изготовления микрофлюидных чипов являются стекло, эластомеры, такие как полидиметилсилоксан (PDMS) и  твердые пластики (полиметилметакрилат, поликарбонат и др.) Стекло является исторически традиционным материалом, который в основном используется для применений, требующих использования сильных электрических полей, например при электрофорезе нуклеиновых кислот. Преимуществами стекла являются хорошая оптическая прозрачность, механическая прочность, множество методик иммобилизации биомолекул на его поверхность. Основным его недостатком является высокая стоимость получаемых микрочипов, поскольку их изготовление осуществляется методами фотолитографии, жидкостного или плазма-химического травления.

  Для лабораторного прототипирования микрофлюидных устройств широко используется полидиметилсилоксан (PDMS), который является оптически прозрачным, газопроницаемым силиконовым эластомером. Изготовление микрочипов заключается в отливке PDMS реплики по кремниевой мастер-форме, с последующим ее соединением со стеклянной пластиной. Такая технология получила название “мягкая” литография. По одной мастер-форме возможна отливка несколько сотен реплик без ухудшения их характеристик.

Нами разработана технология изготовления кремниевых мастер-форм для “мягкой” литографии с использованием резиста SU – 8. Она позволяет получать микроструктуры размерами от 2 мкм с отношением глубины к ширине более 10 с диапазоном толщин от 1 до 250 мкм. Также эта технология позволяет создавать микрофлюидные чипы с  микроканалами и камерами разной глубины.

   Кроме того нами разработана технология изготовления стеклянных микрофлюидных чипов с глубиной от 5 до 50 мкм и шириной от 20 мкм с отношением глубины к ширине менее 1. Также ведутся исследования по разработке технологии изготовления микрофлюидных чипов из твердых пластиков и эпоксидных смол.

 

 

Схема изготовления микрофлюидных чипов в ПДМС

Мастер форма для ПДМС чипов

Мастер форма для ПДМС чипов

Микрофлюидный чип для анализа подвижности клеток

Микрофлюидный чип для анализа подвижности клеток

Микрофлюидный генератор макроэмульсии

Микрофлюидный генератор макроэмульсии
Пример микроструктур в SU8

Пример микроструктур в SU8