ساخت تراشه میکروفلوئیدیکی برای مشاهده رفتار آهسته سیال

سه نوع ماده به طور معمول برای ایجاد تراشه های میکروسیالی مورد استفاده قرار می گیرند: سیلیکون، شیشه ، و پلیمرها. هر ماده خاصیت های شیمیایی و فیزیکی ویژه ای دارد. انتخاب مواد مورد ساخت بستگی به نیازها و شرایط کاربرد های متنوع ما دارد...
]]>

ساخت تراشه میکروفلوئیدیکی برای مشاهده رفتار آهسته سیال - جلسه سوم

اگر روی سطح آب گریز چند قطره آب بریزیم کاملا به شکل کروی روی سطح می مانند و سطح را مرطوب نمی کنند ولی برعکس در حالت آب دوست سطح کاملا مرطوب می شود.
حال شکل طرح مورد نظر که شامل دو ورودی، یک کانال Y شکل و یک خروجی است را روی پارافیلم یا سلفون با ماژیک مخصوص میکشیم، سپس طرح را بریده و به خوبی به وسط یک پلیت تمیز می چسبانیم،چند مرتبه هم روی طرح با انگشت فشار می دهیم به طوری که هیچ حباب هوایی زیر طرح باقی نماند.
به منظور آب گریز کردن سطح از یک اسپری آب گریز کننده که از سایت نانو بازار تهیه شده است استفاده می کنیم.
 در این مرحله ابتدا باید اسپری را به مدت 1 الی 2 دقیقه به خوبی تکان دهیم.
اسپری آب گریز کننده را از فاصله 15 الی 20 سانتی متری کاملا روی تمام سطح پلیت بزنید. مطمئن شوید که تمام سطح پوشش داده شده است. اجازه دهید پوشش آب گریز سطح کاملا خشک شود که حدود 10 الی 15 دقیقه زمان می برد.

ساخت تراشه میکروفلوئیدیکی برای مشاهده رفتار آهسته سیال - جلسه سوم

سپس با احتیاط توسط یک تیغ پارافیلم را کاملا از سطح پلیت جدا کنید. همانطور که می بینید به این روش ما یک سطح آب دوست به عنوان کانال خود ساختیم.

ساخت تراشه میکروفلوئیدیکی برای مشاهده رفتار آهسته سیال - جلسه سوم

پیپت ها را با رنگ غذای آبی و قرمز پر کنید. پیپت ها را دقیقا بالای کانال ها قرار دهید. سعی کنید سیال ها را با نرخ یکسان وارد کانال ها کنید. نتیجه را مشاهده کنید.

ساخت تراشه میکروفلوئیدیکی برای مشاهده رفتار آهسته سیال - جلسه سوم

 سیال ها به راحتی از طریق کانال ها جاری شدند و دو رنگ آبی و قرمز با یک مرز مشخص از کنار یکدیگر حرکت کردند.
شما دانش آموزان عزیز نیز می توانید طرح های مختلفی را بکشید و با همین روش آن ها را بسازید.

روش ساخت دوم:
معرفی میکروفلوئیدیک کاغذی:
میکروفلوئیدیک کاغذی یا آزمایشگاه روی کاغذ به عنوان یک زمینه تحقیقاتی جدید از سال 2007 آغاز شده و رو به رشد است؛
میکروفلوئیدیک کاغذی یک سیستم جدید برای حمل سیال و تجزیه و تحلیل آن برای انواع کاربردهاست. علت استفاده از کاغذ برای سیستم های میکروسیالی عبارتست از:
این ماده در همه جا حاضر و بسیار ارزان است.
سازگاری بسیاری با مواد شیمیایی، بیوشیمیایی و پزشکی دارد.
انتقال مایعات در کاغذ با استفاده از نیروهای مویینگی بدون کمک نیرو های خارجی و پمپ ها صورت می گیرد. انواع کانال میکروسیالی دو بعدی  و حتی سه بعدی بر روی کاغذ ایجاد شده است، که قادر به انتقال مایعات در مسیر ایجاد شده بر روی کاغذ است. در حال حاضر، سیستم میکروسیالی مبتنی بر کاغذ که ادعا می شود کم هزینه، آسان برای استفاده، یکبار مصرف، و بدون تجهیزات است، یک تکنولوژی در حال گسترش به منظور بهبود بهداشت، درمان بیماری، غربالگری در جهان، به خصوص برای مناطق کم زیرساخت به شمار می رودکه آموزش پزشکی و سلامت به طور همگانی داده نشده است.

فرآیند ساخت
کاغذ مورد نظر در این روش ساخت کاغذ صافی می باشد.
اساس این روش ایجاد یک خط موم بر روی کاغذ به عنوان یک سد آبگریز برای سیالات آبی است.
در حالت کلی کاغذ صافی بسیار آب دوست است و اگر یک قطره محلول آبی روی آن را بریزید بلا فاصله در کل سطح پخش می شود. آب دوست بودن برای سطح کانال برای ما گزینه خوبی است ولی باید با استفاده از دیواره های آب گریز کانال، کانال را از سایر قسمت های سطح جدا کرد.
دیواره های کانال مورد نظر را با استفاده از مداد شمعی (پارافین) روی کاغذ صافی می کشیم. در این قسمت برای حرارت دادن به کاغذ صافی به منظور ذوب کردن موم از یک هات پلیت (در صورت نداشتن هات پلیت می توانید از اتو استفاده کنید) استفاده می کنیم دمای هات پلیت را روی 70 درجه سانتیگراد تنظیم می کنیم  سپس کاغذ را با احتیاط روی هات پلیت قرار می دهیم بعد از گذشت دو دقیقه توسط یک پنس (برای جلوگیری از عدم تماس دست با هات پلیت) کاغذ را از روی آن برمیداریم.
سپس توسط پیپت یا سرنگ انسولین چند قطره رنگ روی ورودی می ریزیم و شاهد حرکت سیال در کانال ساخته شده خواهیم بود. در این قسمت برای ورود کم تر سیال بهتر است از سرنگ انسولین استفاده کنیم تا سیال به مقدار زیادی وارد کاغذ نشود و باعث پارگی کاغذ یا نشتی از دیواره ی آن شود. در ضمن حرکت سیال در کانال های کاغذی بسیار آهسته است.

ساخت تراشه میکروفلوئیدیکی برای مشاهده رفتار آهسته سیال - جلسه سوم

به منظور ساخت کانال های چند لایه ای کاغذی می توان چندین لایه کاغذ را روی نوار چسب قرار داد، و به وسیله ایجاد یک سوراخ لایه های مختلف را به هم مربوط ساخت و در نهایت یک ساختار سه بعدی داشت. این نوع از ساختار سه بعدی اجازه ایجاد طرح های پیچیده تر که در یک لایه امکان پذیر نیست را می دهد.
ابتدا طرح های هر لایه را جداگانه روی کاغذ می کشیم و با استفاده از یک چاقوی تیز بسیار نازک کانال های نازکی با ضخامت حداکثر 1.5 میلی متر می بریم و نواحی اتصال را مشخص می کنیم. در شکل زیر دو طرح کاغذی را مشاهده می کنیم که بین آن ها یک چسب دو طرفه با سوراخ های بسیار کوچک در نواحی اتصال دو طرح برای عبور سیال از لایه های جداگانه وجود دارد؛ و در نهایت با قراردادن سه لایه روی هم به طرح وسط می رسیم. در مرحله تست یک قطره رنگ قرمز در ورودی پایین و یک قطره رنگ آبی در ورودی بالا می ریزیم و همانطور که در شکل می بینیم مایعات مسیرهای مورد نظر را طی می کنند. این ابزار دارای دو لایه است ولی به راحتی می توان حرکت سیال را در چهار لایه نیز مشاهده کرد.

ساخت تراشه میکروفلوئیدیکی برای مشاهده رفتار آهسته سیال - جلسه سوم

میکروفلوئیدیک پلاستیک-نوارچسبی
این روش شامل روی هم قرار دادن یک چسب دوطرفه و دو ورق شفاف پلاستیکی(یا فیلم مایلار) است. ابتدا کانال ها را توسط تیغ در چسب دو طرفه با ضخامت حدود 1.5 میلی متر می بریم و سپس به دو لایه پلاستیک شفاف می چسبانیم. کانال در لایه وسط شکل گرفته است.

ساخت تراشه میکروفلوئیدیکی برای مشاهده رفتار آهسته سیال - جلسه سوم


بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تنظیم: نسرین صادقی