a laboratórium egy chipen? Hogyan fér el a laboratórium egy chipen? Bevezetés a mikrofluidika világába Ádám Szabolcs József Attila Gimnázium Ózd Gémes Antal Bethlen Gábor Református Gimnázium Hódmezővásárhely Témavezetők: Tóth Eszter, Tóth Anna Bori, Fürjes Péter www.biomems.hu 1

LAB-ON-A-CHIP (bio-)érzékelési és mintapreparációs feladatok egy chipen pl. mintaszállítás, keverés, elválasztás / válogatás (pl. sejtek) MIKROFLUIDIKA folyadékok manipulációja mikrométeres skálán (nL térfogatok) FOLYTONOS mikrofluidika CSEPPES / DIGITÁLIS (kétfázisú) mikrofluidika nem keveredő folyadékok határozott fázishatárral elválasztott áramlása Folyadékfókuszálás (MML) Cseppgenerálás (Twente) 2

Mikrofluidika kialakítása PDMS polimerben UV megvilágítás maszk csatornák SU-8 fotoreziszt Öntőforma: SU-8 Si szeleten szilícium hordozó PDMS előnyei: biokompatibilis, rugalmas, transzparens olcsó, gyors és egyszerű felhasználás kovalens kötés önmagával, Si és üveg felülettel Polimerizáció után 3

Az elkészített eszköz maszkterve FOLYTONOS MIKROFLUIDIKA folyadékok manipulációja mikrométeres skálán LAMINÁRIS ÁRAMLÁS (csak diffúzióval történhet keveredés) Az elkészített mikrofluidikai eszköz VIZSGÁLATI MÓDSZEREK Fluoreszcens mikroszkópia: Zeiss AxioVert A1 Képfeldolgozás: ImageJ + Zeiss ZEN (intenzitásprofil) támaszfolyadék: víz tonic* támaszfolyadék: víz tonic* : fluoreszcens kinin molekula Az elkészített eszköz maszkterve 4

FOLYTONOS MIKROFLUIDIKA azonos viszkozitású folyadékok viselkedése geometria kontrakcióban FOLYADÉKFÓKUSZÁLÁS pl. vérsejtszámláláshoz (sorba rendezés) 400mm 0,5 / 1 (mL/s) 400mm 0,5 / 3,7 (mL/s) 5

CSEPPES MIKROFLUIDIKA – LÓTUSZ-EFFEKTUS Lótuszvirág: vízlepergetés Alkalmazások: öntisztuló felületek Biomimetika – a „természet utánzása” Mi okozza? Mikro-nanostrukturáltság (oszlopocskák) Viaszos hidrofób réteg (paraffinszerű anyag) Mesterséges megvalósítás dekorációs műhóspray orvosi paraffin (hidrofób) mikroszerkezet Lótusz-effektus a levélen A műhóval kezelt felületen lévő cseppek A műhó szerkezete a SEM alatt 6

CSEPPES (kétfázisú) MIKROFLUIDIKA alkalmazások: sejtcsapdázás 7

Az elkészített eszköz maszkterve CSEPPES MIKROFLUIDIKA különböző viszkozitású folyadékok viselkedése geometria kontrakcióban Geometriai kontrakció (szingularitás) instabilitás támaszfolyadék: olaj tonic* támaszfolyadék: olaj Plateau-Reyleigh instabilitás 400mm VIZSGÁLATI MÓDSZEREK Nagy sebsségű mikroszkópia: Zeiss AxioVert A1 Képfeldolgozás: ImageJ Az elkészített eszköz maszkterve 8

CSEPPES MIKROFLUIDIKA különböző viszkozitású folyadékok viselkedése geometria kontrakcióban átlagos átmérő: 259mm szórás: 9,7mm átlagos átmérő: 224mm szórás: 3,3mm 400mm 400mm átlagos átmérő: 190mm szórás: 2,9mm átlagos átmérő: 126mm szórás: 5mm 400mm 400mm átlagos átmérő: 95mm szórás: 3,5mm átlagos átmérő: 67mm szórás: 3,4mm 400mm 400mm 9

Köszönjük a figyelmet! 10