a laboratórium egy chipen? Hogyan fér el a laboratórium egy chipen? Bevezetés a mikrofluidika világába BATIZ Orsolya Bernadett Apáczai Csere János E. Líceum, Kolozsvár Témavezetők: Holczer 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)

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

VIZSGÁLATI MÓDSZEREK Fluoreszcens mikroszkópia: Zeiss AxioVert A1 Képfeldolgozás: Zeiss Zen (intenzitásprofil) Cseppméret: ImageJ

Az elkészített eszköz maszkterve FOLYTONOS MIKROFLUIDIKA folyadékok manipulációja mikrométeres skálán LAMINÁRIS ÁRAMLÁS (csak diffúzióval történhet keveredés) Geometriai kontrakció (szingularitás) instabilitás támaszfolyadék: víz támaszfolyadék: víz PBS + HSA* Plateau-Reyleigh instabilitás Az elkészített eszköz maszkterve PBS + HSA* : foszfát buffer + fluoreszcens Humán Szérum Albumin Az elkészített mikrofluidikai eszköz

FOLYTONOS MIKROFLUIDIKA azonos viszkozitású folyadékok viselkedése geometria kontrakcióban

CSEPPES (kétfázisú) MIKROFLUIDIKA alkalmazások

CSEPPES MIKROFLUIDIKA különböző viszkozitású folyadékok viselkedése geometria kontrakcióban

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

Köszönöm a figyelmet! Köszönettel: Források: Fürjes Péter, Holczer Eszter és Tóth Anna Bori témavezetőknek az útmutatásért és segítségért, Tanáraimnak, Vörös Alpár István Vita fizikatanárnak és Farkas Melinda kémiatanárnőnek a felkészítésért és sarkalásért, Szüleimnek pedig a támogatásért  Források: [1] J. Clausell-Tormos, D. Lieber, J.-C. Baret, A. El-Harrak, O. J. Miller, L. Frenz, J. Blouwolff, K. J. Humphry, S. Köster, H. Duan, C. Holtze, D. A. Weitz, A. D. Griffiths, and C. A. Merten, “Droplet-Based Microfluidic Platforms for the Encapsulation and Screening of Mammalian Cells and Multicellular Organisms,” Chemistry & Biology, vol. 15, no. 5, pp. 427–437, May 2008. [2] Tóth Anna Bori, „Csepp alapú mikroáramlási rendszerek tervezése és vizsgálata”, BSC dolgozat PPKE-ITK