Подактивност 1.Д.1.

Фабрика за микрофлуиди за асистирано само-склопување на наносистеми

Секторска оперативна програма „Зголемување на економската конкурентност“
„Инвестирање во својата иднина“

■ РЕЗУЛТАТИ НА ФАЗА 10

1. Развој на технологии за производство на микрофлуидни платформи

Активност 1.Д. Технологија за правење микрофлуидни канали со метод на жртвени слоеви - Лабораториска технологија за производство на микроканали преку техника на жртвени слоеви

Подактивност 1.Д.1. Развој на технологии засновани на аморфен силициум како жртвен слој [. ]

2.1.1. Енкапсулација на наноструктури на PEI/нуклеинска киселина во контејнери со липиди (липозоми)

Подактивност 1.Д.1. Развој на технологии засновани на аморфен силициум како жртвен слој

Оваа активност, започната во претходната фаза (научен извештај бр. 9), продолжува со примена на технологиите развиени со цел да се постигнат микрофлуидни уреди за хидродинамичко фокусирање. Така, беше дизајниран, реализиран и карактеризиран едноставен систем на микрофлуидни канали од хидродинамичка гледна точка.

Дизајн и производство на фотолитографски машини

Слика 4. Главните чекори во процесот на производство на силиконска нафора: (а) зголемување на термички оксид; (б) прикажување на фоторезист на лицето на нафора и изведување на првиот процес на длабоко RIE; (в) прикажување на фоторезистенција на задниот дел од нафора и изведување на вториот процес на длабоко RIE; (г) отстранување на фоторезистентни и оксидни маски; (ѓ) СЕМ слика на реализирана микробифуркација.

Слика 5. Сечење на силиконски нафора и стакло за да се направи анодно лемење за секој поединечен чип.

Силициумските и стаклените плочи беа исечени на индивидуални чипови со помош на машината за цртање плочи од 4 инчи, со дијамантски дискови со дебелина од 25 μm и 40 μm, до максимална длабочина од 500 μm. (2M225 Русија).

Потоа, беше извршен процес на анодно заварување за лепење на силиконска нафора со стаклена обланда - заварувањето се јавува поради електрификација со влијание на слојот на термички оксид на интерфејсот (Слика 6). Микрофлуидниот дел од интерес мора да биде дизајниран со најмалку еден про transparentирен wallид, така што микрофлуидните текови можат да се визуелизираат со помош на целите на превртениот микроскоп.
Следниот чекор е лепење на микрофлуидните порти.

Забележаната појава се однесува на начинот на кој профилите на брзина развиваат асиметричен профил со зголемување на протокот. Оваа манифестација се јавува поради засилување на инерцијалните ефекти предизвикани од 60 ° отстапување на микроканалот пред бифуркацијата на Y. Поради ова отстапување и со зголемувањето на протокот се појавува друг вид на секундарен проток, Декански вртлози кои се манифестираат во свиоци и закривени канали, со директно влијание врз профили на брзина.

Слика 9. Микро-PIV репрезентации на профилите на брзина добиени во средната рамнина на микрогеометријата (стапките на проток одговараат на 21 0 C. Плочите беа кородирани во чекори. За да се одреди стапката на корозија, се мери дебелината на оксидот што останува по секој чекор на корозија. За споредба во истиот раствор, термички зголемениот оксид кородира со брзина од околу 100 nm/min.

2.1. Стапка на корозија за TEOS оксид

Просечната стапка на корозија под дадените услови е приближно 351 nm/мин.

2.2. Стапка на корозија за SiH4 - LF оксид

Просечната стапка на корозија под дадените услови е приближно 354 nm/мин.

2.3. Стапка на корозија за SiH4 - HF оксид

Просечната стапка на корозија под дадените услови е приближно 353 nm/мин.

Следејќи ги експериментите со влажна корозија на депонираните оксиди, откривме дека трите оксиди кородираат исто толку брзо во истиот раствор базиран на флуороводородна киселина. Во споредба со термички зголемениот оксид, депонираните оксиди кородираат 3,5 пати побрзо. Како заклучок, термичкиот оксид е многу подобар како маска за корозија за подлогата, но како жртвен слој, се препорачуваат оксиди депонирани во PECVD поради нивната многу висока стапка на корозија. Подлогата и другите слоеви депонирани над оксидот се воведуваат за многу пократко време во растворот за корозија, а непожелните ефекти врз нив се многу намалени. Значи, од гледна точка на технологијата заснована на жртвени слоеви, оксидите депонирани во PECVD од гасовит или течен извор се многу супериорни.

3. Стапка на корозија во ICP-RIE (DRIE)

Со цел да се одреди јачината како маска за корозија во ДРИЕ, добиените оксиди се подложени на стандарден процес на Бош.

За оксидите депонирани во PECVD, заклучуваме дека односот на корозија Si кон SiOx (депониран во PECVD) е приближно 166 до 1, а за Si кај SiO2 (термички зголемен) е приближно 200 до 1.

4. Погледнете СЕМ

На една од тромбоцитите депонирани во PECVD беше нанесена маска за фоторезистенција и микроканал беше кородиран во оксид. Заклучуваме дека мерењето на СЕМ ги потврдува вредностите измерени со рефрактометарот. Оксидот депониран во PECVD е многу посоодветен за технологијата на жртвен слој, во споредба со високиот термички оксид.

2.1.1. Енкапсулација на наноструктури на PEI/нуклеинска киселина во контејнери со липиди (липозоми)

Сл. 1. Интерфејс за вода-липиди за геометрија со квадратен пресек 1x1 ум: t = 0,0023 s.

Сл. 3. Вода-липиден интерфејс за геометрија со квадратен пресек 1x1 ум: t = 0,0025 с.

Сл. 4. Вода-липиден интерфејс за геометрија со квадратен пресек 1x1 ум: t = 0,0026 с.

Сл. 5. Вода-липиден интерфејс за геометрија со квадратен пресек 1x1 ум: t = 0,0027 с.

Сл. 6. Вода-липиден интерфејс за геометрија со квадратен пресек 1x1 ум: t = 0,0028 с.

Сл. 7. Вода-липиден интерфејс за геометрија со квадратен пресек 1x1 ум: t = 0,0029 s.

Сл. 8. Вода-липиден интерфејс за геометрија со квадратен пресек 1x1 ум: t = 0,0036 с.

Сл. 9. Вода-липиден интерфејс за геометрија на хеле-шау: t = 0,0015 с.

Сл. 10. Вода-липиден интерфејс за геометрија на хеле-шау: t = 0,0016 s.

Сл. 11. Вода-липиден интерфејс за геометрија на хеле-шау: t = 0,0017 s.

Сл. 12. Вода-липиден интерфејс за геометрија на хеле-шау: t = 0,0018 с.

Сл. 13. Вода-липиден интерфејс за геометрија на хеле-шау: t = 0,0019 s.

Сл. 14. Интерфејс за вода-липиди за геометрија на хеле-шау: t = 0,0020 s.

Сл. 15. Интерфејс со вода-липиди за геометрија на хеле-шау: t = 0,0021s.

Сл. 15. Интерфејс со вода-липиди за геометрија на хеле-шау: t = 0,0022s.

Магнетофоретски уред за манипулирање со магнетолипозоми

Со цел да се анализира влијанието на геометријата врз протокот на флуид со наночестички во магнетофор, извршени се нумерички симулации на геометријата прикажана на сл. 17. Користена е ортогонална дискретизација на опсегот на пресметка, течноста натоварена со наночестички се пренесува низ микроканалот со многу мала брзина од 0,001 m/s.
Карактеризацијата на протокот беше извршена со дистрибуции на тековните линии (слика 18), дистрибуции на брзина (слика 19) и дистрибуции на притисок (слика 20.). Сите овие дистрибуции укажуваат на ламинарен проток и потврден со претставата на траекторите на наночестичките (Слика 21.), можеме да заклучиме дека траекторите на наночестичките не се нарушени од линеарната промена на големината на каналот, со што се овозможува повторна циркулација без рециркулација на овие наночестички.

Сл. 17. Дискретизација на доменот на проток детално: геометрија на типот магнетофор.

Сл. 19. Распределба на стапките на проток во магнетофоретскиот уред за манипулирање со магнетолипозомите.

Сл. 20. Распределба на проточните притисоци во магнетофоретичкиот уред за ракување со магнетолипозомите.

Сл. 21. Претставување на траекторите на наночестичките во магнетофоретичкиот уред.

2.1.2. Карактеризација со спектрометрија FTIR и електронска микроскопија за скенирање на функционализираните магнетолипозоми [горе]

Инфрацрвена молекуларна апсорпциона спектрометрија е аналитичка техника широко користена првенствено за квалитативна анализа и на неоргански супстанции, но особено на органски супстанции, засновани врз карактеристични спектри на апсорпција, како резултат на вибрациите на атомите во различни групи во анализираните молекули. Инфрацрвената спектрометрија на Фуриевата трансформација (FTIR) може да се користи за проучување на хемиски процеси и структурата на хемиските соединенија. Користен е спектрометар Bruker Tensor 27 FTIR, примероците се снимаат на спектрален опсег помеѓу 4000-400 cm-1, а состојбата на агрегација на примероците е цврста, со калиум-бромид (KBr), што ги бележи спектрите што се снимаат со користење на модулот за пренос.

Спектар на наночестички Fe2O3:

Примерокот се карактеризира со спектрални ленти кои се појавуваат на 576 cm-1 и 440 cm -1, соодветно, ленти што може да се припишат на режимот на вибрации на врската Fe-O, ν (Fe-O). Спектралните ленти од 3428 cm-1 и 1616 cm -1 може да се припишат на режимот на истегнување, ν (OH) и соодветно на деформацијата, δ (OH), на О-H врската.

Спектар на наночестички Fe2O3 обложени со полиетилеимин (PEI):

Примерокот се карактеризира со спектрални опсези кои се појавуваат на 632 и 577 см -1, поинтензивни од оние лоцирани на 630 и 584 см -1 во спектарот Fe2O3-PEI. Исто така, лентите лоцирани на 1384 и 1048 см 1 се многу поизразени, што укажува на конформативно преуредување на полимерот во контакт со златните наночестички.

Спектар на наночестички Fe2O3 обложени во полиетилеинимин (PEI) функционализиран со колоидно злато и метално злато

Примерокот се карактеризира со исчезнување или намалување на интензитетот на некои спектрални опсези. На пример, лентите лоцирани на 632 и 577 см -1, во примерокот Fe2O3-PEI-Au, исчезнуваат и само лентата од 564 см -1 е добро дефинирана. .

Електронска микроскопија за скенирање (СЕМ) беше искористена за карактеризирање на морфологијата на функционализираните наночестички на железен оксид. Со оглед на тоа што СЕМ-техниката точно не ја рефлектира големината на наночестичките, проценката на реалните димензии мора да се изврши со други техники како што се електронска микроскопија за пренос (ТЕМ) или дифракција на Х-зраци (XRD). Вториот беше искористен за идентификување на видот на железен оксид и големината на наночестичките. Позицијата на максималната дифракција е илустрирана подолу, а големината на наночестичките е пресметана со помош на техниката Вилијамсон-Хол, која се проценува дека е под 10 nm.

Видовите на ДНК наведени погоре не се единствените типови на ДНК, но тие се најчести. Многу мерења на ДНК транспортот се прават на ДНК структурата на λ бактериофагот.
Во основа, својствата на транспортот зависат од конфигурацијата на ДНК и од должината на молекулите [9]. Сепак, забележано е дека за многу кратки структури на ДНК (стотици nm), тие се проводници на електрична енергија до неколку волти, по што спроводливоста е запрена. Но, поради интеракцијата π-π * помеѓу комплементарните бази (преклопување помеѓу п орбиталите), ДНК се однесува како полупроводник со забранет опсег од 3,75 eV, па затоа е полупроводник со широкопојасен интернет како GaN или AlN. Оваа спојка помеѓу орбиталите претставува спроводен механизам независен од структурата на ДНК и е основа на транспортот на полупроводнички тип, повеќе или помалку бремена, во различни конфигурации на ДНК.

Периодичните поли-G поли-Ц ДНК структури [10] најдобро се изучуваат како структури на ДНК полупроводници бидејќи содржат еден повторен базен пар. Во суштина, поради електричната негативност на ДНК 'рбетот, структурата на две електроди близу на растојание од неколку nm правилно поларизирана може да привлече и одржува помеѓу електродите исклучително кратка структура на ДНК (10 nm). Во ДНК-спроводливоста, тунелирањето, носачите-скокови помеѓу локализираните состојби и спроводливоста на опсегот се сметаат за механизми за транспорт. Сите овие видови на транспорт се наоѓаат во различни мерења на различни видови ДНК [9].

Едноставно може да се каже дека спроводливоста се јавува поради разлики во нивото на Ферми во електродите и молекуларните опсези на ДНК, а ДНК е полупроводник со континуирани енергетски опсези. Во принцип, прочистувачите на електрони се пренесуваат во ДНК преку тунелирање.

Секвенцата на ДНК користена во процесот на имобилизација беше како што следува:
5'-SH-TGTAAAAGTAATAAAATAATATTCCGGACGACTTTACTGACTTATATTTGAACACCATCAACCTCGACCACCGCCCCCC
TTCTC ACGGAACTGCTATGTCGATTAAGTCTTAGTAAAA-3 ’

Комплементарната ДНК секвенца беше:
5'-Cy3-TTTTACTAAGACTTAATCGACATAGCAGTTCCGTGAGAACGGATGCGGTGGTCGAGGTTGATGGTGTTCAAATATAAGTCA
GTAAAA GTCGTCCGGAATATTATTTTTATTACTTTTACA-3 ’

На сликата погоре можете да видите две точки: најинтензивен (лоциран лево) е Fe2O3-PEI-AuAu применет со ДНК примерок, земен од реакционата смеса, без да се прочисти со последователни миења за да се отстрани вишокот на комплементарната ДНК секвенца означена со флуоресцентна маркер, што е вишок, не реагираше со ДНК секвенцата претходно имобилизирана на Fe2O3-PEI-AuAu. Местото на десната страна, помалку интензивно, е резултат на истите наночестички кои комуницираат со ДНК секвенцата имобилизирана на Fe2O3-PEI-AuAu, но кои беа прочистени со повеќекратно миење. Успехот на реакцијата на хибридизација е означен со флуоресценцијата на овие последни хибридизирани наночестички.

Синтеза на Fe2O3Синтеза на Fe2O3-PEIСинтеза на Fe2O3-PEI-AuСинтеза на Fe2O3-PEI-AuAuДНК имобилизација на синтезата на Fe2O3-PEI-AuAuКомплементарна хибридизација на ДНК