1Mikrofluidika

DIGITÁLIS és FOLYTONOS MIKROFLUIDIKASzuperhidrofób felületek kialakítása

és

Áramlási folyamatok vizsgálata mikrorendszerekben

(keveredés / fókuszálás)

ÜLKEI ZSÓFIA (Tamási Áron Gimnázium)STARK LÍVIA ZSUZSANNA (Trefort Ágoston Gyak. Gimnázium)

Témavezetők: Holczer Eszter és Fürjes Péter

2Mikrofluidika

Mi is az a mikrofluidika?

Nanoliteres mennyiségű folyadékokmozgatása

Alkalmazás: bioanalitikai rendszerekben, pl.• Reakciók mikroméretekben (keveredés)• Vérsejtszámlálás (áramlási citometria)

(fókuszálás)

LAB on a CHIP !!! ????????????????????????

A fizikai folyamatok eltérhetnek a makroszkopikus méretekben zajlóktól:pl. lamináris áramlások

DIGITÁLIS (CSEPPES) vagy FOLYTONOS

3Mikrofluidika

CSEPPEK a felületen: a lótusz-effektus- Lótuszvirág: vízlepergetés- Alkalmazások: öntisztuló felületek- Biomimetika – a „természet utánzása”

Mi okozza? - Mikro-nanostrukturáltság (oszlopocskák) - Viaszos hidrofób réteg (paraffinszerű anyag)

Mesterséges megvalósítás 1dekorációs műhóspray- orvosi paraffin

(hidrofób)- mikroszerkezet

4Mikrofluidika

Mesterséges megvalósítás 2szilícium szeleten mikromegmunkálással- 3D mikroszerkezet (oszlopocskák)- Teflon borítás

Lúgos marásnem elforgatott maszk

Lúgos marás45 fokban elforgatott maszk

DRIE – Mély Reaktív Ionmarás

Fénymikroszkópos kép Elektronmikroszkópos kép

5Mikrofluidika

Mesterséges megvalósítás 2szilícium szeleten mikromegmunkálással

6Mikrofluidika

Mikrofluidikai rendszerek egyszerű megvalósításaPDMS (poli-dimetil-sziloxán) szilícium alapú szerves polimer

Szilícium hordozó

SU-8 fotoreziszt

UV litográfia

csatornák

maszk

Előnyei:• átlátszó• kovalensen köthető üveghez, szilíciumhoz, önmagához

7Mikrofluidika

SU-8 öntőforma (SEM) és a PDMS öntés

KEVERÉS

FÓKUSZÁLÁS

PDMS ÖNTÉS

8Mikrofluidika

Passzív mikrofluidikai mixer: Hering-csont típusú

Alapprobléma:• mikroméretekben a lamináris

áramlásban minimális a keveredés

Megoldás:• Transzverzális folyadékáram

alakul ki a csatornákban a V- alakú terelő csatornák miatt

• a helikális áramlási vonalak javítják a keveredéstA. D. Stroock and G. J. McGraw

Analízis: fluoreszcens vizsgálatok: fluoreszcensen jelölt Human Szérum Albumin vízben

9Mikrofluidika

Keveredés Hering-csont keverőben

kimenet

bemenet

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000

20

40

60

80

100

120

140

160

180bemenetközépkimenet

Csatorna keresztmetszet [mm]

Inte

nzit

ás

10Mikrofluidika

Hidrodinamikai fókuszálás

Alapprobléma:• mintaoldat (pl. vérsejtek)

pozícionálása a csatornában Megoldás:• két támaszfolyadék közötti

fókuszálás

Analízis: fluoreszcens vizsgálatok: fluoreszcensen jelölt Human Szérum Albumin vízben

11Mikrofluidika

A fókuszált folyadék szélességea támaszfolyadék áramlási sebességénekfüggvényében

kimenet

Q2= 0.5mL/secQ1= 0.4 - 5mL/sec

Q2= 0.5mL/secQ1= 0.4mL/sec

Q2= 0.5mL/secQ1= 2mL/sec

0 1 2 3 4 5 60

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Q1 [mL/sec]

A fó

kusz

ált s

ugár

szél

essé

ge [m

m]

bemenetek

12Mikrofluidika

Köszönjük a figyelmet!

Köszönjük a MEMS Labor minden dolgozójának segítőkészségét!

ÜLKEI ZSÓFIA (Tamási Áron Gimnázium)STARK LÍVIA ZSUZSANNA (Trefort Ágoston Gyak. Gimnázium)