DIGITÁLIS és FOLYTONOS MIKROFLUIDIKA Szuperhidrofób felületek kialakítása és

1. DIGITÁLIS és FOLYTONOS MIKROFLUIDIKA Szuperhidrofób 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

2. Mi is az a mikrofluidika? Nanoliteres mennyiségű folyadékok mozgatása 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

3. 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

4. Elektronmikroszkópos kép Fénymikroszkópos kép • Mesterséges megvalósítás 2 • szilícium szeleten mikromegmunkálással • 3D mikroszerkezet (oszlopocskák) • Teflon borítás Lúgos marás nem elforgatott maszk Lúgos marás 45 fokban elforgatott maszk DRIE – Mély Reaktív Ionmarás

5. Mesterséges megvalósítás 2 szilícium szeleten mikromegmunkálással

6. Mikrofluidikai rendszerek egyszerű megvalósítása PDMS (poli-dimetil-sziloxán) szilícium alapú szerves polimer UV litográfia maszk csatornák SU-8 fotoreziszt Szilícium hordozó • Előnyei: • átlátszó • kovalensen köthető üveghez, szilíciumhoz, önmagához

7. SU-8 öntőforma (SEM) és a PDMS öntés KEVERÉS FÓKUSZÁLÁS PDMS ÖNTÉS

8. 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 keveredést A. D. Stroock and G. J. McGraw Analízis: fluoreszcens vizsgálatok: fluoreszcensen jelölt Human Szérum Albumin vízben

9. Keveredés Hering-csont keverőben bemenet kimenet

10. Hidrodinamikai fókuszálás • Alapprobléma: • mintaoldat (pl. vérsejtek) pozícionálása a csatornában • Megoldás: • két támaszfolyadék közötti fókuszálás Analízis: fluoreszcens vizsgálatok: fluoreszcensen jelölt Human Szérum Albumin vízben

11. A fókuszált folyadék szélessége a támaszfolyadék áramlási sebességének függvényében Q2= 0.5mL/sec Q1= 0.4 - 5mL/sec bemenetek Q2= 0.5mL/sec Q1= 0.4mL/sec Q2= 0.5mL/sec Q1= 2mL/sec kimenet

12. Köszönjük a figyelmet! Köszönjük a MEMS Labor minden dolgozójának segítőkészségét! ÜLKEI ZSÓFIA (Tamási Áron Gimnázium) STARK LÍVIA ZSUZSANNA (Trefort Ágoston Gyak. Gimnázium)