Treść książki

Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
rozwojuukładówmikroprzepływowychzawdzięczza-
awansowanymtechnikommikroobróbki,którezostały
wcześniejopracowanenapotrzebymikroelektroniki.
Zaadaptowanietychtechnikwceluwytworzeniamikro-
systemówumożliwiłopowstaniepierwszychurządzeń
typulab-on-a-chipwykonanychzkrzemu.Obróbka
krzemuwymagaprzeprowadzeniaszereguetapów,ta-
kichjakpokryciejegopowierzchniemulsjąświatłoczu-
łą,naświetleniezzastosowaniemodpowiedniejmaski
oraztrawienie.Wzależnościodstopniaskomplikowa-
niageometriimikroukładuetapytepowtarzaneod-
powiedniokilku-lubkilkunastokrotnie.Wykonanie
elementówowysokimstopniuzłożoności(mikropompy,
mikrozawory,mikromieszalniki)wymagazastosowa-
niaowielebardziejzaawansowanychtechnikobróbki
niżpodczaswytwarzaniaprostychstruktur,takichjak
np.mikrokanałyostałejgłębokości.Elementykrzemo-
weczęstołączonezarównozpłytkamikrzemowymi,
szklanymilubmateriałamipolimerowymi,tworzącmi-
kroukładyhybrydowe.Zastosowaniekrzemujakogłów-
negomateriałukonstrukcyjnegourządzeńLOCniesie
zesobąpewneograniczenia.Jegoobróbkajestwieloeta-
powym,czasochłonnymikosztownymprocesem.Mimo
tokrzempozostajeważnymmateriałem,nadalstosowa-
nymdowytwarzanianiektórychelementówmikrosyste-
mów.
30.2.2
Szkło
Zewzględunaswojewłaściwościszkłojestpopularnym
materiałemkonstrukcyjnymstosowanymdobudo-
wymikrosystemów.Wykorzystywaneróżnarodzaje
szkła:sodowe,kwarcoweczynajczęściejużywaneszkło
borokrzemianowe.Poszczególnerodzajeszkiełróżnią
sięmiędzysobą,jednakwiększośćwykazujepewnecha-
rakterystycznewłaściwości,takiejaktransparentność
wszerokimzakresiepromieniowaniaelektromagnetycz-
negoorazniskipoziomautofluorescencji,dziękiczemu
możliwejestwykorzystanietegomateriałuwmikro-
urządzeniachzoptycznymsystememdetekcji.Wpo-
równaniuzkrzememszkłowykazujeznaczniemniejsze
przewodnictwoelektryczne,dlategomożebyćstosowa-
newmikrosystemach,wktórychprzeprowadzane
procedurywymagającewysokiegonapięcia(np.elek-
troforeza).Szkłoznajdujerównieżzastosowaniewurzą-
dzeniachtypuLOCdohodowlikomórkowych.Jestono
materiałembiokompatybilnymorazhydrofilowym,co
sprzyjaadhezjikomórekdopodłoża.Jednocześniejest
ononieprzepuszczalnedlagazów,wykluczajączastoso-
waniegojakojedynegomateriałukonstrukcyjnegomi-
kroukładu,wktórymprowadzonajesthodowlakomó-
rek.Domikroobróbkiszkłamożnawykorzystaćmetody
stosowaneprzyobróbcekrzemu,takiejakfotolitografia,
mokretrawieniechemiczneczyreaktywnetrawienie
jonowe,przyczymobróbkaszkłajestzazwyczajtrud-
niejsza.Szkłojestczęstowykorzystywanejakojedna
zwarstwmikroukładuhybrydowego,ałączeniegozpo-
zostałymielementamimożeodbywaćsięnawielesposo-
bów,np.poprzezklejenie,łączenieanodowelubstosując
aktywowaniepowierzchniplazmątlenową.Szkłopozo-
stajebardzopopularnymmateriałemkonstrukcyjnym
mikrosystemów,szczególniewurządzeniachhybrydo-
wychszkłolpoli(dimetylosiloksan)(PDMS).
30.2.3
Materiałypolimerowe
Zastosowaniemateriałówpolimerowychdowytwarza-
niamikroukładówumożliwiłowyeliminowaniewielu
problemów,którepojawiająsiępodczaswytwarzania
układówjedyniezeszkłalubkrzemu.Wykorzystanie
tworzywsztucznychznacznieobniżyłokosztproduk-
cjiurządzeńtypuLOC,zarównopoprzezstosunkowo
tańszemateriały,jakiłatwiejszemetodyichobróbki.
Jednakgłównymatutemmateriałówpolimerowychjest
ichróżnorodność.Spośródwieludostępnychtworzyw
sztucznychmożliwyjestdobórmateriałuwykazujące-
gowłaściwościfizykochemiczne,którebędąoptymalne
dlaprzeznaczeniadanegomikroukładu.Dokonstruk-
cjimikrosystemówwykorzystujesięcałągamęmate-
riałówpolimerowych,zktórychnajczęściejspotyka
się:poli(dimetylosiloksan)(PDMS),poliwęglan(PC),
poli(metakrylanmetylu)(PMMA),polistyren(PS),
cyklicznykopolimerolefinowy(COC),poli(terefalan
etylenu),polilaktyd(PLA).Wybranewłaściwościnaj-
częściejstosowanychmateriałówpolimerowychzostały
przedstawionewtabeli30.1.onerównieżczęstowy-
460
30.Systemylab-on-a-chipwanaliziebiomedycznej