Výroba a charakterizace pokročilých mikrofluidních čipů

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá návrhem, výrobou a ověřením funkce mikrofluidních čipů, pomocí kterých je možné třídit částice za využití povrchové akustické a stojaté povrchové akustické vlny. Třídící funkce tohoto čipu je založena na piezoelektrických vlastnostech substrátu. Z tohoto důvodu byl jako substrát vybrán niobičnan lithný. Akustické vlny jsou generovány pomocí interdigitálních převodníků umístěných přímo na povrchu substrátu, které byly vyrobeny technologií napařování kovových vrstev, optickou litografií a reaktivního leptání iontovým svazkem. Samotné mikrofluidní kanály byly odlity z biokompatibilního polymeru polydimethylsiloxanu a následně nalepeny na podložní substrát s již připravenými interdigitálními převodníky. Správnost výroby a kompletace optimalizovaných mikrofluidních čipů byla následně ověřena experimentálně, kdy byly tříděny částice polystyrenu různých průměrů. Další aplikací těchto čipů byla příprava orientovaných struktur bakterií Cupriavidus necator H16 za pomoci povrchové akustické vlny.

This diploma thesis deals with the design, fabrication and verification of microfluidic chips that can be used to sort particles using surface acoustic and standing surface acoustic waves. The sorting function of this chip is based on the piezoelectric properties of the substrate. For this reason, lithium niobate was selected as the substrate. The acoustic waves are generated by interdigital transducers placed directly on the surface of the substrate, which were fabricated by metal layer evaporation, optical lithography and reactive ion beam etching techniques. The microfluidic channels were made from a biocompatible polymer, polydimethylsiloxane, and subsequently bonded to the substrate with the interdigital transducers already prepared. The correctness of fabrication and assembly of the optimized microfluidic chips was subsequently verified experimentally by sorting polystyrene particles of different diameters. Another application of these chips was the preparation of oriented structures of the bacterium Cupriavidus necator H16 using surface acoustic waves.