Published December 8, 2021
| Version v1
Publication
Open
Development of a sticker sealed microfluidic device for in situ analytical measurements using synchrotron radiation
Creators
- 1. Brazilian Center for Research in Energy and Materials
- 2. Brazilian Synchrotron Light Laboratory
- 3. Universidade Federal de Goiás
- 4. Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Description
Shedding synchrotron light on microfluidic systems, exploring several contrasts in situ/operando at the nanoscale, like X-ray fluorescence, diffraction, luminescence, and absorption, has the potential to reveal new properties and functionalities of materials across diverse areas, such as green energy, photonics, and nanomedicine. In this work, we present the micro-fabrication and characterization of a multifunctional polyester/glass sealed microfluidic device well-suited to combine with analytical X-ray techniques. The device consists of smooth microchannels patterned on glass, where three gold electrodes are deposited into the channels to serve in situ electrochemistry analysis or standard electrical measurements. It has been efficiently sealed through an ultraviolet-sensitive sticker-like layer based on a polyester film, and The burst pressure determined by pumping water through the microchannel(up to 0.22 MPa). Overall, the device has demonstrated exquisite chemical resistance to organic solvents, and its efficiency in the presence of biological samples (proteins) is remarkable. The device potentialities, and its high transparency to X-rays, have been demonstrated by taking advantage of the X-ray nanoprobe Carnaúba/Sirius/LNLS, by obtaining 2D X-ray nanofluorescence maps on the microchannel filled with water and after an electrochemical nucleation reaction. To wrap up, the microfluidic device characterized here has the potential to be employed in standard laboratory experiments as well as in in situ and in vivo analytical experiments using a wide electromagnetic window, from infrared to X-rays, which could serve experiments in many branches of science.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
إن إلقاء ضوء السنكروترون على أنظمة الموائع الدقيقة، واستكشاف العديد من التناقضات في الموقع/التشغيل على المقياس النانوي، مثل الفلورة بالأشعة السينية، والحيود، والتألق، والامتصاص، لديه القدرة على الكشف عن خصائص ووظائف جديدة للمواد عبر مناطق متنوعة، مثل الطاقة الخضراء، والضوئيات، والطب النانوي. في هذا العمل، نقدم التصنيع الدقيق وتوصيف جهاز مائع دقيق متعدد الوظائف من البوليستر/الزجاج مختوم ومناسب تمامًا للاندماج مع تقنيات الأشعة السينية التحليلية. يتكون الجهاز من قنوات دقيقة ناعمة منقوشة على الزجاج، حيث يتم ترسيب ثلاثة أقطاب كهربائية ذهبية في القنوات لخدمة تحليل الكيمياء الكهربائية في الموقع أو القياسات الكهربائية القياسية. تم إغلاقه بكفاءة من خلال طبقة تشبه الملصقات الحساسة للأشعة فوق البنفسجية بناءً على طبقة البوليستر، ويتم تحديد ضغط الانفجار عن طريق ضخ المياه عبر القناة الدقيقة(حتى 0.22 ميجا باسكال). بشكل عام، أظهر الجهاز مقاومة كيميائية رائعة للمذيبات العضوية، وكفاءته في وجود العينات البيولوجية (البروتينات) ملحوظة. تم إثبات إمكانات الجهاز وشفافيته العالية للأشعة السينية من خلال الاستفادة من المسبار النانوي للأشعة السينية Carnaúba/Sirius/LNLS، من خلال الحصول على خرائط الفلورة النانوية للأشعة السينية ثنائية الأبعاد على القناة الدقيقة المملوءة بالماء وبعد تفاعل التنوي الكهروكيميائي. للختام، فإن جهاز الموائع الدقيقة المميز هنا لديه القدرة على استخدامه في التجارب المعملية القياسية وكذلك في التجارب التحليلية في الموقع وفي الجسم الحي باستخدام نافذة كهرومغناطيسية واسعة، من الأشعة تحت الحمراء إلى الأشعة السينية، والتي يمكن أن تخدم التجارب في العديد من فروع العلوم.Translated Description (French)
L'émission de lumière synchrotron sur des systèmes microfluidiques, l'exploration de plusieurs contrastes in situ/operando à l'échelle nanométrique, comme la fluorescence, la diffraction, la luminescence et l'absorption des rayons X, a le potentiel de révéler de nouvelles propriétés et fonctionnalités des matériaux dans divers domaines, tels que l'énergie verte, la photonique et la nanomédecine. Dans ce travail, nous présentons la micro-fabrication et la caractérisation d'un dispositif microfluidique multifonctionnel scellé polyester/verre bien adapté à la combinaison avec des techniques analytiques de rayons X. Le dispositif se compose de microcanaux lisses dessinés sur du verre, où trois électrodes en or sont déposées dans les canaux pour servir d'analyse électrochimique in situ ou de mesures électriques standard. Il a été scellé efficacement à travers une couche autocollante sensible aux ultraviolets à base d'un film de polyester, et la pression d'éclatement déterminée en pompant de l'eau à travers le microcanal(jusqu'à 0,22 MPa). Dans l'ensemble, le dispositif a démontré une résistance chimique exquise aux solvants organiques, et son efficacité en présence d'échantillons biologiques (protéines) est remarquable. Les potentialités du dispositif et sa grande transparence aux rayons X ont été démontrées en tirant parti de la nanosonde à rayons X Carnaúba/Sirius/LNLS, en obtenant des cartes de nanofluorescence à rayons X 2D sur le microcanal rempli d'eau et après une réaction de nucléation électrochimique. Pour conclure, le dispositif microfluidique caractérisé ici a le potentiel d'être utilisé dans des expériences de laboratoire standard ainsi que dans des expériences analytiques in situ et in vivo utilisant une large fenêtre électromagnétique, de l'infrarouge aux rayons X, qui pourraient servir des expériences dans de nombreuses branches de la science.Translated Description (Spanish)
Arrojar luz de sincrotrón sobre los sistemas microfluídicos, explorando varios contrastes in situ/operando a nanoescala, como la fluorescencia de rayos X, la difracción, la luminiscencia y la absorción, tiene el potencial de revelar nuevas propiedades y funcionalidades de los materiales en diversas áreas, como la energía verde, la fotónica y la nanomedicina. En este trabajo, presentamos la microfabricación y caracterización de un dispositivo microfluídico multifuncional sellado con poliéster/vidrio adecuado para combinar con técnicas analíticas de rayos X. El dispositivo consta de microcanales lisos estampados en vidrio, donde se depositan tres electrodos de oro en los canales para realizar análisis electroquímicos in situ o mediciones eléctricas estándar. Se ha sellado de manera eficiente a través de una capa similar a una pegatina sensible a los rayos ultravioleta basada en una película de poliéster, y la presión de rotura se determina bombeando agua a través del microcanal(hasta 0.22 MPa). En general, el dispositivo ha demostrado una exquisita resistencia química a los disolventes orgánicos, y su eficiencia en presencia de muestras biológicas (proteínas) es notable. Las potencialidades del dispositivo, y su alta transparencia a los rayos X, se han demostrado aprovechando la nano sonda de rayos X Carnaúba/Sirius/LNLS, mediante la obtención de mapas de nanofluorescencia de rayos X 2D en el microcanal lleno de agua y después de una reacción de nucleación electroquímica. Para concluir, el dispositivo microfluídico caracterizado aquí tiene el potencial de emplearse en experimentos de laboratorio estándar, así como en experimentos analíticos in situ e in vivo utilizando una amplia ventana electromagnética, desde infrarrojos hasta rayos X, que podrían servir para experimentos en muchas ramas de la ciencia.Files
s41598-021-02928-2.pdf.pdf
Files
(4.3 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:b512168e55f0dd0c01ee23af09ee0955
|
4.3 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تطوير ملصق مختوم لجهاز الموائع الدقيقة للقياسات التحليلية في الموقع باستخدام إشعاع السنكروترون
- Translated title (French)
- Développement d'un dispositif microfluidique scellé par autocollant pour des mesures analytiques in situ utilisant le rayonnement synchrotron
- Translated title (Spanish)
- Desarrollo de un dispositivo microfluídico sellado con pegatina para mediciones analíticas in situ utilizando radiación sincrotrón
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4225960540
- DOI
- 10.1038/s41598-021-02928-2
References
- https://openalex.org/W1972726303
- https://openalex.org/W1988578525
- https://openalex.org/W1994815613
- https://openalex.org/W2006947585
- https://openalex.org/W2010550924
- https://openalex.org/W2022360285
- https://openalex.org/W2026908430
- https://openalex.org/W2030509793
- https://openalex.org/W2031405186
- https://openalex.org/W2036345355
- https://openalex.org/W2036675384
- https://openalex.org/W2060942418
- https://openalex.org/W2066474043
- https://openalex.org/W2068584395
- https://openalex.org/W2068633974
- https://openalex.org/W2077605283
- https://openalex.org/W2078224390
- https://openalex.org/W2080122027
- https://openalex.org/W2086187432
- https://openalex.org/W2093645426
- https://openalex.org/W2100208119
- https://openalex.org/W2104222848
- https://openalex.org/W2128327038
- https://openalex.org/W2140974583
- https://openalex.org/W2146989470
- https://openalex.org/W2151279342
- https://openalex.org/W2154856902
- https://openalex.org/W2157976733
- https://openalex.org/W2225278179
- https://openalex.org/W2401512112
- https://openalex.org/W2410788615
- https://openalex.org/W2466416516
- https://openalex.org/W2530836964
- https://openalex.org/W2550740885
- https://openalex.org/W2624984392
- https://openalex.org/W2757891104
- https://openalex.org/W2774641118
- https://openalex.org/W2892530092
- https://openalex.org/W2893772448
- https://openalex.org/W2922032723
- https://openalex.org/W2967432254
- https://openalex.org/W2972990498
- https://openalex.org/W2984734766
- https://openalex.org/W2986077039
- https://openalex.org/W2994655070
- https://openalex.org/W3041669039