Investigation of irreversible bonding between polydimethylsiloxane and printed circuit board for designing leakage-free dna biochip / Norshah Rizal Ali @ Hasim
Salah satu isu dalam merekabentuk biocip DNA pakai buang
berasaskan teknologi kapilari elektroforesis adalah kebocoran bendalir
dalam saluran mikro melalui ruang-ruang kecil antara elektrod-elektrod.
Dalam kajian ini biocip yang bebas bocor dan boleh diguna semula direka
untuk aplikasi pemisahan dan pengesanan DNA. Biocip ini terdiri daripada
struktur microfluidic PDMS yang dibina dengan kaedah soft-litografi dan
elektrod-elektrod tembaga yang diukir pada papan FR-4 menggunakan
proses pembuatan lazim separa automatik. Lapisan halangan yang dibuat
daripada bahan pembekuan dengan cahaya (photocurable) polimer diacrylate
bisphenol A (DABA), digunakan untuk mewujudkan ikatan tak boleh balik
antara substrat PDMS dan substrat PCB. Ujian tarikan telah menghasilkan
purata kekuatan tegangan setinggi 287.357 kPa dan sisihan piawai ± 23.793
kPa. Keputusan ini adalah setanding dengan ikatan PDMS-PDMS melalui
proses konvensional plasma oksigen dan melalui pengecajan korona.
Sementara itu, ujian kebocoran menunjukkan bahawa saluran mikro boleh
bertahan dengan tekanan lebih daripada 189 kPa dimana ianya cukup tinggi
bagi kebanyakan aplikasi biocip. Akhirnya, eksperimen-eksperimen yang
telah dilaksanakan pada DNA band tunggal yang dihasilkan dari proses PCR
dan juga pada DNA band pelbagai daripada piawaian DNA ladder telah
menunjukkan bahawa reka bentuk yang dicadangkan dengan jitu dapat
mengasingkan cebisan-cebisan DNA dengan sensitiviti arus elektrik secara
konsisten lebih tinggi daripada 100 nA dan pada kekuatan medan elektrik
20V/cm. Berbanding dengan reka bentuk sebelumnya yang menggunakan
klip untuk mengapit secara mekanikal substrat PDMS dan PCB, pendekatan
baru dengan berkesan melekatkan peranti tersebut, dengan itu menghalang
kebocoran cecair dari kawasan sensor. Pencapaian ini bersama dengan sifatsifat
lengai elektrokimia pada lapisan penghalang fotopolimer tersebut,
membuka peluang dalam mereka bentuk peranti yang benar-benar mudah
alih dan pakai buang untuk pengesanan biologi di masa hadapan.
__________________________________________________________________________________
One of the issues in designing a disposable DNA biochip based on
capillary electrophoresis technology is the leakage of fluid in the
microchannel though small gaps between electrodes. In this work a leakagefree
and reusable biochip is designed for DNA separation and detection
applications. The biochip comprises PDMS microfluidic structure fabricated
with soft-lithography and copper electrodes which are engraved on FR-4
board with standard semi-automatic processes. An inhibitive layer made
from photocurable diacrylate bisphenol A polymer (DABA) is used to
establish irreversible bonding between PDMS and PCB substrates. Pull-off
tests resulted in an average tensile strength of 287.357 kPa and standard
deviation ± 23.793 kPa. These results are comparable to PDMS–PDMS
bonding via conventional oxygen plasma and corona discharge. Meanwhile
the leakage test showed that the microchannel could withstand pressure of
more than 189 kPa which is sufficiently high for most biochip applications.
Finally experiments performed on single DNA band produced by using PCR
and multiple bands from standard DNA ladders indicated that the proposed
design can accurately separate DNA fragments with current sensitivity
consistently higher than 100 nA and at electric field strength of 20V/cm.
Comparing to the previous design that used clips to mechanically clamp
PDMS and PCB substrates, the new approach effectively seals the device,
thus preventing leakage of liquid from the sensor matrix. This together with
the electrochemically inert characteristics of the photopolymer inhibitor,
open up possibilities in designing a truly portable bio-sensing device.
Investigation of irreversible bonding between polydimethylsiloxane and printed circuit board for designing leakage-free dna biochip / Norshah Rizal Ali @ Hasim
Investigation of irreversible bonding between polydimethylsiloxane and printed circuit board for designing leakage-free dna biochip_Norshah Rizal Ali @ Hasim _E3_2017_MYMY