ضعف مستحلب الجيل باستخدام Polydimethylsiloxane (PDMS) المشارك المحوري تدفق التركيز الأجهزة

الهدف العام من هذا الإجراء هو بناء واختبار جهاز موائع دقيقة بولي ثنائي ميثيل سوبوكسان يستخدم تركيز التدفق المحوري لتوليد مستحلبات مزدوجة. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في الكيمياء وعلم الأحياء التي تتطلب فحصا عالي الإنتاجية ، مثل التطور الموجه للإنزيمات وتحديد الأنماط الظاهرية النادرة. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها تمكن من الإنتاج السريع لمولدات المستحلب المزدوج باستخدام تصنيع الطباعة الحجرية الناعمة بدون معالجات سطحية متخصصة.

للبدء في تصميم هياكل الموائع الدقيقة لتصنيع طبقتين. باستخدام برنامج AutoCAD ، قم بطباعة التصميمات على فيلم لوحة الدوائر بدقة 10 ميكرون كما هو موضح في المرجع الموضح هنا. ضع ملليلترا إلى ملليلترين من SU 8 30 35 في وسط رقاقة سيليكون بقطر ثلاثة بوصات تم تنظيفها مسبقا على جهاز تدوين وقم بتثبيتها على الظرف.

قم بالدوران لمدة 20 ثانية بسرعة 500 دورة في الدقيقة متبوعا ب 30 ثانية بسرعة 2000 دورة في الدقيقة. اترك الرقاقة تبرد إلى درجة حرارة الغرفة قبل الانتقال إلى الخطوة التالية.

الآن قم بتعريض الرقاقة المطلية للقناع للطبقة الأولى تحت ضوء LED مرتب لمدة 90 ثانية. بعد التعرض ، ضع الرقاقة مرة أخرى على اللوح الساخن 135 درجة مئوية لمدة دقيقة واحدة. بمجرد أن يبرد ، ضع ملليلترا إلى ملليلترين من SUH 2050 في وسط الرقاقة.

ضع الرقاقة مرة أخرى على مبرمج الدوران وقم بالتدوير لمدة 20 ثانية بسرعة 500 دورة في الدقيقة. ثم قم بالدوران لمدة 30 ثانية بسرعة 1,375 دورة في الدقيقة. عندما يتوقف مبرمج الدوران عن الدوران ، قم بإزالة الرقاقة وضعها مرة أخرى على لوح تسخين 135 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة.

ثم قم بتبريد الرقاقة مرة أخرى إلى درجة حرارة الغرفة قبل الانتقال إلى الخطوة التالية. قم بمحاذاة قناع الطبقة الثانية على الهندسة التي تم تصميمها في الخطوات السابقة ، وقم بتعريض الرقاقة المطلية للأشعة فوق البنفسجية مرة أخرى لمدة ثلاث دقائق بعد التعرض ، ضع الرقاقة على لوح تسخين 135 درجة مئوية لمدة دقيقة واحدة. بمجرد أن تبرد ، طورت الأقنعة عن طريق غمر الرقاقة في حمام مقلوب من البروبيلين جلايكول ، أسيتات أحادي ميثيل الأثير.

بعد 30 دقيقة في الحمام ، قم بإزالة الرقاقة واغسلها في الأيزوبروبانول. بعد ذلك ، اخبزي الرقاقة على طبق ساخن 135 درجة مئوية لمدة دقيقة واحدة. قم بتبريد الرقاقة ، ثم ضع السيد المتطور في طبق بتري 100 ملم.

قم بإعداد مجموعة من PDMS عن طريق الجمع بين 50 جراما من قاعدة السيليكون مع خمسة جرامات من عامل المعالجة في كوب بلاستيكي. استخدم أداة دوارة مزودة بعصا تحريك لخلط المكونات ثم قم بتفريغ الخليط داخل مادة مجففة لمدة 30 دقيقة أو حتى تتم إزالة جميع فقاعات الهواء. بعد ذلك ، اسكب PDMS فوق السيد بسمك ثلاثة ملليمترات.

ثم ضع طبق بتري في المجفف لمزيد من التفريغ. بمجرد إزالة جميع الفقاعات ، اخبز الجهاز على حرارة 60 درجة مئوية لمدة ساعتين. قم بقص جهاز PDMS من القالب باستخدام مشرط وضعه على سطح نظيف بحيث يكون جانب النمط متجها لأعلى.

ثم قم بقص PDMS إلى نصفين بشفرة حلاقة لفصل جانبي الجهاز على القطعة التي تحتوي على هندسة معالجة السوائل 50 ميكرومتر مطبوعة بواسطة Master One. قم بثقب مداخل ومخارج السوائل باستخدام ثقب خزعة 0.75 ملم. بعد ذلك ، ضع قطع PDMS بجوانبها المزخرفة لأعلى في بلازما غرفة البلازما.

عالج الجهاز ببلازما الأكسجين عند مللي بار واحد لمدة 60 ثانية في منظف بلازما 300 واط. ثم قم بإزالة العينات وبلل سطح قطعة PDMS غير المروية بقطرة من ماء DI لتكون بمثابة مادة تشحيم مؤقتة أثناء عرض الجهاز من خلال مجهر استريو. ضع الأسطح المعالجة بالبلازما معا وحرك الأسطح حتى يتم تحقيق قفل ميكانيكي.

عندما تتزاوج الإطارات المريحة والإطارات البارزة ، بمجرد تجميعها ، ضع الجهاز في فرن 60 درجة مئوية واخبزه لمدة يومين لتبخر الماء وإكمال الترابط. ثم قم بتثبيت الجهاز المجمع على شريحة زجاجية باستخدام عدة قطرات من PDMS غير المعالج ، واخبز الهيكل في فرن 60 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة. لعلاج مكان PDMS ، فإن رقاقة الموائع الدقيقة على مسرح المجهر المقلوب إلى جانب كاميرا رقمية قادرة على سرعات مصراع لا تقل عن 100 ميكروثانية.

بعد ذلك ، قم بتركيب ثلاث محاقن سعة 10 مليلتر على مضخات الحقن وقم بتوصيل 27 إبرة قياس لكل منها. قم بتوصيل حوالي 30 سم من أنبوبين من البولي إيثيلين بكل إبر وأدخل الأطراف السائبة للأنابيب في الثقوب المثقوبة المناسبة في الجهاز. ثم أدخل طولا 10 سم من PE اثنين في منفذ خروج الجهاز وضع الطرف الآخر في حاوية جمع النفايات.

بمجرد الإعداد ، قم بتجهيز الجهاز عن طريق تشغيل مضخات الحقنة بمعدلات عالية من السرعة. أوقف المضخات. بمجرد وصول السائل الموجود في أجزاء الأنابيب إلى منافذ مدخل الجهاز ، ركز المجهر على منطقة الرقاقة التي تحتوي على فتحة 50 × 50 ميكرومتر واضبط الإطار بحيث يتضمن قناة الخروج النهائية.

اضبط مضخات الحقنة لتوصيل السائل إلى مولد المستحلب المزدوج بمعدل تدفق 250 ميكرولتر في الساعة للمرحلة الداخلية ، و 100 ميكرولتر في الساعة للمرحلة الوسطى و 700 ميكرولتر في الساعة. للمرحلة المستمرة. انتظر 10 دقائق حتى يتوازن النظام.

بعد ذلك ، قم بزيادة معدل تدفق المرحلة الخارجية إلى 1050 ميكرولتر في الساعة. انتظر من ثلاث إلى خمس دقائق إضافية حتى يستقر توليد المستحلبات المزدوجة في ظل هذه المجموعة من ظروف التدفق. بمجرد الاستقرار ، احصل على خمس ثوان من صور الفيديو بمعدل 30 هرتز.

احفظ مقاطع الفيديو للمعالجة في وضع عدم الاتصال عبر التحليل اليدوي للصور. كرر هذه العملية مع تغيير معدل تدفق المرحلة الخارجية باستخدام القيم الموجودة في الجدول الأول من بروتوكول النص المصاحب. الحفاظ على معدلات المرحلتين الداخلية والوسطى.

خلال هذه العملية ، تم اختبار جهاز المستحلب المزدوج في مجموعة متنوعة من ظروف التدفق. لإثبات تكوين مستحلبات مزدوجة أحادية مشتتة متنوعة الحجم ، تظهر نسبة المرحلة المستمرة إلى مجموع الطور الداخلي والأوسط فوق كل صورة. تظهر الرسوم البيانية لأقطار القطرات لنسب تدفق محددة التوحيد النسبي في حجم القطرات المتولدة.

تنتج المستحلبات المزدوجة الناتجة تباينا في معامل القطر بمتوسط 5.2٪ يظهر الجهاز القدرة على تكوين مستحلبات مزدوجة أصغر بكثير من عرض الفتحة ، ويظهر اتجاها تنازلي واضحا مع زيادة نسب التدفق. في أعلى تدفق للطور الناقل تم اختباره ، تم تشكيل مستحلبات مزدوجة 14 ميكرومتر باستخدام فتحة 50 × 50 ميكرومتر بعد تطويرها. تمهد هذه التقنية الطريق للمحققين الكيميائيين والبيولوجيين لإجراء تجارب الموائع الدقيقة للقطرات المتوافقة مع منصات الكشف عن قياس التدفق الخلوي القياسية.

بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تصنيع واختبار مولدات المستحلب المزدوجة ذات الموائع الدقيقة التي تستخدم جميع تقنيات بناء PDMS البسيطة.