Name: 复乳代使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）同轴流量聚焦设备 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-12-25T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 58 s
Description: 学习使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）同轴流量聚焦微流控设备制备复乳的方法。该技术通过软光刻工艺简化制备流程，无需特殊表面处理即可生成直径小至14微米的稳定复乳，适用于超高通量筛选、酶定向进化及稀有表型鉴定等化学生物学研究。

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本工作获得了加州定量生物科学研究所（QB3）研究奖、罗杰斯家族基金会“弥合差距奖”、加州大学旧金山分校/桑德勒基金会突破性生物医学研究计划、巴斯夫公司资助以及美国国家科学基金会通过教师早期职业发展（CAREER）计划（DBI-1253293）提供的资助。

1. SU8 模板制作
<ol>
	<li>使用 AutoCAD 软件设计用于双层制作的微流控结构，并将设计图送至供应商以 10 µm 分辨率打印在电路板薄膜上。设备设计的详细信息见所附参考文献11 以及通道几何结构如图所示 图1各层应包含对准标记，以帮助对齐每层制造特征12.</li>
	<li>将一片预先清洗过的直径3英寸的硅片放置在旋涂仪上，并打开真空使其固定在卡盘上。在硅片中心加入1 ml SU8-3035，先以500 rpm转速旋涂20秒，再以2,000 rpm转速旋涂30秒，形成厚度为50 µm的薄膜层。</li>
	<li>取出晶圆，在135 °C的加热板上烘烤30分钟。待晶圆冷却至室温后再进行下一步操作。</li>
	<li>将涂覆好的晶圆暴露于 1st 图层蒙版图2A在准直的190 mW、365 nm LED下照射90秒。曝光后，将晶圆置于135 °C的热板上1分钟，然后冷却至室温，再进行下一步操作。</li>
	<li>将晶圆放置在旋涂仪上，打开真空使其固定在卡盘上。在晶圆中心加入1 ml SU8-2050，先以500 rpm转速旋涂20秒，再以1,375 rpm转速旋涂30秒，形成厚度增加135 µm的涂层层。</li>
	<li>取出晶圆，在135 °C的加热板上烘烤30分钟，然后冷却至室温，再进行下一步操作。</li>
	<li>对齐 2nd 图层蒙版 (图2B) 涂覆到1.3中已进行几何图案化的基底上，并将涂覆后的晶圆置于190 mW、365 nm的平行LED光下照射3分钟。曝光后，将其放置于135 °C的热板上1分钟，然后冷却至室温，再进行下一步操作。</li>
	<li>将掩模浸入搅拌的丙二醇单甲醚醋酸酯溶液中30分钟以进行显影。用异丙醇清洗晶圆，并在135 °C的热板上烘烤1分钟。将显影后的母模置于100 mm培养皿中，用于PDMS成型。</li>
</ol>
2. PDMS 装置的制备
<ol>
	<li>通过将 50 g 硅胶基质与 5 g 固化剂在塑料杯中混合，配制 10:1 的 PDMS。使用装有搅拌棒的旋转工具混合内容物。将混合物置于干燥器中脱气 30 分钟，或直至所有气泡被完全去除。</li>
	<li>将 PDMS 倒在模具上，使其厚度达到 3 mm，并重新放入干燥器中进一步脱气。待所有气泡去除后，在 60 °C 下烘烤 2 小时以固化器件。</li>
	<li>使用解剖刀从模具上切割下器件，并将其图案面朝上放置于清洁表面上。用剃刀片将 PDMS 模具切成两半，以分离 Master 1 与 Master 2（图 3a）。在由 Master 1 印制出 50 µm 流体通道结构的那部分上，使用 0.75 mm 活检打孔器打出流体入口和出口。</li>
	<li>在 300 W 的等离子清洗机中，以 1 mbar 的 O2 等离子体处理器件 60 秒。在未打孔的 PDMS 片段表面滴加一滴去离子水，以暂时抑制 PDMS-PDMS 键合，并起到润滑作用。在体视显微镜下观察，将 Master 1 放置在 Master 2 的表面，并相对滑动两个表面，直至 图 3A 中的凹陷框架与凸起框架完全嵌合，实现机械锁定。</li>
	<li>将器件放入 60 °C 烤箱中，将组装好的器件（图 3B）在 60 °C 下烘烤两天，以蒸发水分并完成键合。</li>
</ol>
3. 试剂的制备
<ol>
	<li>用1 ml注射器吸取蒸馏水作为内相。</li>
	<li>用1 ml注射器吸取含1 wt. %生物相容性表面活性剂的HFE 7500氟化油作为中间相13。</li>
	<li>用10 ml注射器吸取含10 wt. %聚乙二醇（PEG）的水溶液，并加入1 wt. % Tween 20和1 wt. %十二烷基硫酸钠作为连续相。</li>
</ol>
4. 系统准备
<ol>
	<li>将微流控芯片放置在倒置显微镜的载物台上，该显微镜需配备能够实现 &#60; 100 µsec 快门速度的数字相机。</li>
	<li>将所有注射器安装到注射泵上，并连接 27 G 针头。在针头上连接约 30 cm 长的 PE-2 管路，并将管路的自由端插入装置中相应预制的孔洞。</li>
	<li>将一段 10 cm 长的 PE-2 管路插入装置的出口端，并将另一端置于废液收集容器中。</li>
	<li>通过以较高速度（2,000 µl/min）运行注射泵对装置进行预灌注，直至管路段中的液体到达装置的进样口。</li>
</ol>
5. 乳液生成
<ol>
	<li>将显微镜聚焦于包含50 µm × 50 µm孔口及下游出口通道的区域。</li>
	<li>设置注射泵，使内相、中相和连续相的流速分别达到250 µl/hr、100 µl/hr和700 µl/hr，向双重乳液发生器输送液体，并等待10分钟以达到平衡。</li>
	<li>保持内相和中相的流速分别为250 µl/hr和100 µl/hr，将外相流速设定为1,050 µl/hr。在此流速条件下等待3至5分钟，使双重乳液的生成趋于稳定。</li>
	<li>以30 Hz的帧率采集5秒视频图像，用于后续通过手动图像分析进行离线处理。</li>
	<li>根据表1中给出的流速，重复步骤5.3和5.4。内相和中相的流速保持不变，通过调节注射泵设置来改变载体相的流速。</li>
</ol>

<ol><li>Van Der Graaf, S., Schroën, C. G. P. H., Boom, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+double+emulsions+by+membrane+emulsification+-+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Membrane+Sci%22%5BJournal%5D)">Preparation of double emulsions by membrane emulsification - A review.</a> J. Membrane Sci. 251 (1-2), 7-15 (2005).</li>
<li>Laugel, C., Baillet, A. P., Youenang Piemi, M., Marty, J., Ferrier, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oil-water-oil+multiple+emulsions+for+prolonged+delivery+of+hydrocortisone+after+topical+application%3A+comparison+with+simple+emulsions%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Pharm%22%5BJournal%5D)">Oil-water-oil multiple emulsions for prolonged delivery of hydrocortisone after topical application: comparison with simple emulsions.</a> Int. J. Pharm. 160 (1), 109-117 (1998).</li>
<li>Kim, S. H., Kim, J. W., Cho, J. C., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Double-emulsion+drops+with+ultra-thin+shells+for+capsule+templates%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Double-emulsion drops with ultra-thin shells for capsule templates.</a> Lab Chip. 11 (18), 3162-3166 (2011).</li>
<li>Lim, S. W., Abate, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrahigh-throughput+sorting+of+microfluidic+drops+with+flow+cytometry%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Ultrahigh-throughput sorting of microfluidic drops with flow cytometry.</a> Lab Chip. 13 (23), 4563-4572 (2013).</li>
<li>Bernath, K., Hai, M., Mastrobattista, E., Griffiths, A. D., Magdassi, S., Tawfik, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+compartmentalization+by+double+emulsions%3A+sorting+and+gene+enrichment+by+fluorescence+activated+cell+sorting%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Biochem%22%5BJournal%5D)">In vitro compartmentalization by double emulsions: sorting and gene enrichment by fluorescence activated cell sorting.</a> Anal. Biochem. 325 (1), 151-157 (2004).</li>
<li>Seemann, R., Brinkmann, M., Pfohl, T., Herminghaus, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Droplet+based+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Rep.+Prog.+Phys%22%5BJournal%5D)">Droplet based microfluidics.</a> Rep. Prog. Phys. 75 (1), 016601(2012).</li>
<li>Bauer, W. A. C., Fischlechner, M., Abell, C., Huck, W. T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrophilic+PDMS+microchannels+for+high-throughput+formation+of+oil-in-water+microdroplets+and+water-in-oil-in-water+double+emulsions%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Hydrophilic PDMS microchannels for high-throughput formation of oil-in-water microdroplets and water-in-oil-in-water double emulsions.</a> Lab Chip. 10 (14), 1814-1819 (2010).</li>
<li>Utada, A. S., Lorenceau, E., Link, D. R., Kaplan, P. D., Stone, H. A., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monodisperse+double+emulsions+generated+from+a+microcapillary+device%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Monodisperse double emulsions generated from a microcapillary device.</a> Science. 308 (5721), 537-541 (2005).</li>
<li>Chang, F. C., Su, Y. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+double+emulsification+utilizing+3D+PDMS+microchannels%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Micromech.+Microeng%22%5BJournal%5D)">Controlled double emulsification utilizing 3D PDMS microchannels.</a> J. Micromech. Microeng. 18 (6), 065018(2008).</li>
<li>Romanowsky, M. B., Abate, A. R., Rotem, A., Holtze, C., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+throughput+production+of+single+core+double+emulsions+in+a+parallelized+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">High throughput production of single core double emulsions in a parallelized microfluidic device.</a> Lab Chip. 12 (4), 802-807 (2012).</li>
<li>Tran, T. M., Cater, S., Abate, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coaxial+flow+focusing+in+poly%28dimethylsiloxane%29+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">Coaxial flow focusing in poly(dimethylsiloxane) microfluidic devices.</a> Biomicrofluidics. 8 (1), 016502(2014).</li>
<li>Lithography. , Available from: 
 	
 <a target="_blank" href="https://www.memsnet.org/mems/processes/lithography.html">https://www.memsnet.org/mems/processes/lithography.html</a> (2015).</li>
<li>O'Donovan, B., Eastburn, D. J., Abate, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrode-free+picoinjection+of+microfluidic+drops%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Electrode-free picoinjection of microfluidic drops.</a> Lab Chip. 12 (20), 4029-4032 (2012).</li>
<li>Chang, F. C., Lin, H. H., Su, Y. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+W%2FO%2FW+double+emulsification+in+3-D+PDMS+micro-channels%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Controlled W/O/W double emulsification in 3-D PDMS micro-channels.</a> 3rd IEEE Int. Conf. Nano/Micro Eng. Mol. Syst. NEMS, , 792-795 (2008).</li>
<li>Romanowsky, M. B., Abate, A. R., Rotem, A., Holtze, C., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+throughput+production+of+single+core+double+emulsions+in+a+parallelized+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">High throughput production of single core double emulsions in a parallelized microfluidic device.</a> Lab Chip. 12 (4), 802(2012).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

此处所述的双乳液生成结构旨在模拟玻璃毛细管装置的物理特性8. 在这些装置中，使用排列整齐的圆柱形玻璃毛细管产生三相同轴射流，并将其剪切形成均匀的双重乳液液滴。我们所用的3D PDMS装置的功能依赖于通过50 µm高度结构加工形成的微小特征的中心对准，以及总高度为320 µm的载流相通道。由2nd 步骤1.7中，若掩膜未准确对齐，则相对于50 µm高的结构可能出现层间错位。可通过在掩膜上设计对准标记（如同心圆）以辅助实现精确对齐，这些标记在光刻图形化过程中应重叠定位。该器件两个PDMS半片的等离子体键合是可能导致最终器件显著错位的第二个步骤。PDMS与PDMS的等离子体键合通常瞬时完成，因此在步骤2.4中，我们描述了用去离子水润湿器件表面以延缓键合过程，从而便于操作，实现图示对准框架的准确对齐 图3A 可以允许其锁定。如果在润湿不足的情况下进行操作，PDMS表面会在正确对齐前发生不可逆键合，导致装置必须丢弃，并重新制作新的PDMS模具。
双乳液装置的设计利用了能够形成均匀疏水表面特性的制造技术。然而，在本方...

双重乳液由液滴组成，这些液滴通过一层中间不混溶流体与连续相分隔开来，因其在工业、制药和生物应用中的潜在用途而备受关注1。在某些情况下，能够在双重乳液核心中包封高价值化合物，使得材料得以保护并以可控方式释放。例如，药物可在不适合外部载体液体的溶解条件下被包封2。此外，中间油层可作为胶囊模板，用于药物、化妆品和营养物质的包封与递送3。在生物学领域，双重乳液还适用于高通量筛选，因为它们能够进行大量亚纳升级别的实验，并可通过荧光激活细胞分选仪（FACS）进行检测和分选4,5。
设计具有理想性能特征的双重乳液需要对双重乳液的尺寸、组成和均一性进行精确控制。尽管工业上使用膜乳化等批量乳化工艺，但所得乳液高度多分散，表现出广泛的功能特性1。液滴微流控领域天然适用于生成组分精确可控的单分散乳液6。微流控双重乳液的生成主要通过两种策略实现：逐级液滴生成和玻璃毛细管流动聚焦。可在平面PDMS器件中采用两步液滴生成工艺制备双重乳液。首先，在具有疏水通道壁的装置中，利用水包油液滴生成区域制备油包水乳液；随后，可将该乳液流动或重新注入具有亲水壁面、适用于油包水液滴生成的液滴生成区域4。然而，PDMS的亲水表面处理需要额外的加工步骤，且通常不具备持久性7。目前最可控且可重复的双重乳液制备方法是同轴流动聚焦技术，该技术最初由玻璃毛细管微流控系统实现，其原理是使包含三相的同心射流通过一个小孔口，在剪切作用下生成单分散液滴8。该技术能够产生远小于通道尺寸的液滴，双重乳液的精确尺寸和组成取决于各相的流速。由于液滴尺寸与通道尺寸之间存在显著差异，并且外层保护性鞘流可防止液滴接触通道壁，因此无需进行表面处理。然而，此类玻璃器件需要定制锥形毛细管尖端，并需精细组装和密封。先前的研究者曾利用3D软光刻技术基于流动聚焦原理生成双重乳液，但这些器件产生的乳液直径&#62; 150 µm 9,10，大约比通常用FACS分选的物体大一个数量级。一种理想的替代方案应结合玻璃毛细管同轴流动聚焦的高稳定性和小液滴生成能力，以及PDMS软光刻易于制造的优点。
本文介绍一种使用同轴流聚焦技术生成≤ 50 µm乳液的双重乳液发生器，该装置完全采用三维软光刻技术制造11。我们的设备采用蛤壳式结构来制备装置，其中包含一个微小的剪切通道（图1），以模拟在拉制玻璃毛细管喷嘴中形成的乳液过程。更重要的是，这些装置无需特定的表面处理，全聚合物结构使得制造过程简便、可重复，并可大规模复制生产。本文概述了该双重乳液发生器的设计、制造和测试过程。实验表明，双重乳液的生成具有良好的稳定性和重复性，液滴直径可小至14 µm。该装置将功能性和易制造性相结合，为开发新型双重乳液应用提供了极具吸引力的选择。

<table><tbody><tr><td>光刻掩模</td><td>CadArt Servcies</td><td></td><td></td></tr><tr><td>3&quot; 硅片，P型，未使用测试级</td><td>University Wafers</td><td>447</td><td></td></tr><tr><td>SU-8 3035</td><td>Microchem</td><td>Y311074</td><td></td></tr><tr><td>SU-8 2050</td><td>Microchem</td><td>Y111072</td><td></td></tr><tr><td>Sylgard 184 硅橡胶弹性体试剂盒</td><td>Krayden</td><td>4019862</td><td></td></tr><tr><td>1 ml 注射器</td><td>BD</td><td>309628</td><td></td></tr><tr><td>10 ml 注射器</td><td>BD</td><td>309604</td><td></td></tr><tr><td>27 号针头</td><td>BD</td><td>305109</td><td></td></tr><tr><td>PE 2 聚乙烯管</td><td>Scientific Commodities, Inc.</td><td>B31695-PE/2</td><td></td></tr><tr><td>Novec 7500</td><td>Fisher Scientific</td><td>98-0212-2928-5</td><td>通常称为 HFE 7500</td></tr><tr><td>生物相容性表面活性剂</td><td>Ran Biotechnologies</td><td>008-FluoroSurfactant</td><td></td></tr><tr><td>35,000 MW PEG</td><td>Sigma Aldrich</td><td>1546660</td><td></td></tr><tr><td>Tween 20</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P1369</td><td></td></tr><tr><td>十二烷基硫酸钠&amp;nbsp;</td><td>Sigma Aldrich</td><td>L3771</td><td></td></tr></tbody></table>

使用聚二甲基硅氧烷（pdms）同轴流动聚焦装置生成双重乳液

Double Emulsion Generation Using a Polydimethylsiloxane (PDMS) Co-axial Flow Focus Device

双重乳液在多种生物和工业应用中具有重要作用，尤其适用于需要水相载体的场合。本文介绍了一种聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流控装置，该装置采用同轴流聚焦结构，能够通过全软光刻技术制备，并生成水/油/水双重乳液。与使用玻璃毛细管的乳液装置类似，该装置可在具有均匀润湿性的微通道内形成双重乳液，且液滴尺寸远小于通道尺寸。三维流聚焦结构通过两层软光刻技术分别制备两块PDMS板，随后将两块板以蛤壳式结构对合而成。PDMS板上模制的互补锁合结构可实现各板表面特征的精确对准。装置测试结果表明，在使用抗污染和抗堵塞能力较强的大型通道时，可成功生成直径在14 µm至50 µm范围内的双重乳液。

双乳液发生器由使用3D PDMS制造技术制备的同轴流动聚焦装置组成（图1A）。该结构可使三相同轴射流被剪切进入一个50 µm × 50 µm的方形孔口，从而形成水/油/水双乳液（图1B、图1C）。内层水相与中间油相在通道尺寸为10 µm × 50 µm的交汇处汇合（图1D，点“1”）。由于PDMS具有疏水性，氟化油紧贴通道壁，而内相在流体以连续射流形式前进时保持在通道中心，直至到达突然扩张的通道区域（图1D，点“2”）。在此位置，内层两相被注入一个高320 µm的交汇区中心，使水相载流液能够相对同心地引入。三相随后被强制通过一个50 µm × 50 µm的孔口（图1D，点“3”），由于载流相的高流速，内层两相被剪切拉伸成细长的丝状结构，并断裂形成均一的液滴（图1E）。
<p class="jove_content" fo:keep...

微流控双乳液的生成通常涉及具有图案化润湿性的装置或定制制造的玻璃部件。本文介绍了一种全聚二甲基硅氧烷（PDMS）双乳液发生器的制备与测试方法，该发生器无需表面处理或复杂的制造工艺，能够生成低至14 µm的双乳液。

使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）同轴流动聚焦装置生成双重乳液

双重乳液在多种生物和工业应用中具有重要作用，尤其适用于需要水相作为载体流体的场景。本文……

本实验的总体目标是构建并测试一种全聚二甲基硅氧烷微流控装置，该装置利用同轴流聚焦技术生成双重乳液。该方法有助于回答化学和生物学领域中需要超高通量筛选的关键问题，例如酶的定向进化以及稀有表型的鉴定。该技术的主要优势在于，无需特殊表面处理，即可通过软光刻技术快速制备双重乳液生成器。首先，设计用于双层制作的微流控结构。使用 AutoCAD 软件，按照此处所示参考文献中的描述，将设计以 10 微米分辨率打印在电路板膜上。在预先清洗过的直径为三英寸的硅片中心滴加一到两毫升 SU 8 30 35，然后将其放置在匀胶机上并固定于卡盘中。以500 RPM转速旋转20秒，随后以2000 RPM转速旋转30秒。取出晶圆，并在135°C的热板上烘烤30分钟。待晶圆冷却至室温后，再进行下一步操作。现在将涂覆好的晶圆置于第一层掩模下，用准直LED光源照射90秒。曝光后，将晶圆重新放回135摄氏度的热板上加热一分钟。冷却后，在晶圆中心滴加1至2毫升的SUH 2050。将晶圆重新放回旋涂仪上，以500 RPM转速旋转20秒，然后以1,375 RPM转速旋转30秒。旋涂仪停止旋转后，取下晶圆并重新放置到135摄氏度的热板上，加热30分钟。然后将晶圆冷却回室温，再进行下一步操作。将第二层的掩模与前几步中已图形化的结构对准，再次将涂覆的晶圆暴露于紫外光下照射三分钟；曝光后，将晶圆置于135摄氏度的加热板上加热一分钟。待其冷却后，通过将晶圆浸入搅拌状态下的丙二醇单甲醚醋酸酯溶液中来显影掩模。在浴液中放置30分钟后，取出晶圆并用异丙醇冲洗。接着，将晶圆置于135摄氏度的加热板上烘烤1分钟。冷却晶圆，然后将已显影的模板放入直径为100毫米的培养皿中。将50克硅胶基质与5克固化剂在塑料杯中混合，制备一批PDMS。使用装有搅拌棒的旋转工具混合均匀，然后将混合物置于干燥器中脱气约30分钟，直至所有气泡完全去除。接着，将PDMS倒在模具上，厚度约为三毫米。然后将培养皿放入干燥器中进一步脱气。待所有气泡完全去除后，在60摄氏度下烘烤装置两小时。使用手术刀将PDMS装置从模具上切下，并将其图案面朝上放置于清洁的表面上。然后用剃刀片将PDMS切开成两半，分离带有由模具一印制的50微米流体处理结构的部件两侧。使用0.75毫米活检打孔器冲出流体入口和出口。接下来，将PDMS部件的图案面向上放入等离子体腔室中进行等离子体处理。在300瓦的等离子清洗仪中，以1毫巴的氧气等离子体处理装置60秒。随后取出样品，通过体视显微镜观察装置，用一滴去离子水润湿未固化的PDMS表面，作为临时润滑剂。将经过等离子处理的表面贴合在一起，并滑动两个表面直至实现机械锁定。当凹陷框架与凸起框架配合后，组装完毕，将装置置于60摄氏度的烘箱中烘烤两天，以蒸发水分并完成键合。然后使用数滴未固化的PDMS将组装好的装置粘附到载玻片上，再将该结构置于60摄氏度的烘箱中烘烤一小时。为固化PDMS，将微流控芯片放置在倒置显微镜的载物台上，显微镜需配备能够达到至少100微秒快门速度的数字相机。接下来，将三个10毫升注射器安装到注射泵上，并在每个注射器上连接27号针头。将约30厘米长的PE-20管分别连接到各针头，并将管子的自由端插入装置上相应打好的孔中。然后，将一段10厘米长的PE-20管插入装置的出口端，并将另一端放入废液收集容器中。安装完成后，通过以高速运行注射泵对装置进行预启动。停止泵的运行。当管路中的液体到达装置的入口端口时，将显微镜对焦于芯片上含有50 × 50微米孔径的区域，并调整视野，使其包含下游出口通道。将内相的注射泵流速设置为每小时250微升，中间相为每小时100微升，连续相为每小时700微升，以向双重乳液发生器输送液体。等待10分钟，使系统达到平衡。接下来，将外相的流速提高至1050微升每小时。在此流速条件下，再等待三到五分钟，使双重乳液的生成趋于稳定。一旦稳定，以每秒30帧的速度采集五秒钟的视频图像。将视频保存下来，以便通过手动图像分析进行离线处理。在保持内相和中相流速不变的同时，参照随附文本方案中的表一提供的数值，改变外相的流速，并重复此过程。在此过程中，在多种流动条件下测试了双重乳液装置。为展示生成不同尺寸单分散双重乳液的情况，每幅图像上方显示了连续相与内相和中间相总和的比率。所选流速比率下液滴直径的直方图显示了所生成液滴尺寸的相对均匀性。所得双乳液的平均直径变异系数为5.2%。该装置能够生成显著小于孔口宽度的双乳液，并且随着流速比的增加呈现出明显的减小趋势。在测试的最高载流相流速下，使用50×50微米孔口生成了14微米的双乳液。该技术为化学与生物研究人员开展与标准流式细胞术检测平台兼容的液滴微流控实验奠定了基础。观看本视频后，您应能充分理解如何利用简单的全PDMS构建技术来制备和测试微流控双乳液发生器。

double-emulsion-generation-using-polydimethylsiloxane-pdms-co-axial

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科研

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Bioengineering

生物工程

复乳代使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）同轴流量聚焦设备

我们展示了制造和自动化弹性聚二甲基硅氧烷（PDMS）微阀阵列的方案，该阵列无需额外能量即可关闭，并具有光刻定义的精确体积。同时介绍了并行亚纳升级体积混合器和集成式微流控灌注系统。...

由弹性微阀阵列控制的微流控芯片

介绍了用于制备具有微结构凹面孔隙的聚二甲基硅氧烷微球的实验步骤。特别强调了水相中电解质的浓度及其种类的影响。...

微泡法制备凹孔状PDMS微珠

有丝分裂纺锤体的组装和定位依赖于微管动力学、马达蛋白和交联蛋白共同产生的作用力。本文介绍了我们近期开发的方法，该方法利用球形乳液液滴的几何限域，自下而上地重建基本的有丝分裂纺锤体。...

在球形乳液液滴中重建基础有丝分裂纺锤体

化学梯度和氧气梯度的控制对于细胞培养至关重要。本文报道了一种聚二甲基硅氧烷-聚碳酸酯（PDMS-PC）微流控装置，能够稳定地生成用于细胞迁移研究的化学梯度与氧气梯度组合，且可在无需复杂仪器的生物实验室中实际应用。...

用于在垂直化学和氧气梯度下研究细胞迁移的聚二甲基硅氧烷-聚碳酸酯微流控装置

本文介绍了一种用于液滴生成的半三维（semi-3D）流动聚焦式微流控芯片的制备工艺及验证实验方案。...

生成尺寸可控的聚乙二醇二丙烯酸酯液滴 通过 半三维流动聚焦微流控装置

本文描述了一种基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）的多层微流控装置的制备过程，该装置可实现体外转录与翻译（IVTT）反应的长期进行。此外，还全面概述了实现并维持这些反应长期自动化的所需硬件与软件。...

一种用于持久无细胞基因表达的多层微流控平台

用于单个DNA分子大规模并行蛋白质合成的飞升级液滴阵列

油包水液滴检测在分析化学、酶进化和单细胞分析中具有重要应用价值，但通常需要微流控技术来生成液滴。本文中，我们描述了一种基于颗粒模板的乳化方法，这是一种无需微流控设备即可进行液滴检测的技术。...

颗粒模板乳化实现无需微流控的液滴分析

本文介绍了一种基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）的双层装置的制备方法，用于在油包水乳液（液滴）中生成组合文库。方案中详细描述了实现液滴自动化生成所需的硬件和软件，并展示了荧光液滴定量文库的制备过程。...

用于组合式液滴生成的双层微流控装置

本方案通过引入硅油作为聚二甲基硅氧烷（PDMS）双铸法中PDMS层间的非粘附性屏障，改进了脱模过程。与等离子体处理或化学表面修饰方法不同，该方法无需使用专用或昂贵设备，因此是一种更易实现且成本更低的替代方案。...

通过硅油处理改进聚二甲基硅氧烷（PDMS）双铸法用于密集微结构复制

学习使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）同轴流量聚焦微流控设备制备复乳的方法。该技术通过软光刻工艺简化制备流程，无需特殊表面处理即可生成直径小至14微米的稳定复乳，适用于超高通量筛选、酶定向进化及稀有表型鉴定等化学生物学研究。

使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）同轴流动聚焦装置生成双重乳液

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