Name: 基于毛细管的离心微流体装置单分散微滴的大小可控的形成 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-02-22T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 20 s
Description: 学习使用毛细管离心微流控装置制备尺寸可控的单分散微滴。该方法仅需微升级样品即可高效生成单分散水包油微滴，适用于单分子PCR、细胞建模等生化分析研究。

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本工作得到了日本科学技术振兴机构（JST）PRESTO“细胞功能设计与调控”研究领域、日本文部科学省（MEXT）创新科学领域研究资助“分子机器人学”（项目编号 24104002）、日本学术振兴会（JSPS）青年科学家研究资助（A类）（项目编号 24680033）和科学研究资助（B类）（项目编号 26280097），以及东京工业大学生物科学与生物技术学院生物科学与生物技术创意设计课程的支持。

1. 基于毛细管的微流控装置的制备
<ol>
	<li>支架的安装 
	注意：支架设计见图 2A。
	<ol>
		<li>使用铣床从 2 mm 厚的聚甲醛塑料板上切割出支架的四个圆盘（图 2A(i)-(iv)）。各圆盘尺寸如下：(i) 圆盘 1 直径 8.5 mm，毛细管孔（CH）直径 1.3 mm，螺钉孔（SH）直径 1.8 mm；(ii) 圆盘 2 直径 8.7 mm，CH 直径 2.0 mm，SH 直径 1.8 mm；(iii) 圆盘 3 直径 8.7 mm，CH 直径 0.5 mm，SH 直径 1.8 mm；(iv) 圆盘 4 直径 9.1 mm，CH 直径 1.0 mm，SH 直径 1.8 mm。</li>
		<li>使用 M2 × 40 螺钉组装支架（图 2B）。支架的底部（图 2B）由 图 2A(i)、(ii) 中的圆盘 1 和圆盘 2 组成，支架的上部（图 2B）由 图 2A(iii)、(iv) 中的圆盘 3 和圆盘 4 组成。
		<ol>
			<li>构建支架底部时，将螺钉插入圆盘 1 和 2 的三个 SH 中。通过剪去螺纹部分的一段使螺钉变短，保持螺钉长度为 0.9 cm（与支架底部长度相同）。</li>
			<li>构建支架上部时，将螺钉插入圆盘 3 和 4 的两个 SH 中。通过剪去螺纹部分的一段使螺钉变短，保持螺钉长度为 0.7 cm（与支架上部长度相同）。</li>
			<li>使用一根长螺钉连接支架的底部和上部以完成组装。 
			注意：保持支架各部分长度精确：底部为 0.9 cm，上部为 0.7 cm（图 2B）。</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>玻璃毛细管的制备
	<ol>
		<li>使用两种类型的玻璃毛细管：内层玻璃毛细管（外径（OD）/内径（ID）：1.0/0.6 mm），以及外层玻璃毛细管（OD/ID：2.0/1.12 mm）。</li>
		<li>使用玻璃切割器将外层玻璃毛细管分成三等份，再使用玻璃切割器将内层玻璃毛细管分成两等份。</li>
		<li>使用玻璃毛细管拉制仪对每段分割后的内层和外层玻璃毛细管进行尖端拉制（图 3A）。将拉制仪的重量设为最大值。外层玻璃毛细管的加热温度设为 60 度，内层毛细管设为 70 度。小心地完成玻璃毛细管的拉制。
		<ol>
			<li>保持尖端在玻璃毛细管收缩部分内的长度：内层毛细管为 1.5–1.8 cm，外层毛细管为 0.8–1.0 cm（图 3C）。若该长度短于或长于所述范围，请调整拉制仪的加热温度。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>使用胶带将内层或外层玻璃毛细管固定在显微操作仪支架上（图 3B）。</li>
		<li>使用显微操作仪以三步法切断玻璃毛细管的尖端（图 3B）：(i) 将玻璃毛细管尖端接触铂丝上的玻璃珠，(ii) 踩下脚踏开关加热铂丝 1–2 秒，(iii) 1–2 秒后，通过冷却铂丝切断玻璃毛细管尖端。
		<ol>
			<li>分别调节内层（di）和外层（do）毛细管开口的直径。本实验中，内层玻璃毛细管的开口直径为 5、10 和 20 µm（di= 5,10, 20 µm），外层玻璃毛细管（do）为 60 µm（do= 60 µm）。 
			注意：玻璃毛细管为一次性使用。需重复制备玻璃毛细管。</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 生成水包油微滴的步骤
<ol>
	<li>将含有表面活性剂的油填充到外层玻璃毛细管中。本实验中使用的油和表面活性剂混合物为含有2%（w/w）司盘-80（sorbitan monooleate）的十六烷（图4A）。 
	注意： 油和表面活性剂有多种组合方式（例如，油可以是氟化或碳化的；表面活性剂可以是离子型、非离子型或氟化化学物质）。
	<ol>
		<li>将10 µl含有司盘-80的十六烷引入外层玻璃毛细管中。图4A中，外层玻璃毛细管的孔径（do）为60 µm（do= 60 µm）。如需调节玻璃毛细管的孔径，请返回步骤1.2.4–1.2.5。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>将外层毛细管安装在支架的底部（图4B）。</li>
	<li>通过毛细作用将约0.1 µl的水溶液吸入内层玻璃毛细管中（图4C）。图4C中，内层玻璃毛细管的孔径（di）为10 µm（di= 10 µm）。如需调节玻璃毛细管的孔径，请返回步骤1.2.4–1.2.5。</li>
	<li>将内层毛细管安装在支架的上部（图4D-a），并将内层毛细管插入外层毛细管中（图4D-a）。参照图4D-a中的白色圆点圈，使用数字显微镜观察内层毛细管在外层毛细管内的位置（外层毛细管的内径（w）=130 µm）（图4D-b,c）。内层毛细管在外层毛细管中的位置应设定为w = 100–150 µm。 
	注意： 若要调整内层毛细管在外层毛细管中的位置，请旋转支架上部的螺丝，从而精确控制距离w。</li>
	<li>向1.5 ml样品微量离心管底部加入100 µl含有2%（w/w）司盘-80的十六烷。将装有内外毛细管的支架安装到样品微量离心管中（图4E-a）。务必检查外层毛细管的位置，使其远离气-油界面（图4E-b）。</li>
	<li>使用台式摆出式微型离心机，在1,600 × g的重力条件下离心1–2秒，以生成微滴（图4F）。所有实验均在室温（RT）下进行。 
	注意： 必须使用摆出式离心机。若使用固定角度转子离心机，微滴可能撞击样品管侧壁并破裂。</li>
	<li>用移液器缓慢吸取水包油（W/O）微滴，然后将其滴加到载玻片上。</li>
	<li>使用数字显微镜（放大倍数：200X）拍摄所生成的微滴图像。</li>
</ol>

<ol><li>Song, H., Chen, D. L., Ismagilov, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reactions+in+droplets+in+microfluidic+channels%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.%2C+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Reactions in droplets in microfluidic channels.</a> Angew. Chem., Int. Ed. 45 (44), 7336-7356 (2006).</li>
<li>Huebner, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microdroplets%3A+a+sea+of+applications%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Microdroplets: a sea of applications?</a> Lab Chip. 8, 1244-1254 (2008).</li>
<li>Taly, V., Kelly, B. T., Griffiths, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Droplets+as+microreactors+for+highthroughput+biology%5BTitle%5D)+AND+%22ChemBioChem%22%5BJournal%5D)">Droplets as microreactors for highthroughput biology.</a> ChemBioChem. 8 (3), 263-272 (2007).</li>
<li>Teh, S. Y., Lin, R., Hung, L. H., Lee, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((+Droplet+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip+%22%5BJournal%5D)"> Droplet microfluidics.</a> Lab Chip . 8, 198-220 (2008).</li>
<li>Takinoue, M., Takeuchi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Droplet+microfluidics+for+the+study+of+artificial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Bioanal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Droplet microfluidics for the study of artificial cells.</a> Anal. Bioanal. Chem. 400 (6), 1705-1716 (2011).</li>
<li>Hase, M., Yamada, A., Hamada, T., Baigl, D., Yoshikawa, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manipulation+of+cell-sized+phospholipid-coated+microdroplets+and+their+use+as+biochemical+microreactors%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Manipulation of cell-sized phospholipid-coated microdroplets and their use as biochemical microreactors.</a> Langmuir. 23 (2), 348-352 (2007).</li>
<li>Zheng, B., Tice, J. D., Roach, L. S., Ismagilov, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Droplet-Based%2C+Composite+PDMS%2FGlass+Capillary+Microfluidic+System+for+Evaluating+Protein+Crystallization+Conditions+by+Microbatch+and+Vapor-Diffusion+Methods+with+On-Chip+X-Ray+Diffraction%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.%2C+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">A Droplet-Based, Composite PDMS/Glass Capillary Microfluidic System for Evaluating Protein Crystallization Conditions by Microbatch and Vapor-Diffusion Methods with On-Chip X-Ray Diffraction.</a> Angew. Chem., Int. Ed. 43 (19), 2508-2511 (2004).</li>
<li>Nakano, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-molecule+PCR+using+water-in-oil+emulsion%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Single-molecule PCR using water-in-oil emulsion.</a> J. Biotechnol. 102 (2), 117-124 (2003).</li>
<li>Diehl, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((BEAMing%3A+single-molecule+PCR+on+microparticles+in+water-in-oil+emulsions%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Methods%22%5BJournal%5D)">BEAMing: single-molecule PCR on microparticles in water-in-oil emulsions.</a> Nat. Methods. 3, 551-559 (2006).</li>
<li>He, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selective+encapsulation+of+single+cells+and+subcellular+organelles+into+picoliter-+and+femtoliter-volume+droplets%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Selective encapsulation of single cells and subcellular organelles into picoliter- and femtoliter-volume droplets.</a> Anal. Chem. 77 (6), 1539-1544 (2005).</li>
<li>Baroud, C., Gallaire, F., Dangla, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+of+microfluidic+droplets%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Dynamics of microfluidic droplets.</a> Lab Chip. 10, 2032-2045 (2010).</li>
<li>Utada, A. S., Nieves, A. F., Stone, H. A., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dripping+to+jetting+transitions+in+coflowing+liquid+streams%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Dripping to jetting transitions in coflowing liquid streams.</a> Phys. Rev. Lett. 99 (9), 094502(2007).</li>
<li>Cramer, C., Fischer, P., Windhab, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Drop+formation+in+a+co-flowing+ambient+fluid%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Eng.+Sci%22%5BJournal%5D)">Drop formation in a co-flowing ambient fluid.</a> Chem. Eng. Sci. 59 (15), 3045-3058 (2004).</li>
<li>Anna, S. L., Bontoux, N., Stone, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+of+dispersions+using+%26%2334%3Bflow-focusing%26%2334%3B+in+microchannels%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Formation of dispersions using &#34;flow-focusing&#34; in microchannels.</a> Appl. Phys. Lett. 82, 364-366 (2003).</li>
<li>Takeuchi, S., Garstecki, P., Weibel, D. B., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+axisymmetric+flow-focusing+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">An axisymmetric flow-focusing microfluidic device.</a> Adv. Mater. 17 (8), 1067-1072 (2005).</li>
<li>Thorsen, T., Roberts, R. W., Arnold, F. H., Quake, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+pattern+formation+in+a+vesicle-generating+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Dynamic pattern formation in a vesicle-generating microfluidic device.</a> Phys. Rev. Lett. 86 (18), 4163-4166 (2001).</li>
<li>Yamashita, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+of+monodisperse+cell-sized+microdroplets+using+a+centrifuge-based+axisymmetric+co-flowing+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biosci.+Biotech%22%5BJournal%5D)">Generation of monodisperse cell-sized microdroplets using a centrifuge-based axisymmetric co-flowing microfluidic device.</a> J. Biosci. Biotech. 119 (4), 492-495 (2015).</li>
<li>Maeda, K., Onoe, H., Takinoue, M., Takeuchi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+synthesis+of+3D+multi-compartmental+particles+with+centrifuge-based+microdroplet+formation+from+a+multi-barrelled+capillary%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Controlled synthesis of 3D multi-compartmental particles with centrifuge-based microdroplet formation from a multi-barrelled capillary.</a> Adv. Mater. 24 (10), 1340-1346 (2012).</li>
</ol>

未声明任何利益冲突。

利用该装置，通过射流的 Plateau-Rayleigh 不稳定性生成单分散的水包油（W/O）微液滴17。显微观察未发现卫星液滴的存在。在装置的制备过程中，有三个关键步骤对于成功生成单分散 W/O 微液滴至关重要。首先，为了提供含有表面活性剂的油相和水相溶液的直线流动，四个圆盘的毛细孔必须排列成同心结构。其次，需将内层毛细管小心插入外层毛细管中，因为若毛细管尖端接触上部固定座，极易断裂。该操作可能较为困难，因此建议使用放大镜辅助。最后，为了形成水相溶液的射流流动17，必须将内层毛细管插入外层毛细管的位置调节至w = 100–150 µm。若由离心微流控装置生成的 W/O 微液滴粒径分布不均一，应检查内层毛细管在外层毛细管中的位置。如需调节内层毛细管在外层毛细管中的位置，请旋转固定座上部的螺钉，从而精确控制距离w。
制备单分散的水/油微滴目前存在一些局限性。由于研究中的所有实验均在台式离心机的最大离心转速下进行，因此难以进一步提高离心速率（如有需要）。此外，从多种不同的样品溶液中生成微滴也较为困难，该限制...

水包油（W/O）微液滴1-5在生物化学与生物工程研究中具有多种重要应用，包括蛋白质合成6、蛋白质结晶7、乳液PCR8,9、细胞封装10以及人工类细胞体系的构建5,6。为实现这些应用，制备W/O微液滴时需满足的关键条件是液滴尺寸的可控性与单分散性。目前用于制备单分散、尺寸可控的W/O微液滴11的微流控装置主要基于微通道中的同轴流动法12,13、流动聚焦法14,15和T型 junction 法16。尽管这些方法能够生成高度单分散的W/O微液滴，但其微加工过程需要复杂的操作和专门的微通道制备技术，同时由于注射泵和导液管路中不可避免的存在死体积，需要消耗大量样品溶液（至少数百µl）。因此，亟需一种操作简便且死体积小的单分散W/O微液滴生成方法。
本文结合实验操作视频，介绍了一种基于离心毛细作用的轴对称同轴流动微流控装置17，用于生成细胞尺寸、单一分散的水包油（W/O）微滴（图1）。该方法简单，可实现微滴尺寸的高度均一性和可控性。实验仅需一台台式迷你离心机，以及固定在取样微量管中的毛细管式轴对称同轴流动微流控装置。本方法所需样品体积极小（0.1 µl），且不会浪费任何显著量的样品。

<table><tbody><tr><td>2毫米厚的聚甲醛塑料板</td><td>工具</td><td>Nikkyo Technos, Co., Ltd. (日本)</td><td>244-6432-08</td></tr><tr><td>铣床</td><td>工具</td><td>Roland DG Co., Ltd. (日本)</td><td>MDX-40A</td></tr><tr><td>端铣刀 RSE230-0.5*2.5</td><td>工具</td><td>NS Tool Co., Ltd. (日本)</td><td>01-00644-00501</td></tr><tr><td>M2*40 螺丝</td><td>工具</td><td>Jujo Synthetic Chemistry Labo. (日本)</td><td>0001-024</td></tr><tr><td>玻璃毛细管拉制仪</td><td>工具</td><td>Narishige (日本)</td><td>PC-10</td></tr><tr><td>显微操作仪</td><td>工具</td><td>Narishige (日本)</td><td>MF-900</td></tr><tr><td>内层玻璃毛细管</td><td>工具</td><td>Narishige (日本)</td><td>G-1</td></tr><tr><td>外层玻璃毛细管</td><td>工具</td><td>World Precision Instruments Inc. (美国)</td><td>1B200-6</td></tr><tr><td>1.5 ml 样品管</td><td>工具</td><td>INA OPTIKA CO.,LTD (日本)</td><td>ST-0150F</td></tr><tr><td>十六烷</td><td>试剂</td><td>Wako Pure Chemical Industries Ltd. (日本)</td><td>080-03685&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>单油酸山梨醇酯（Span 80）</td><td>试剂</td><td>Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. (日本)</td><td>S0060</td></tr><tr><td>Milli Q 系统</td><td>试剂</td><td>Merck Millipore Corporation (德国)</td><td>ZRQSVP030</td></tr><tr><td>摆出式小型离心机</td><td>工具</td><td>Hitech Co., Ltd. (日本)</td><td>ATT101</td></tr><tr><td>数字显微镜</td><td>工具</td><td>KEYENCE Corporation (日本)</td><td>VHX-2001</td></tr></tbody></table>

基于毛细管的离心微流控装置用于可控尺寸的单分散微液滴生成

Capillary-based Centrifugal Microfluidic Device for Size-controllable Formation of Monodisperse Microdroplets

本文展示了一种利用基于毛细管的离心式微流控装置快速制备尺寸可控、单分散水包油（W/O）微液滴的简便方法。近年来，W/O微液滴已被应用于多种强大的技术中，实现了化学实验的微型化。因此，开发一种通用的方法以生成单分散的W/O微液滴具有重要意义。我们开发了一种基于毛细管离心轴对称同轴流动微流控装置生成单分散W/O微液滴的方法。通过调节毛细管孔口，成功实现了对微液滴尺寸的控制。该方法所用设备比其他微流控技术更易于操作，仅需少量样品溶液（0.1–1 µl）即可完成包封，并能以每秒数十万计的速度生成W/O微液滴。我们预期该方法将有助于需要珍贵生物样品的生物学研究，通过节约样品体积，实现快速定量的生化与生物学分析。

本研究中，我们介绍了一种利用基于毛细管的离心微流控装置生成细胞尺寸的水/油（W/O）微液滴的简单方法（图1）。该微流控装置由毛细管支架（图2B）、两根玻璃毛细管（内层和外层玻璃毛细管，见图3C）以及含有表面活性剂的油相的微量离心管组成。我们将0.1 µl样品溶液注入内层玻璃毛细管中，并将内层毛细管插入外层玻璃毛细管中（图4D）。通过样品溶液射流的Plateau-Rayleigh不稳定性，可生成细胞尺寸的W/O微液滴17（图1B），且这些微液滴至少在2小时内保持稳定17。
由基于毛细管的离心式微流控装置生成的不同尺寸 W/O 微液滴的典型示例如图5所示。图5A-F展示了 W/O...

本文展示了一种利用基于毛细管的离心微流控装置制备尺寸可控、单分散性水包油（W/O）微液滴的简单方法。该方法仅需少量样品体积，即可实现高产率制备。我们预计该方法将适用于快速生化分析和细胞分析。

在此，我们展示了一种基于毛细管的离心法，用于快速制备尺寸可控、单分散的水包油（W/O）微液滴的简单方法。

本实验的总体目标是利用基于毛细管的离心轴对称同轴微流控装置，生成单分散的水相和油相微滴，用于生物学研究。该方法有助于在生物化学领域制备单分散微滴，推动合成反应、单分子PCR、单细胞包封以及活细胞简化建模等研究工作。该技术的主要优势在于操作简便且易于调节。所需样品溶液不足一微升，即可生成所需尺寸的单分散微滴。演示该实验步骤的是我实验室的博士后 Morita。基于毛细管的微流控装置组装，首先从制备毛细管支架开始。首先使用铣床从厚度为 2 毫米的聚乙醛塑料板上铣出四个圆盘。这些圆盘用于构成由杆和螺钉支撑的柱状结构。使用 M.2 螺钉将圆盘组装起来。首先，从圆盘一和圆盘二组装支架的底部。然后，在螺纹部分截短螺钉。利用四个孔中的三个孔将两个圆盘连接固定，形成厚度为0.9厘米的叠层结构。类似地，使用第三和第四片圆盘组装支架的上半部分。利用每块板上的两个孔将板连接起来。使堆叠高度为 0.7 厘米。现在，使用一根长螺丝将支架上部的两个空孔与支架下部的两个空孔连接起来。长螺丝应在两个支架之间留出约两到三毫米的间隙，且螺丝头部应超出组装完成的支架约2.2厘米。每次实验均使用一套新的由两根毛细管制成的毛细管组件。使用玻璃切割器从一根90毫米毛细管中制备两根内毛细管，切成两个等长的片段；从一根150毫米毛细管中制备三段内毛细管片段。接下来，使用玻璃拉制仪将每根毛细管段进行拉尖。将拉制仪的重量设置为最大值，外层毛细管的加热温度设置为60–70度，内层毛细管则设置为70–80度。然后，小心地对玻璃进行拉尖处理。保持毛细管狭窄部分的长度在建议范围内。如果尖端过长或过短，调节加热元件直至达到合适长度。现在，准备切割尖端。首先，使用透明胶带将毛细管固定在显微镜载物台上，使毛细管尖端悬垂于物镜下方。其次，利用包裹有玻璃珠的铂丝，分三步切断毛细管尖端。首先，将毛细管需要断裂的位置接触冷珠。其次，加热铂丝一到两秒钟。然后，通过冷却铂丝将尖端切断。此操作应使用脚踏板控制来加热金属丝。现在，使用微电极拉制仪调整毛细管开口的直径。对于两侧的玻璃毛细管，将其开口直径调整为60微米。对于三个内层毛细管，分别制作直径为5、10和20微米的孔口。为了生成微滴，首先将含有表面活性剂的油相填充至外层玻璃毛细管中，例如含有2%（重量比）司班-80（sorbitan monooleate）的十六烷。将10微升溶液加载至毛细管中。然后，将装有样品的毛细管固定在 holder 的底部。接着，利用毛细作用，将约 0.1 µL 的水溶液吸入内层玻璃毛细管中。将装有样品的内层毛细管置于 holder 的上部。现在，将内层毛细管穿过固定装置并插入外层毛细管中。在显微镜下观察尖端的同时，旋转固定装置上的长螺钉，缓慢而小心地将内层毛细管推进外层毛细管中。推进内层毛细管，直至外层毛细管的直径处于100至150微米之间。现在，将含有表面活性剂的相同油相100微升加入到一个1.5毫升微量离心管底部。该离心管将用作微液滴收集管。小心地将 holder 和毛细管放入已加入样品的微量离心管中。确保外层毛细管未与微量离心管中的溶液接触。然后将管子放入台式摆动转子离心机中。为生成微滴，以1,600 ×g的离心力运行离心机一到两秒。然后，从管中取出毛细管和支架，并吸取管内收集的水-油微滴样品。将微滴喷射到载玻片上，进行成像分析。采用本方案，使用含2%司盘80的十六烷制备了多种水-油微滴。使用孔径直径为5微米的内移液管制备的液滴，其平均直径为8.3微米。使用孔径直径为10微米的内移液管制备的液滴，其平均直径为12.7微米。使用孔径为20微米的内移液管制备的液滴，其直径约为17.9微米。因此，该方法可生成单分散的微液滴，其直径接近内层毛细管孔口的尺寸。观看本视频后，您应能够充分掌握如何制备并调控单分散水相和油相微液滴的大小，以用于定量化学实验。一旦熟练掌握，若操作得当，该技术可在5至10分钟内完成。

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基于毛细管的离心微流体装置单分散微滴的大小可控的形成

一种新型的微流控系统已利用被动泵送现象和用户可控的流体输送系统开发而成。鉴于其成本低、操作简便、体积精确、速度快、可重复性和自动化等优点，该微流控系统有望广泛应用于多种生物学领域。...

基于液滴的高速被动泵送微流控装置递送系统

基于液滴的微流控平台有望用于高通量实验，因其能够以千赫兹速率低成本生成皮升级、自成隔室的微小反应容器。通过与快速、灵敏且高分辨率的荧光光谱方法相结合，可高效地提取、利用并整合这些系统中产生的大量信息。...

微流控液滴平台的荧光检测方法

结合单分散液滴生成与细胞及颗粒的惯性有序排列，我们描述了一种在千赫兹速率下单个液滴内封装特定数量细胞或颗粒的方法。对于单颗粒和双颗粒液滴，该方法的封装效率是无序封装的两倍以上。...

高通量单细胞与多细胞微封装

本方案描述了一种利用微流控装置实现小体积（0.15–1.5...

用于精确小体积样品处理的微流控平台及其在声学微装置中按尺寸分离生物颗粒的应用

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

本文展示了一种相转化同轴流动装置，可用于生成黏度高于1...

采用具有相转化共流结构的微流控毛细管装置制备高黏度液滴

我们介绍一种用于复杂生命机制高通量研究的微流控系统，该系统包含1500个培养单元、一组增强型蠕动泵以及一个现场混合模块。该微流控芯片可实现对体内高度复杂且动态变化的微环境条件进行分析。...

利用高通量微流控装置产生动态环境条件

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

本文介绍了一种用于制备基于玻璃的微流控装置的方案，该装置可用于生成具有可控液滴尺寸的高度单分散乳液。...

基于玻璃的液滴与乳液生成装置

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

该方案描述了一种先进的微流控平台，用于定量测量单个外周血单个核细胞的细胞因子分泌动态。以脂多糖刺激为例，该平台可对每个单个细胞并行检测多达三种细胞因子（IL-6、TNFα 和...

微流控方法解析单个多功能细胞同时与顺序性细胞因子分泌

学习使用毛细管离心微流控装置制备尺寸可控的单分散微滴。该方法仅需微升级样品即可高效生成单分散水包油微滴，适用于单分子PCR、细胞建模等生化分析研究。

基于毛细管的离心微流控装置用于可控尺寸的单分散微液滴生成

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