反相共流微流控毛细管装置制备高粘度水滴的方法

该程序的总体目标是通过在简单的共流微流体装置中进行相反转，生成粘度高于 1 帕斯卡秒和低粘度连续相的单分散高粘度液滴。这种方法可以解决液滴微流体领域中关于纵固有高粘度流体（如高甘油聚合物溶液和纳米颗粒悬浮液）的关键问题。这种技术的主要优点是它最初会产生低粘度液滴，这些液滴比高粘度液滴更容易形成和控制。

当低粘度液滴从同流结构的出口流出时，会产生产生高粘度液滴的后续定相版本。演示该程序的是清华大学研究生 Zhongnan Li 先生。要开始准备设备，请使用碳化钨划线器切割内径和外径分别为 580 微米和 1 毫米的圆形玻璃管的 3 厘米长。

这将形成设备的中间管。要制作设备的内管，请切割两厘米长的内径和外径分别为 200 微米和 330 微米的圆形玻璃管。将 1 毫升 ODTS 放入 1.5 毫升离心管中。

将中间管的一端浸入 ODTS 中 10 秒钟。然后用氮气从未处理的一端冲洗试管，直到试管干燥。接下来，使用刀片切出 0.5 毫米 x 0.5 毫米的缺口。

在 20 号半英寸钝针的塑料鲁尔针座的边缘，在第二根针的针座上切出一个 0.5 毫米 x 0.5 毫米的缺口和一个 1 毫米 x 1 毫米的缺口。然后将中间管纵向放在标准玻璃显微镜载玻片上，疏水性 ODTS 涂层端伸出约一厘米，穿过载玻片的窄端。将内管插入中管未处理的一端，在中管外留出约 1 厘米的内管。

使用环氧树脂沿载玻片中心线将管子固定到位。为了获得更好的性能，请调整内管的位置，使其大致集中在中间管上。环氧树脂凝固后，将单缺口针头放在内管末端，使管子适合缺口。

用环氧树脂将针头固定到位，形成低粘度的进油口。然后将双缺口针头固定在内管和中管之间的连接处，形成高粘度的水溶液入口。使用环氧树脂密封管周围和玻璃基板的针座。

为确保高粘度进样针牢固地固定在基材上，请将中间管插入大槽口，将内管插入小槽口。环氧树脂干燥后，在中间管的疏水端安装一根 20 毫米长、内径为 0.86 毫米的聚乙烯管，以完成装置。首先，将 0.8 毫升用蓝色染料着色的甘油吸入 1 毫升注射器中。

将 0.8 毫升轻质石蜡油吸入第二个 1 毫升注射器中。通过内径为 0.86 毫米的聚乙烯管将甘油注射器连接到设备的高粘度水溶液入口。将液体石蜡注射器连接到低粘度进油口。

将两个注射器安装在注射泵上。然后使用两指夹和实验室支架将设备垂直固定在 35 毫米培养皿上。调整设备位置，使出口管的末端比培养皿底部高出约 2 毫米。

将足够的液体石蜡倒入培养皿中，使设备出口浸入水中。将相同量的液体石蜡添加到第二个 35 毫米培养皿中。将甘油注射泵流速设置为每分钟 2 微升。

将液体石蜡注射泵流速设置为 6 μL/min。运行两个泵以开始生成甘油液滴。如果需要，可以使用相机监测液滴的产生。

等待大约一分钟，让甘油和液体石蜡流充分稳定以形成均匀的甘油液滴。然后将设备出口下的培养皿换成第二个充满液体石蜡的培养皿，以收集均匀的液滴。单分散甘油液滴由相转化共流装置产生，中间管的直径为 200 或 500 微米。

其他高粘度流体（包括蜂蜜、淀粉溶液和聚乙烯醇溶液）也会产生单分散液滴。油和甘油流速分别为每分钟 30 和 10 微升的 500 微米装置产生的甘油液滴的平均直径为 521 微米。在相同流速下，200 微米装置产生的甘油液滴的平均直径为 212 微米。

发现甘油液滴的大小随油流速与甘油流速之比的变化而变化。在保持甘油流速恒定的情况下增加油流速会导致颗粒尺寸减小。看完这个视频，你应该对如何使用相反转顺流装置制造单分散的高粘度液滴有很好的了解。

与常见的共流装置相比，您无需将内部玻璃毛细管逐渐锥化为尖锐的尖端，即可制作相反转共流装置。相反转顺流装置可用于生成动态粘度高达 12 帕斯卡秒的高粘度液滴。一旦掌握，如果执行得当，这项技术可以在 30 分钟内完成。