Fabricación de gotas de alta viscosidad usando dispositivos capilares microfluídicos con estructura de flujo de co inversión de fase

Resumen

Un dispositivo de flujo Co inversión de fase se demuestra para generar gotas de alta viscosidad monodispersa sobre 1 Pas, que es difícil de realizar en microfluídica de gota.

Resumen

La generación de gotitas monodispersa con de gran viscosidad ha sido siempre un desafío en microfluídica de gota. Aquí, demostramos un dispositivo Co flujo de inversión de fase para generar gotas uniformes de alta viscosidad en un fluido de baja viscosidad. El dispositivo de microfluidos capilar tiene una estructura común de flujo Co con su salida que se conecta a un tubo más ancho. Alargado las gotitas del fluido de baja viscosidad primero están encapsuladas por el líquido viscoso de la estructura de flujo de Co. Como las gotas alargadas de baja viscosidad fluyen a través de la salida, que se trata de ser mojada por el líquido de baja viscosidad, inversión de fase entonces es inducida por la adherencia de las gotas de baja viscosidad hasta la punta de la salida, que da como resultado la inversa posterior encapsulación del fluido viscoso. El tamaño de las gotas de alta viscosidad resultantes puede ajustarse cambiando la proporción de la tasa de flujo del fluido de baja viscosidad al líquido viscoso. Muestran varios ejemplos típicos de la generación de gotas de alta viscosidad con una viscosidad hasta 11,9 Pas, tales como solución de glicerina, miel, almidón y polímero. El método proporciona un enfoque sencillo para generar gotas de alta viscosidad monodispersa, que pueden ser utilizadas en una variedad de aplicaciones basadas en la gota, como síntesis de materiales, el suministro de medicamentos, análisis de la célula, bioingeniería y alimentos de la ingeniería.

Introducción

La generación de gotas se está convirtiendo en una tecnología clave en una variedad de aplicaciones, tales como el suministro de medicamentos, síntesis de materiales, bioprinting 3D, estudios de células y alimentos ingeniería^{1,2,3,4 , 5 , 6}. dispositivos microfluídicos con cruce^7,8, co fluyen^1,9, o^10,enfoque de flujo

Protocolo

1. producir un dispositivo capilar Co flujo de inversión de fase para observar el proceso de generación de gotas acuosas, de gran viscosidad de ~ 500 μm de diámetro.

Nota: El tubo cuadrado exterior utilizado aquí es para tomar imágenes del proceso de generación de las gotas de alta viscosidad. Si no hay necesidad para tomar imágenes, una versión simplificada del dispositivo se puede hacer según el paso de protocolo 2.

1. Prepare tres tubos de vidrio de diferentes tamaños para el montaje del dispositivo capilar.
   1. Tomar un tubo de vidrio cuadrado con un tamaño interno de 1,05 mm y cortar un trozo del tubo ~ 4....

Resultados

Un dispositivo de microfluidos capilar con una inversión de fase, estructura del flujo de co fue diseñado para generar monodispersa acuoso gotitas de alta viscosidad, como se muestra en la figura 1A. En la figura 1, la fase acuosa de alta viscosidad fue glicerol, que tiene una viscosidad η_w = 1,4 Pas; la fase de aceite de baja viscosidad es parafina líquida, que tiene una viscosidad η_o = 0,.......

Discusión

El dispositivo de flujo Co inversión fase proporciona un método simple y recta hacia adelante para generar gotas de alta viscosidad monodispersa. Este dispositivo tiene una estructura similar a los dispositivos comunes de flujo Co, como la estructura de flujo de trabajo básico consiste en un tubo interno insertado en el tubo medio, la salida que está conectada a la tubería de salida. Sin embargo, hay dos diferencias principales entre la fase inversión flujo Co dispositivo y dispositivo de flujo de trabajo común para la g.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Tubo de vidrio VitroTubes	VitroCom	8240	cuadrado - Tubo de vidrio hueco en miniatura, diámetro interior = 0,4 mm, diámetro exterior = 0,8 mm
Tubo de vidrio VitroTubes	VitroCom	CV2033	redondo - Tubo de vidrio hueco en miniatura, diámetro interior = 0,2 mm, diámetro exterior = 0,33 mm
Tubo de vidrio VitroTubes	VitroCom	CV1017	redondo - tubo de vidrio hueco en miniatura, diámetro interior = 0,1 mm, diámetro exterior = 0,17 mm
Tubo de vidrio VitroTubes	VitroCom	Q14606	Cuadrado - Tubo de vidrio hueco en miniatura, diámetro interno = 1,05 mm + 0,1 / -0, diámetro exterior = 1,5 mm
Capilares de vidrio estándar	WPI	1B100-6	redondo - Tubo de vidrio, diámetro interno = 0,58 mm, diámetro exterior = 1,00 mm
Glicerol	Reactivo químico Sinopharm Beijing	10010618
parafina	Reactivo químico Sinopharm Beijing	30139828
Poli(alcohol vinílico), PVA-124	Reactivo químico Sinopharm Beijing	30153084
span 80	Sigma-Aldrich	85548
Almidón	Sigma-Aldrich	S9765
Tricloro(octadecil)silano	Sigma-Aldrich	104817
Azul de toluidina O	Sigma-Aldrich	T3260
Miel			Miel de árbol casto, común producto alimenticio comprado en el supermercado
DEVCON 5 Minute Epoxy	ITW		Pegamento epoxi
Agujas dispensadoras de acero inoxidable de punta roma (Luer	Lock)Aguja Suzhou Lanbo, China	LTA820050	20G x 1/2 "
Trazador de tungsteno/carburo	Ullman	1830	para cortar tubos de vidrio
Portaobjetos de microscopio	Marca de vela	7101	76,2 mm x 25,4 mm, espesor 1 - 1,2 mm
Tubo de polietileno	Productos científicos	BB31695-PE/5	Diámetro interno = 0,86 mm, diámetro exterior = 1,32 mm
Bombas de jeringa	Bomba más larga, China	LSP01-1A	Se necesitan 3 bombas para los experimentos

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