Dispositivos a base de vidrio para generar gotas y emulsiones

Este protocolo describe cómo fabricar dispositivos microfluídicos a base de vidrio en detalle. Seguir este protocolo permitirá a cualquier persona sin experiencia construir y usar estos dispositivos. Con el vidrio, podemos hacer que las superficies sean fácilmente hidrófobas o hidrófilas, lo que hace que los dispositivos a base de vidrio sean atractivos para generar gotas de emulsión estables.

Existen múltiples aplicaciones para gotas y emulsiones en campos tan diversos como la cosmética, la industria alimentaria y la administración de medicamentos. En este manuscrito, enfatizamos un poco más sobre su uso en la agricultura intensiva. Recomendamos ser paciente en cada paso.

También verifique que la punta esté limpia y no esté rota. No espere hasta que se complete el dispositivo para verificarlos. Para hacer gotas simples, use una base de vidrio hecha con un portaobjetos de microscopio para construir el dispositivo.

Para la punta, use capilares de vidrio redondo de un milímetro de diámetro. A continuación, use una aguja de jeringa de calibre 20 para facilitar la introducción del líquido en el capilar. Usando una cuchilla de afeitar o un bisturí, talle un agujero igual al tamaño del diámetro exterior del capilar en la base de la aguja.

Enjuague la aguja con agua para eliminar el polvo y las fibras del corte y permita que la aguja se seque al aire. Para ensamblar el dispositivo, pegue el capilar redondo al portaobjetos del microscopio colocando la punta del capilar de uno a dos centímetros fuera del extremo del portaobjetos del microscopio y agregando un poco de epoxi en el centro del capilar para que no interfiera con el campo de visión o con la aguja de la jeringa. A continuación, coloque la aguja de la jeringa de tal manera que el extremo del capilar se encuentre en el centro de la aguja y coloque una pequeña cantidad de epoxi endurecido alrededor del borde en la parte inferior de la aguja.

Después de unos minutos, aplique la segunda capa de epoxi fresco, cubriendo la base de la aguja y evitando el agujero. Luego, cubra el orificio con epoxi endurecido para evitar que el epoxi fluya dentro de las agujas. Para generar gotas, coloque el dispositivo en posición vertical usando una abrazadera de tal manera que la punta esté hacia abajo como un grifo de cocina.

Use una bomba de jeringa o una configuración accionada por presión para bombear el líquido al dispositivo. Para hacer gotas de emulsión, use un capilar cuadrado de cinco centímetros de largo para el líquido externo y un capilar redondo de un milímetro de diámetro. Asegúrese de que la longitud del capilar redondo sea varios centímetros más larga que el capilar cuadrado.

Haga coincidir el diámetro exterior del capilar redondo con el tamaño interno del capilar cuadrado para garantizar que ambos capilares estén alineados coaxialmente. A continuación, para ensamblar el dispositivo, pegue el capilar cuadrado al portaobjetos del microscopio colocando la punta del capilar de uno a dos centímetros fuera del extremo del portaobjetos del microscopio y aplicando un poco de epoxi en el centro del capilar. Espere hasta que el epoxi se cure por completo.

Luego, introduzca el capilar redondo en el capilar cuadrado de tal manera que el extremo del capilar redondo en la diapositiva esté a unos pocos centímetros del final del capilar cuadrado. El otro extremo del capilar redondo que está dentro del capilar cuadrado debe estar a una distancia aproximadamente igual al diámetro del capilar redondo desde el extremo del capilar cuadrado. Pegue el capilar redondo con un toque de epoxi a media distancia entre el extremo del capilar redondo y el comienzo del capilar cuadrado y espere hasta que el epoxi se cure por completo.

Para alojar el capilar en la base de la aguja, talle un agujero en la base de la tapa redonda que es del tamaño del diámetro exterior del capilar. Luego, para ajustar la otra aguja en el extremo del capilar cuadrado, talle un orificio redondo y un cuadrado en la base de la aguja para acomodar la articulación. Después de cortar, enjuague las agujas con agua y déjelas secar al aire.

Luego péguelos como se demostró anteriormente. Para construir el dispositivo microfluídico, corte dos trozos pequeños de un portaobjetos y, con epoxi, péguelos a dos portaobjetos de microscopio para mantener los portaobjetos juntos. Espere hasta que el epoxi se cure por completo.

Usando un escriba de diamante, corte el capilar cuadrado a una longitud de aproximadamente cuatro centímetros. Use el capilar cuadrado con un lado interno que coincida con el diámetro exterior del capilar redondo para alinear los capilares coaxialmente. Para este protocolo, use un capilar lateral de dos milímetros.

Luego, usando una máquina de tirar de pipetas, tire de un capilar redondo para obtener dos medios capilares con una punta delgada. A continuación, utilizando una micro forja, corte la punta de uno de los medios capilares al diámetro deseado. Para usar la otra mitad como colector capilar, corte la punta tirada para que se recuperen los extremos planos originales.

Pega el capilar cuadrado a los portaobjetos. No coloque el capilar en el medio de los portaobjetos, ya que las articulaciones de los portaobjetos no deben estar en la región de visualización. Luego, coloque la punta y el colector capilar dentro del capilar cuadrado a unos dos milímetros de distancia.

Para evitar la articulación, coloque los extremos de la punta y los capilares del colector en el mismo lado. Para fabricar conexiones a los extremos abiertos de los capilares, coloque cuatro agujas que cubran estos extremos y pegue las agujas como se demostró anteriormente. Para probar el dispositivo en busca de fugas, cierre dos de las agujas con una pieza doblada de tubo sostenida por un clip de aglutinante.

Luego, usando una jeringa, bombee manualmente agua desionizada al dispositivo a través de una de las agujas usando la última aguja como salida. Si no se observan fugas, bombee el agua a través de la siguiente aguja repitiendo el proceso para las cuatro agujas. Si se encuentra una fuga, seque bien el dispositivo, aplique epoxi y espere una hora antes de volver a probar.

Después de confirmar que no hay fugas, llene el dispositivo con líquido experimental y elimine las burbujas de aire. A continuación, conecte el líquido interno o la jeringa de fase dispersa a la aguja uno, el líquido externo o la fase continua a la aguja dos, y el líquido colector o el electrodo del contador a la aguja cuatro. La aguja tres es para la salida.

Finalmente, conecte la fuente de alimentación a las agujas que alimentan los líquidos internos y del colector para establecer una diferencia de potencial entre la punta y el líquido del colector. En este estudio, se generaron aproximadamente gotas de aceite de silicona de 3,3 milímetros utilizando una punta de 580 micrómetros. Y se generaron gotas de 1,75 milímetros utilizando una punta de 86 micrómetros.

Además, se generaron gotas de emulsión utilizando dispositivos de electroflujo en los modos de goteo, chorro de cono y azote. En estos resultados, se utiliza el mismo líquido como líquidos internos y colectores. Sin embargo, si el objetivo de los experimentos es recolectar estas gotas, se debe usar un líquido conductor diferente como colector.

Sea paciente y espere hasta que el epoxi se cure. Si se moja, nunca se secará y deberá comenzar todo el procedimiento nuevamente. Se pueden generar múltiples emulsiones utilizando en combinaciones de enfoque de flujo en una serie intrigante.

Cada esquema adicional agregará un shell a la caída de movimiento. También se pueden utilizar secciones de enfoque de flujo.