Fabrication des gouttelettes de haute viscosité à l’aide de dispositif microfluidique à capillaire avec Structure de flux de co-inversion de Phase

Résumé

Un dispositif d’écoulement co-inversion de phase est démontré pour produire des gouttelettes de haute viscosité monodispersés au-dessus de 1 Pas, ce qui est difficile à réaliser en microfluidique de gouttelettes.

Résumé

La génération des gouttelettes monodisperses à viscosité élevée a toujours été un défi en microfluidique de gouttelettes. Ici, nous démontrons un dispositif d’écoulement co-inversion de phase pour générer des gouttelettes de haute viscosité uniformes dans un fluide de faible viscosité. Le dispositif microfluidique à capillaire a une structure commune de co débit avec sortie en connexion à un tube plus large. Gouttelettes allongées du fluide basse viscosité sont encapsulés tout d’abord par le fluide de viscosité élevée dans la structure de flux Co. Comme les gouttelettes de faible viscosité allongées traversent la sortie, qui est traitée pour être mouillé par le liquide de faible viscosité, inversion de phase est alors induite par l’adhérence des gouttelettes de faible viscosité jusqu'à l’extrémité de la sortie, qui se traduit par l’inverse ultérieur encapsulation du fluide haute viscosité. La taille des gouttelettes haute viscosité qui en résulte est réglable en changeant le rapport de taux de débit du fluide basse viscosité au liquide de haute viscosité. On démontre plusieurs exemples typiques de la génération des gouttelettes de haute viscosité viscosité jusqu'à 11,9 Pas, comme solution de glycérol, de miel, amidon et polymère. La méthode propose une approche simple et directe pour générer des gouttelettes de haute viscosité monodispersé, qui peuvent être utilisés dans une variété d’applications droplet, telles que la synthèse de matériaux, MEDICAMENTS, méthode de criblage cellulaire, génie biologique et alimentaire de l’ingénierie.

Introduction

La génération des gouttelettes devient une technologie clé dans une variété d’applications, telles que les medicaments, la synthèse de matériaux, bioprinting 3D, essais sur des cellules et génie alimentaire^{1,2,3,4 , 5 , 6}. Dispositifs microfluidiques avec carrefour en t^7,8, débit co^1,9, ou flux de mise au point des structures de¹¹

Protocole

1. produire un Inversion de Phase co flux capillaire périphérique pour observer le processus de génération de gouttelettes aqueux, haute viscosité de ~ 500 μm de diamètre.

Remarque : Le tube carré extérieur utilisé ici est pour prendre des images du processus de génération des gouttelettes haute viscosité. S’il n’y a pas besoin de prendre des images, une version simplifiée de l’appareil peut être faite selon l’étape de protocole 2.

1. Préparer trois tubes en verre de différentes tailles pour l’assemblage de l’appareil capillaire.
   1. Prendre un tube de verre carré avec une taille intérieure de 1,05 mm et coupe....

Résultats

Un dispositif de microfluidique capillaire avec une inversion de phase, ouvrage de débit Co a été conçu pour générer monodispersés aqueux gouttelettes de haute viscosité, comme le montre la Figure 1 a. Dans la Figure 1, la phase aqueuse de haute viscosité a été le glycérol, qui possède une viscosité de η_w = 1,4 Pas ; la phase de faible viscosité huile était la paraffine liquide, qui possède une viscosité de

Discussion

Le dispositif d’écoulement co-inversion de phase fournit une méthode avant simple et rectiligne pour générer des gouttelettes de haute viscosité monodispersés. Cet appareil possède une structure similaire aux périphériques co flux communs, comme la structure des flux de co base se compose d’une chambre à air inséré dans le tube central, la sortie qui est reliée au tube de sortie. Cependant, il y a deux différences principales entre le dispositif de débit co-inversion de phase et dispositif commun de flux Co pour la génér.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Tubes en verre VitroTubes	VitroCom	8240	Square - Tube en verre creux miniature, ID = 0,4 mm, OD = 0,8 mm
Tube en verre VitroCom		CV2033	Round - Tube en verre creux miniature, ID = 0,2 mm, Diamètre extérieur = 0,33 mm
Tube en verre VitroTubes	VitroCom	CV1017	Round - Tube en verre creux miniature, ID = 0,1 mm, OD = 0,17 mm
Tube en verre VitroTubes	VitroCom	Q14606	Square - Tube en verre creux miniature, D.I. = 1,05 mm + 0,1 / -0, OD = 1,5 mm
Capillaires en verre standard	WPI	1B100-6	Rond - Tube en verre, D.I. = 0,58 mm, D.E. = 1,00 mm
Glycérol	Sinopharm Réactif chimique Beijing	10010618
Paraffine Liquide	Sinopharm Réactif chimique Beijing	30139828
Poly (alcool vinylique), PVA-124	Sinopharm Réactif chimique Beijing	30153084
Span 80	Sigma-Aldrich	85548
Amidon	Sigma-Aldrich	S9765
Trichloro(octadécyl)silane	Sigma-Aldrich	104817
Toluidine Blue O	Sigma-Aldrich	T3260
Miel			gattilier, commun produit alimentaire acheté au supermarché
DEVCON 5 Minute Epoxy	ITW  ;		Colle époxy
Aiguilles de distribution en acier inoxydable à pointe émoussée (Luer Lock)	Aiguille Suzhou Lanbo, Chine	LTA820050	20G x 1/2"  ;
Scriber en tungstène/carbure	Ullman	1830	Pour couper des tubes en verre
Lames de microscope Voile	marque	7101	76,2 mm x 25,4 mm, Épaisseur 1 - 1,2 mm
Tube en polyéthylène	Produits scientifiques	BB31695-PE/5	I.D. = 0,86 mm, OD = 1,32 mm
Pompes à seringue	Pompe plus longue, Chine	LSP01-1A	3 pompes nécessaires pour les expériences

de de