basée capillaire dispositif microfluidique centrifuge pour Taille contrôlable formation de microgouttelettes monodisperse

L’objectif global de cette procédure est de générer des microgouttelettes d’eau et d’huile monodispersées pour des études biologiques à l’aide d’un dispositif microfluidique centrifuge axi-symétrique co-coulant à base de capillaires. Cette méthode peut aider à produire des microgouttelettes monodispersées pour le domaine biochimique afin de faire progresser l’étude des travaux de synthèse, de PCR à molécule unique, d’encapsulation unique et de modélisation simple de cellules vivantes. Les principaux avantages de cette technique sont qu’elle est facile et réglable.

Il nécessite moins d’un microlitre de solution d’échantillon et peut produire des microgouttelettes monodispersées de la taille requise. La démonstration de la procédure sera faite par Morita, une postdoc de mon laboratoire. L’assemblage microfluidique par capillarité commence par la préparation du support capillaire.

Commencez par fraiser quatre disques à partir de plaques de plastique polyacétyle de deux millimètres d’épaisseur à l’aide d’une fraiseuse. Les disques sont utilisés pour former une colonne soutenue par des tiges et des vis. À l’aide de vis M.2, assemblez les plaques.

Tout d’abord, à partir des disques un et deux, assemblez le bas du support. Ensuite, raccourcissez les vis en les coupant dans les sections filetées. Connectez trois des quatre trous pour fixer les deux disques en formant une pile de 0,9 centimètre.

De même, assemblez la partie supérieure du support à partir des disques trois et quatre. Utilisez deux des trous de chaque plaque pour connecter les plaques. Faites la pile de 0,7 centimètre de haut.

Maintenant, à l’aide d’une longue vis, joignez les deux trous vides dans la partie supérieure du support avec les deux trous vides dans la partie inférieure du support. La longue vis doit laisser un espace entre les supports d’environ deux à trois millimètres et la tête de la vis doit surplomber le support terminé d’environ 2,2 centimètres. Chaque expérience utilise un nouvel ensemble de capillaires fabriqués à partir de deux capillaires.

À partir d’un capillaire de 90 millimètres, faites deux capillaires internes à l’aide d’un coupe-verre. Faites deux sections de taille égale. À partir d’un capillaire de 150 millimètres, faites trois sections capillaires internes.

Ensuite, à l’aide d’un extracteur de verre, affûtez chaque section capillaire. Réglez le poids de l’extracteur à son maximum et réglez le niveau de chaleur à 60-70 degrés pour le capillaire externe ou à 70-80 pour le capillaire interne. Ensuite, affûtez soigneusement le verre.

Maintenez la longueur des parties rétrécies des capillaires dans les limites conseillées. Si la longueur des pointes est trop longue ou trop courte, ajustez l’élément chauffant jusqu’à ce que la bonne longueur soit atteinte. Maintenant, préparez-vous à couper les pointes.

Tout d’abord, utilisez du ruban adhésif transparent pour fixer un capillaire à une platine de microscope. Placez la pointe en surplomb sous l’objectif. Deuxièmement, à l’aide d’un fil de platine recouvert de perles de verre, coupez la pointe en trois étapes.

Tout d’abord, mettez le capillaire à l’endroit où la rupture doit se produire en contact avec un cordon froid. Deuxièmement, chauffez le fil pendant une à deux secondes. Ensuite, troisièmement, coupez la pointe en refroidissant le fil de platine.

Cette opération doit être effectuée à l’aide d’une pédale de commande pour chauffer le fil. Maintenant, à l’aide d’une microforge, ajustez les diamètres des orifices capillaires. Pour les deux capillaires extérieurs en verre, faites en sorte que leurs orifices soient de 60 microns.

Car les trois capillaires internes font des orifices de diamètres de cinq, 10 et 20 microns. Pour générer les microgouttelettes, remplissez d’abord un capillaire extérieur en verre avec un tensioactif contenant de l’huile tel que l’hexadécane contenant 2 % de monooléate de sorbitine en poids. Chargez 10 microlitres de la solution dans le capillaire.

Ensuite, fixez le copillar chargé à la partie inférieure du support. Ensuite, en utilisant l’action capillaire, chargez environ 0,1 microlitre de solution aqueuse dans un capillaire en verre intérieur. Positionnez le capillaire interne chargé dans la partie supérieure du support.

Maintenant, insérez le capillaire interne à travers le support et dans le capillaire externe. Tout en observant la pointe à l’aide d’un microscope, tournez la longue vis du support pour avancer lentement et prudemment dans le capillaire interne dans le capillaire externe. Avancez le capillaire interne jusqu’à ce que le diamètre du capillaire externe soit compris entre 100 et 150 microns.

Maintenant, introduisez 100 microlitres de la même huile avec tensioactif au fond d’un microtube de 1,5 millilitre. Celui-ci servira de tube de prélèvement de microdoplets. Positionnez soigneusement le support et les capillaires dans le microtube chargé.

Assurez-vous que le capillaire externe n’est pas en contact avec la solution contenue dans le microtube. Ensuite, chargez le tube dans une centrifugeuse de type pivotante de table. Pour générer les microgouttelettes, faites fonctionner la centrifugeuse à 1 600 fois la gravité pendant une ou deux secondes.

Ensuite, retirez les capillaires et le support du tube et prélevez une aliquote des microgouttelettes eau-huile recueillies dans le tube. Éjectez les microgouttelettes sur une lame de verre et imagez-les pour analyse. À l’aide de ce protocole, diverses microgouttelettes d’eau et d’huile ont été fabriquées à partir d’hexadécane contenant 2 % de monooléate de sorbitine.

Les gouttelettes produites à l’aide d’une pipette intérieure d’un diamètre d’orifice de cinq microns ont été mesurées à 8,3 microns en moyenne. Les gouttelettes produites à l’aide d’une pipette intérieure d’un diamètre d’orifice de 10 microns ont été mesurées à 12,7 microns en moyenne. Les gouttelettes produites à l’aide d’une pipette intérieure avec un orifice de 20 microns avaient un diamètre d’environ 17,9 microns.

Ainsi, cette méthode produit des microgouttelettes monodispersées d’un diamètre proche de la taille de l’orifice capillaire interne. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de produire et de contrôler la taille de microgouttelettes d’eau et d’huile monodispersées pour des expériences chimiques quantitatives. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en cinq à 10 minutes, si elle est bien exécutée.