Name: Génération de taille-contrôlée Poly (éthylène Glycol) Diacrylate gouttelettes via Semi-3-Dimensional Flow mise au point des dispositifs microfluidiques (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-07-03T12:30:00.000+00:00
Duration: 11 min 8 s
Description: Découvrez la fabrication de gouttelettes de poly(éthylène glycol) diacrylate contrôlées en taille via des dispositifs microfluidiques semi-3D. Cette méthode offre des applications biochimiques à grande échelle avec une consommation minimale d'échantillon.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ce travail a été soutenu par la recherche fondamentale de Shenzhen financement (Grant No. JCYJ 20150630170146829, JCYJ20160531195439665 et JCYJ20160317152359560). Les auteurs tiennent à remercier le professeur Y. Chen au Shenzhen instituts of Advanced Technology, Académie chinoise des Sciences pour la prise en charge.

1. Fabrication de moule
<ol><li>Conception de deux masques de photo à l’aide d’un logiciel de dessin. Décrire les grandes lignes de la structure de microcanaux et utiliser deux couches distinctes pour masque 1 et 2 dans le même fichier de dessin, afin d’assurer toutes les connexions entre les différents canaux. Imprimer les différentes couches indépendamment pour chrome plaque sur le verre par un vendeur avec résolution de 1 µm. Veiller à ce que les masques sont foncées avec des structures conçues transparents, comme une polarité négative. Remarque : Le masque 1 contient le canal d’admission de phase dispersée et un orifice. Le masque 2 contient le canal d’admission de phase continue, le filtre et la prise de courant.</li>
	<li>Laboratoire désigné photolithographie, nettoyer une plaquette de silicium de 3 pouces de diamètre. Placez la galette sur une coucheuse spin, sur le vide d’apposer la plaquette pour le mandrin de spin. Spin-couche 2-3 mL de SU-8 2025 photosensible négative sur la plaquette pour 10 s à 1 000 tr/min, puis 30 s à 3 000 tr/min, fournissant la première épaisseur de la couche de 20 µm.</li>
	<li>Doux au four sur une plaque chauffante de 95 ° C pendant 6 min. Après la gaufrette enduite refroidit à température ambiante (RT), exposez-le via le masque 1 sous un collimaté 15 mW/cm2, 365 nm d’UV pour 18 s. après exposition, faire cuire sur une plaque chauffante de 95 ° C pendant 6 min, puis laisser la gaufrette refroidir RT.</li>
	<li>Répétez le procédé d’enduction centrifuge. Appliquer 2 à 3 mL de SU-8 2100 photosensible négative sur la plaquette de 10 s à 1 000 tr/min, puis 30 s à 2 000 tr/min, offrant la deuxième épaisseur de la couche de 130 µm. Après doux cuire sur une plaque chauffante de 95 ° C pendant 35 min, placer le masque 2 sur le deuxième photoresist couche d’exposer pendant 30 s, ce qui a été alignée sur la couche de canal phase dispersée par une géométrie des UV. Après l’exposition, cuisson au four sur une plaque chauffante de 95 ° C pendant 7 min.</li>
	<li>Développer la plaquette en l’immergeant dans un bain agité de 50 mL d’acétate d’éther méthylique propylène glycol jusqu'à caractéristiques apparu sur la plaquette, puis lavez-le avec de l’alcool éthylique. Enfin, placer la plaquette sur la plateforme thermostatique pour la cuisson dure pendant 2 h.</li>
</ol>2. semi-3D Flow-focalisation puce microfluidique Fabrication
<ol><li>Monomère Mix PDMS et son agent réactif dans un rapport de poids légèrement différente pour le haut et les couches de fond, généralement 10:1 pour la couche supérieure et 8:1 pour la couche inférieure, à l’aide d’agitateur automatique pommade pendant 4 min. Remarque : Les dalles PDMS haut et en bas sont préparés dans un ratio légèrement différent (10:1 et 8:1 respectivement) de base PDMS à salaison, renforcement de la force de liaison. Lorsque le rapport 5:1 est choisi pour la couche inférieure, la dalle PDMS fond rigide alignement est difficile et réduit la force de liaison due au manque de flexibilité. En outre, l’épaisseur de la dalle de fond PDMS est environ de 1 mm pour adapter le travail à distance du microscope. La puce se déforme facilement sous haute pression, si vous avez sélectionné ratio 15:1.</li>
	<li>Versez le mélange dans le moule silicone rempli dans un plat de Pétri de 90 mm et de donner une épaisseur de 2 ~ 3 mm. Placez-le dans une chambre à vide et dégazer jusqu'à ce que toutes les bulles d’air disparaissent. Guérir à 80 ° C dans un four pendant 1 heure.</li>
	<li>Permettre le PDMS refroidir à RT. utiliser un scalpel pour couper l’appareil au moins 3 mm loin les fonctionnalités et décoller lentement la couche PDMS de la plaquette de silicium. Punch à l’entrée de la phase dispersée, l’entrée de la phase continue et la prise de courant dans la couche supérieure de PDMS à l’aide d’un poinçon de diamètre 0,75 mm.</li>
	<li>Nettoyer le PDMS avec du ruban adhésif pour enlever les particules de poussière. Plasma traiter le haut et le bas des couches PDMS simultanément pendant 2 min dans un plasma de W 300 nettoyeur. Placer la couche supérieure sur la surface de couche inférieure et glisser les surfaces relativement jusqu'à ce que les caractéristiques sont alignés à l’affichage à travers un microscope stéréo.</li>
	<li>Guérir l’appareil dans un four à 120 ° C pendant une journée pour améliorer la force et toutes les liaisons.</li>
</ol>3. préparation de réactifs
<ol><li>Préparer la solution de la phase continue : hexadécane en dissolvant les 18 % de vol silicones non ioniques tensioactif.</li>
	<li>Préparer la solution de la phase dispersée : diacrylate de hydrophile poly (éthylène glycol) (PEGDA, 255 MW,) contenant 2-hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone (98 %, 224 MW) à une concentration de 5 mg/mL comme photo-initiateur et la rhodamine B () 95 %, 479.01 MW) à une concentration de 1 mmol/L comme les colorants fluorescents.</li>
	<li>Remplir les réservoirs de 1 mL de régulateur de pression pneumatique de la phase continue. Remplissez la pointe de chargement de gel 200 µL de la phase dispersée.</li>
</ol>4. préparation du système
<ol><li>Placer le dispositif microfluidique semi-3D sur la scène du microscope optique inversée, avec une caméra à haute vitesse.</li>
	<li>Branchez le tube fluoré éthylène propylène (FEP) au trou perforé de la phase continue en attachant un petit tube en acier inoxydable, puis insérez l’extrémité d’une pointe de chargement de gel dans le trou perforé de la phase dispersée. Insérez une longueur de 20 cm de tube de FEP dans la prise de l’appareil et placer l’extrémité dans un tube à centrifuger de 15 mL. Remarque : La configuration du système est illustrée à la Figure 1.</li>
</ol>5. la Formation de gouttelettes
<ol><li>Placez l’appareil sur l’établi d’un microscope inversé et faire en sorte que la jonction des différents canaux se trouve à peu près dans la position de la source lumineuse du microscope. Concentrer le microscope inversé sur une région qui contient l’intersection de deux phases, la région de l’orifice et le canal en aval.</li>
	<li>Set de pressions de deux phases à l’aide de régulateur de pression pneumatique pour livrer le liquide lentement à la région qui se croisent, avec 15 mbar pour la phase dispersée et 30 mbar pour la phase continue. Attendre 3 min pour la stabilisation et l’équilibration jusqu'à l’écoulement du fluide stable ne transportant aucun bulles et résidus PDMS.</li>
	<li>Les paramètres sur l’interface utilisateur du logiciel de contrôle d’entrée. Réglez la pression de la phase dispersée sous la pression du niveau de base du système à une constante, par exemple, maintenir à 45 mbar. Augmenter la pression d’une phase continue jusqu'à ce que le mode de rupture d’émulsion est passée sous le jet au mode Astuce-streaming, puis attendre 5 min pour la stabilisation.</li>
	<li>Placez l’extrémité du tuyau FEP reliant l’orifice de sortie dans le tube à centrifuger pour recueillir les gouttes.</li>
</ol>6. PEGDA particules collecte et caractérisation
<ol><li>Fixer le tube à centrifuger aslant dans le luminaire. Obtenir les particules PEGDA par le biais de la solidification rapide par exposition aux rayons UV en phase liquide couler dans le tube.</li>
	<li>La clôture du processus de collecte, goûtez et observer les particules PEGDA à travers le microscope à fluorescence avec 20 X ou 60 X objets respectivement. Remarque. Les images numériques fluorescents, capturées par la caméra sont analysés par une routine de logiciels sur mesure. L’image est premier déconvolution basée sur l' algorithme de R-L17 pour éliminer l’effet flou de la lumière hors de-mise au point et la sphère des objets dans l’image sont extraits selon la méthode de détection de bord rusé ; Enfin, le diamètre de chaque objet de sphère peut être calculé à l’aide de la transformation de Hough18. Ainsi, la moyenne et l’écart-type des diamètres des objets de domaine dans chaque image peuvent être estimées.</li>
</ol>

<ol><li>Teh, S. Y., Lin, R., Hung, L. H., Lee, A. P. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18231657">Droplet microfluidics.</a> Lab on a chip. 8, 198-220 (2008).</li>
<li>Xiao, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+multifunctional+NaYF4%3AEr3%2B%2CYb3%2B%2FPEGDA+hybrid+microspheres%3A+NIR-light-activated+photopolymerization+and+drug+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+communications%22%5BJournal%5D)">Novel multifunctional NaYF4:Er3+,Yb3+/PEGDA hybrid microspheres: NIR-light-activated photopolymerization and drug delivery.</a> Chemical communications. 49, 1527-1529 (2013).</li>
<li>Pan, M., Kim, M., Blauch, L., Tang, S. K. Y. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/ra/c6ra03950b#!divAbstract">Surface-functionalizable amphiphilic nanoparticles for pickering emulsions with designer fluid-fluid interfaces.</a> RSC Adv. 6, 39926-39932 (2016).</li>
<li>Zhang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+synthesis+of+rigid+nanovesicles+for+hydrophilic+reagents+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie%22%5BJournal%5D)">Microfluidic synthesis of rigid nanovesicles for hydrophilic reagents delivery.</a> Angewandte Chemie. 54, 3952-3956 (2015).</li>
<li>Shembekar, N., Chaipan, C., Utharala, R., Merten, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Droplet-based+microfluidics+in+drug+discovery%2C+transcriptomics+and+high-throughput+molecular+genetics%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Droplet-based microfluidics in drug discovery, transcriptomics and high-throughput molecular genetics.</a> Lab on a chip. 16, 1314-1331 (2016).</li>
<li>Soh, G. Y., Yeoh, G. H., Timchenko, V. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009250915006478">Numerical investigation on the velocity fields during droplet formation in a microfluidic T-junction.</a> Chemical Engineering Science. 139, 99-108 (2016).</li>
<li>Chiarello, E., Derzsi, L., Pierno, M., Mistura, G., Piccin, E. <a target="_blank" href="http://www.mdpi.com/2072-666X/6/12/1458">Generation of Oil Droplets in a Non-Newtonian Liquid Using a Microfluidic T-Junction.</a> Micromachines. 6, 1825-1835 (2015).</li>
<li>Moyle, T. M., Walker, L. M., Anna, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlling+thread+formation+during+tipstreaming+through+an+active+feedback+control+loop%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Controlling thread formation during tipstreaming through an active feedback control loop.</a> Lab on a chip. 13, 4534-4541 (2013).</li>
<li>Moon, B. U., Abbasi, N., Jones, S. G., Hwang, D. K., Tsai, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Water-in-Water+Droplets+by+Passive+Microfluidic+Flow+Focusing%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+chemistry%22%5BJournal%5D)">Water-in-Water Droplets by Passive Microfluidic Flow Focusing.</a> Analytical chemistry. 88, 3982-3989 (2016).</li>
<li>Zhu, P., Tang, X., Wang, L. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s10404-016-1717-2">Droplet generation in co-flow microfluidic channels with vibration.</a> Microfluidics and Nanofluidics. , 20(2016).</li>
<li>Kim, S. H., Kim, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+formation+of+double-emulsion+drops+in+sudden+expansion+channels%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+colloid+and+interface+science%22%5BJournal%5D)">Controlled formation of double-emulsion drops in sudden expansion channels.</a> Journal of colloid and interface science. 415, 26-31 (2014).</li>
<li>Jeong, W. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+generation+of+submicron+emulsion+droplets+via+highly+stable+tip-streaming+mode+in+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Controlled generation of submicron emulsion droplets via highly stable tip-streaming mode in microfluidic devices.</a> Lab on a chip. 12, 1446-1453 (2012).</li>
<li>Peng, L., Yang, M., Guo, S. S., Liu, W., Zhao, X. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+interfacial+tension+on+droplet+formation+in+flow-focusing+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+microdevices%22%5BJournal%5D)">The effect of interfacial tension on droplet formation in flow-focusing microfluidic device.</a> Biomedical microdevices. 13, 559-564 (2011).</li>
<li>Nunes, J. K., Tsai, S. S., Wan, J., Stone, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dripping+and+jetting+in+microfluidic+multiphase+flows+applied+to+particle+and+fiber+synthesis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+D+Appl+Phys%22%5BJournal%5D)">Dripping and jetting in microfluidic multiphase flows applied to particle and fiber synthesis.</a> J Phys D Appl Phys. , 46(2013).</li>
<li>Anna, S. L., Mayer, H. C. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2397023?journalCode=phf">Microscale tipstreaming in a microfluidic flow focusing device.</a> Physics of Fluids. 18, 121512(2006).</li>
<li>Liu, H., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/tb/c5tb02209f#!divAbstract">Microfluidic synthesis of QD-encoded PEGDA microspheres for suspension assay.</a> J. Mater. Chem. B. 4, 482-488 (2016).</li>
<li>Richardson, W. H. <a target="_blank" href="https://www.osapublishing.org/josa/abstract.cfm?uri=josa-62-1-55">Bayesian-based iterative method of image restoration.</a> Journal of the Optical Society of America. 62, 55-59 (1972).</li>
<li>Mukhopadhyay, P., Chaudhuri, B. B. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0031320314003446">A survey of Hough Transform.</a> Pattern Recognition. 48, 993-1010 (2015).</li>
<li>Ward, T., Faivre, M., Stone, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Drop+production+and+tip-streaming+phenomenon+in+a+microfluidic+flow-focusing+device+via+an+interfacial+chemical+reaction%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%3A+the+ACS+journal+of+surfaces+and+colloids%22%5BJournal%5D)">Drop production and tip-streaming phenomenon in a microfluidic flow-focusing device via an interfacial chemical reaction.</a> Langmuir: the ACS journal of surfaces and colloids. 26, 9233-9239 (2010).</li>
<li>Anna, S. L., Bontoux, N., Stone, H. A. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1537519">Formation of dispersions using "flow focusing" in microchannels.</a> Applied Physics Letters. 82, 364(2003).</li>
<li>Kim, H., et al. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2790785?journalCode=apl">Controlled production of emulsion drops using an electric field in a flow-focusing microfluidic device.</a> Applied Physics Letters. 91, 133106(2007).</li>
<li>Dangla, R., Gallaire, F., Baroud, C. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microchannel+deformations+due+to+solvent-induced+PDMS+swelling%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Microchannel deformations due to solvent-induced PDMS swelling.</a> Lab on a chip. 10, 2972-2978 (2010).</li>
<li>Chiu, Y. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Universally+applicable+three-dimensional+hydrodynamic+microfluidic+flow+focusing%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Universally applicable three-dimensional hydrodynamic microfluidic flow focusing.</a> Lab on a chip. 13, 1803-1809 (2013).</li>
<li>Oh, K. W., Lee, K., Ahn, B., Furlani, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+of+pressure-driven+microfluidic+networks+using+electric+circuit+analogy%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Design of pressure-driven microfluidic networks using electric circuit analogy.</a> Lab on a chip. 12, 515-545 (2012).</li>
</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

La génération des gouttelettes dans le mode de flux de mise au point en utilisant le 2D et dispositif microfluidique semi-3D a déjà été développée dans une variété de rapports8,9,15,19,20, 21. Dans ces systèmes, le liquide aqueux qui ne pourrait pas être solidifié a été choisi comme la phase dispersée, tels que l’eau désioni...

Les systèmes microfluidiques axée sur les gouttelettes ont la capacité de produire très monodispersés gouttelettes du nanomètre au micromètre de diamètre rang1 et ont un grand potentiel dans le haut-débit drogue découverte2, synthèse de biomolécules3 ,4et les tests de diagnostic tests5. Grâce à deux avantages uniques de gouttelettes plus petites, telles que la plus grande surface au rapport de volume et les applications à grande échelle avec la consommation de quelques microlitres d’échantillon, la technologie a suscité un vaste intérêt dans un large éventail de domaines. L’émulsification des deux liquides non miscibles est une des méthodes plus typiques pour générer des gouttelettes. Dans les rapports précédents sur le terrain, les chercheurs ont développé une variété de géométries de formation différentes gouttelettes, dont Carrefour, flux de mise au point et co s’écoulant des géométries. Dans la géométrie de la jonction en t, la phase dispersée est assurée par un canal perpendiculaire dans le chenal principal, dans lequel la phase continue s’écoule6,7. Dans la typique à deux dimensions (2D) flux de mise au point8,9 géométrie, le débit de la phase dispersée est obtenue par le latéral ; et pour le co fluide géométrie10,11, en revanche, un capillaire présentant le débit de la phase dispersée est placé coaxialement à l’intérieur d’un plus grand capillaire pour la géométrie des fluide, afin que le débit de la phase dispersée est obtenue par toutes les directions.
La taille des gouttelettes est contrôlée en ajustant le rapport de taux de taille et débit de canal, et la taille minimale produite par co qui coule ou carrefour est limitée à des dizaines de micromètres. Pour système flux de mise au point de formation de gouttelettes, trois modes de rupture des gouttelettes se forment en ajustant le taux de compression de deux phases et concentration de l’agent tensio-actif, y compris le dripping régime, le régime de jet et Astuce-streaming15. Astuce-streaming mode est également appelé thread formation et l’apparition d’un mince, on remarquera le fil faisant ressortir de la pointe du cône de débit de phase dispersée. Des études antérieures ont démontré les gouttelettes de moins de quelques micromètres pourraient être générés si pointe-streaming process en 2D ou en semi-3D se concentrant les flux périphérique8,12. Cependant, comme une solution aqueuse contenant de très faibles concentrations de PEGDA a été utilisée comme la phase dispersée, le rapport de rétrécissement de particules PEGDA a environ 60 % des gouttelettes de diamètre originales après photo-polymérisation, tout en PEGDA sans dilution comme le phase dispersée conduit à instable pointe-streaming mode12. Tension interfaciale est un paramètre important du processus de l’émulsion et il diminuera en raison de l’ajout du surfactant dans le liquide de la phase continue, conduisant à la diminution de la taille des gouttelettes, de fréquence plus élevée génération13, pointe fortement courbée, et prévenir l’instabilité14. En outre, lorsque la concentration en agent de surface en vrac est beaucoup plus élevée que la concentration micellaire critique, la tension interfaciale est environ invariable dans l' état saturé13 et le mode flux pointe peut survenir15.
Basé sur les observations qui précèdent, dans cet article, nous avons développé une approche facile pour génération de gouttelettes PEGDA à l’aide d’un semi-3D se concentrant les flux dispositif microfluidique, fabriqué par méthode de lithographie souple multicouche. Différent de l’appareil de convergence flux 2D typique, le dispositif de focalisation flux semi-3D a un canal de phase dispersée peu profond et un canal de phase profonde continue, afin que la phase dispersée peut être cisaillée de haut en bas à côté latéral. Ceci prévoit plus grande plage de réglage mode débit de focalisation en réduisant l’énergie et la pression nécessaire pour rupture de gouttelettes. Différent du précédent rapport12, la phase dispersée est pure PEGDAcontaining photo-initiateur, en vous assurant que le rapport de rétrécissement de particules PEGDA est inférieur à 10 %,16; et la phase continue est le mélange d’hexadécane se dissolvent et une concentration élevée en vrac du surfactant non ionique à base de silicone. Des gouttelettes de taille-contrôlable et uniformes ont été produites en ajustant le taux de compression de deux phases. Le diamètre des gouttelettes varie de 80 µm à 1 µm comme l’éclatement de la gouttelette traite les modifications du mode jet mode Astuce-streaming. En outre, la particule PEGDA a été synthétisée par l’intermédiaire de processus de photo-polymérisation sous exposition aux UV. Le système de microfluidique de génération gouttelette avec facilité de fabrication offrira plus de possibilités pour des applications biologiques.

<table><tbody><tr><td>Plaquette de silicium</td><td>Huashi Co., Ltd</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SU-8 2025, 2100</td><td>Microchem Co.</td><td></td><td></td>Y111069</tr><tr><td>développeur SU-8</td><td>Microchem Co.</td><td></td><td></td>Y020100</tr><tr><td>Masque au chrome</td><td>Qingyi Precision Mask Making Co., Ltd</td><td></td><td></td></tr><tr><td>polydiméthylsiloxane (PDMS)</td><td>Dow Corning</td><td>Sylgard 184</td><td></td></tr><tr><td>poly(ethylène glycol) diacrylate (PEGDA)</td><td>Sigma</td><td>26570-48-9</td><td></td></tr><tr><td>2-hydroxy-40-(2-hydroxyéthoxy)-2-méthylpropiophénone</td><td>TCI</td><td>H1361-5G</td><td>photoinitiateur</td></tr><tr><td>Hexadécane</td><td>Sigma</td><td>544-76- 3</td><td></td></tr><tr><td>ABIL EM 90</td><td>CHT</td><td>144243-53-8</td><td>tensioactifs</td></tr><tr><td>Rhodamine B</td><td>Aladdin</td><td>81-88-9</td><td>colorant fluorescent</td></tr><tr><td>Spin Coater</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Machine de lithographie Agitateur</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>automatique de pommade</td><td>Thinky</td><td>ARV-310</td><td></td></tr><tr><td>Four</td><td>BluePard</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Microscope optique</td><td>OLYMPUS</td><td>IX71</td><td></td></tr><tr><td>Caméra haute vitesse</td><td>Hamamatsu, Japon</td><td>ORCA-flash</td><td></td></tr><tr><td>MAESFLO Système de contrôle des fluides microfluidiques</td><td>FLUIGENT</td><td>MFCS-EZ</td><td></td></tr><tr><td>Lampe UV</td><td>FUTANSI</td><td></td><td>LUMIÈRE UV 365 nm, 8000 MW/CM2</td></tr></tbody></table>

génération de taille-contrôlée poly (éthylène glycol) diacrylate gouttelettes via semi-3-dimensional flow mise au point des dispositifs microfluidiques

Generation of Size-controlled Poly (ethylene Glycol) Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

Gouttelettes de diacrylate (PEGDA) uniforme et contrôlable par taille poly (éthylène glycol) pourraient être produits par l’intermédiaire de la circulation, mise au point de processus dans un dispositif microfluidique. Cet article propose une puce de microfluidique (semi-3D) flux de mise au point semi-three-dimensional pour la formation de gouttelettes. La puce de polydiméthylsiloxane (PDMS) a été fabriquée en utilisant la méthode de lithographie souple multicouche. Hexadécane contenant l’agent tensio-actif a été utilisé comme la phase continue, et PEGDA avec le rayonnement ultraviolet (UV) photo-initiateur a été la phase dispersée. Agents tensio-actifs a permis à la tension de surface de locale à baisser et forment une pointe plus cusped qui a favorisé la rupture en micro-gouttelettes minuscules. Comme la pression de la phase dispersée est constante, la taille des gouttelettes est devenu plus petite en augmentant la pression de la phase continue avant la phase dispersée flux s’était rompu. En conséquence, les gouttelettes avec variation de la taille de 1 µm à 80 µm de diamètre pourraient être atteint de façon sélective en changeant le rapport de la pression dans les deux canaux d’entrée, et le coefficient moyen de variation a été estimé à moins de 7 %. En outre, gouttelettes pourraient se transformer en micro-billes par exposition aux rayons UV pour la polymérisation de la photo. Conjugaison de biomolécules sur cette surface de micro-billes ont de nombreuses applications potentielles dans les domaines de la biologie et de chimie.

La puce de microfluidique de flux de mise au point semi-3D a été fabriquée en utilisant des techniques de lithographie souple multicouche comme décrit ci-dessus. Le processus de fabrication et les résultats pour moule maître dans le protocolare illustré à la Figure 2. La première couche, qui fournit un canal large de 65 µm pour introduire la phase dispersée et un 50 µm large orifice (Figure 2a), est de 20 µm d’ép...

Nous présentons ici un protocole afin d’illustrer les procédés de fabrication et les expériences de vérification d’une puce du microfluidique d’écoulement de mise au point du semi-three-dimensional (semi-3D) pour la formation de gouttelettes.

Génération de taille-contrôlée Poly (éthylène Glycol) Diacrylate gouttelettes via Semi-3-Dimensional Flow mise au point des dispositifs microfluidiques

Uniform and size-controllable poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) droplets could be produced via the flow focusing process in a microfluidic device. ...

Cette méthode peut aider à répondre aux questions clés dans le domaine de la formation de gouttelettes microfluidiques, y compris la fabrication de la puce PDMS semi-tridimensionnelle de focalisation de l’écoulement et la production de gouttelettes de DPI pures. Le principal avantage de cette tactique est que le dispositif de focalisation de flux semi-3D offre des terrains d’essai plus grands pour le moule de focalisation de flux. Le DPI pur garantit que le rapport des particules de DPI est inférieur à 10 %Les implications de cette technique peuvent être étendues à de nombreuses implications biochimiques en raison du rapport surface/volume plus élevé.Les applications à grande échelle seront bénéfiques pour cette technique avec la consommation de quelques microlitres d’échantillon. Maintenant, cette méthode peut fournir un aperçu de la formation de gouttelettes DPI. Il peut également être appliqué à d’autres systèmes tels que l’analyse de focalisation de flux équipée de gaz.Généralement, les personnes novices dans cette méthode auront du mal à cause de l’obstruction de l’orifice et de l’instabilité de la moisissure de l’écoulement de la pointe. Cette méthode est essentielle, car la fabrication de puces de focalisation de flux semi-3D est difficile à apprendre car l’alignement des couches PDMS supérieure et inférieure pour fabriquer une puce semi-fluidique à la main n’est pas examiné. Concevez les deux masques photo en utilisant des techniques standard.Utilisez deux calques distincts pour le masque un et deux dans le même fichier de dessin afin de vous assurer que toutes les connexions sont alignées entre les différents canaux. Le masque un contient le canal d’entrée en phase dispersé et un orifice, tandis que le masque deux contient le canal d’entrée en phase continue, le filtre et la sortie. Utilisez les deux marques d’alignement et imprimez les différentes couches indépendamment sur une plaque chromée sur du verre.Ensuite, dans un laboratoire de photolithographie désigné, placez une plaquette de silicium propre de 3 pouces de diamètre sur une machine à revêtir et allumez le vide pour fixer la plaquette au mandrin de rotation. Appliquez deux à trois millilitres de résine photosensible négative SU-8 2025 sur la plaquette pendant 10 secondes à 1 000 tr/min. Changez ensuite la vitesse à 3 000 tr/min pendant 30 secondes.Cela donnera une épaisseur de couche de 20 microns pour la première couche. Faites cuire doucement la première couche en la plaçant sur une plaque chauffante à 95 degrés Celsius pendant six minutes. Ensuite, retirez la plaquette et laissez-la refroidir à température ambiante.Exposez la gaufrette molle au masque numéro un sous une lumière UV collimatée pendant 18 secondes. Après l’exposition aux UV, post-cuisson de la gaufrette sur une plaque chauffante à 95 degrés Celsius pendant six minutes. Ensuite, laissez la gaufrette refroidir à température ambiante.Répétez le processus de spincoating une deuxième fois en utilisant deux à trois millilitres de résine photosensible négative SU-8 2100. Faites tourner la plaquette pendant 10 secondes à 1 000 tr/min, puis à 2 000 tr/min pendant 30 secondes. Cela permet d’obtenir une deuxième épaisseur de couche de 130 microns.Après une cuisson douce de la gaufrette sur une plaque chauffante à 95 degrés Celsius pendant 35 minutes, alignez le masque numéro deux sur la deuxième couche de photorésine et exposez-la à la lumière UV pendant 30 secondes. Ensuite, post-cuisson, sur une plaque chauffante à 95 degrés Celsius pendant sept minutes. Une fois refroidie à température ambiante, développez la plaquette en l’immergeant dans un bain agité de 50 millilitres d’acétate de propylène glycol et d’éther méthylique jusqu’à ce que les caractéristiques deviennent claires sur la plaquette.Ensuite, lavez la gaufrette avec de l’alcool éthylique. Enfin, placez la gaufrette sur la plate-forme thermostatique et faites-la cuire à 95 degrés Celsius pendant deux heures. Mélangez un monomère PDMS et son agent de durcissement pendant quatre minutes dans un rapport de 10:1 pour la couche supérieure et de 8:1 pour la couche inférieure.À l’aide d’un agitateur de pommade automatique, placez la plaquette de silicium dans une boîte de Pétri de 90 millimètres, puis versez le mélange PDMS au rapport 8:1 sur le moule sur une épaisseur de deux à trois millimètres. Ensuite, dégazez le PDMS dans une chambre à vide jusqu’à ce que toutes les bulles disparaissent. Placez la boîte de Pétri dans un four et faites durcir le PDMS à 80 degrés Celsius pendant une heure.Une fois refroidi à température ambiante, utilisez un scalpel pour couper l’appareil à au moins trois millimètres des caractéristiques, et décollez lentement la couche PDMS de la plaquette de silicium. Ensuite, poinçonnez l’entrée de phase dispersée, l’entrée de phase continue et la sortie de la couche supérieure PDMS à l’aide d’un poinçon de 0,75 millimètre de diamètre. Nettoyez la surface du PDMS avec du ruban adhésif pour enlever toutes les particules de poussière.Ensuite, placez simultanément les couches supérieure et inférieure du PDMS dans un nettoyeur plasma et exposez-les au plasma pendant deux minutes à 300 watts. Immédiatement après l’exposition au plasma, placez la couche supérieure sur la couche inférieure et faites glisser les surfaces relativement jusqu’à ce que les caractéristiques soient alignées pour les observer au microscope stéréoscopique. Faites durcir l’appareil dans un four à 120 degrés Celsius pendant une journée pour améliorer sa résistance et compléter la liaison.Pour commencer, préparez la solution en phase continue en dissolvant 18 % d’un tensioactif non ionique à base de silicone dans de l’hexadécane. Ensuite, préparez la solution de la phase dispersée en commençant par un diacrylate de cheville hydrophile, un millimole par litre d’un colorant fluorescent et en ajoutant cinq milligrammes par millilitre d’un photo-initiateur. Remplissez les réservoirs d’un millilitre d’un régulateur de pression pneumatique avec la phase continue.Ensuite, remplissez un embout de chargement de gel de 200 microlitres avec la phase dispersée. Placez le dispositif microfluidique semi-3D sur la platine d’un microscope optique inversé équipé d’une caméra à grande vitesse. Ensuite, connectez un tube d’éthylène-propylène fluoré au trou perforé de la phase continue en le fixant d’abord à un tube court en acier inoxydable, en insérant le tube à l’extrémité d’une pointe de chargement de gel et en plaçant la pointe dans le trou perforé de la phase dispersée.Ensuite, insérez un tube FEP de 20 cm de long dans la sortie de l’appareil et placez l’extrémité dans une boîte de Pétri. Focalisez le microscope inversé sur une région qui contient l’intersection diphasique, la région de l’orifice et le canal en aval. Ensuite, réglez les pressions des deux phases à l’aide d’un régulateur de pression pneumatique connecté.Réglez la phase dispersée à 15 millibars et la phase continue à 30 millibars. Attendez trois minutes que la pression se stabilise et que le débit de fluide stable soit atteint, sans bulles ni résidus de PDMS. Ensuite, réglez la pression de la phase dispersée comme pression de base du système à 45 millibars.Augmentez la pression de la phase continue jusqu’à ce que le mode de rupture de l’émulsion passe du mode de jet au mode de diffusion de pointe. Ensuite, attendez cinq minutes qu’il se stabilise. Une fois installé, placez l’extrémité du tube reliant le trou de sortie à la boîte de Pétri et récupérez les gouttelettes.Exposez-les à la lumière UV où ils se solidifieront rapidement en sphères. En raison de la différence de profondeur entre le canal de phase dispersée et le canal de phase continue, l’écoulement de phase dispersé est comprimé dans toutes les directions par l’écoulement de phase continu. En conséquence, une pointe de liquide conique symétrique se forme pour produire des gouttelettes en continu.La taille des gouttelettes est modifiée par le rapport de pression des phases dispersées et continues. Ici, la pression de la phase continue est modifiée pour affecter la force de tons, de sorte que les processus de rupture des gouttelettes passent du mode de jet au mode de diffusion de pointe. Les gouttelettes sont solidifiées par photopolymérisation, formant des particules à la sortie de la puce.Les gouttelettes montrées ici se sont formées avec des rapports de pression différents. Le rayon de gouttelette résultant a une relation inverse avec le rapport de pression de la phase continue à la phase dispersée. Cette technique ouvre la voie aux chercheurs dans le domaine des applications biologiques et fournit un outil puissant pour la découverte de médicaments, la synthèse de biomolécules et les tests de diagnostic.Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la fabrication de puces microfluidiques semi-tridimensionnelles et de la production de quelques micro-gouttelettes de DPI. N’oubliez pas que travailler avec la résine photosensible PGMEA peut être extrêmement dangereux et que des précautions telles que le port de gants jetables et d’un masque doivent toujours être prises lors de l’exécution de cette procédure.

generation-size-controlled-poly-ethylene-glycol-diacrylate-droplets

Research

Recherche

JoVE Journal

Engineering

Ingénierie

La génération d’émulsions doubles microfluidiques implique généralement des dispositifs avec une mouillabilité à motifs ou des composants en verre fabriqués sur mesure. Nous décrivons ici la fabrication et le test d’un générateur d’émulsion double entièrement polydiméthylsiloxane (PDMS) qui ne nécessite pas de traitement de surface ou de processus de fabrication compliqués, et qui est capable de produire des émulsions doubles jusqu’à 14 μm.

Double Emulsion génération utilisant un flux focus périphérique (PDMS) Co-axial

Ici, nous démontrons une méthode de production simple pour des microgouttelettes d’eau dans l’huile (W/O) monodispersées à taille contrôlée, à l’aide d’un dispositif microfluidique centrifuge à base capillaire. Cette méthode ne nécessite qu’un petit volume d’échantillon et permet une production à haut rendement. Nous nous attendons à ce que cette méthode soit utile pour des analyses biochimiques et cellulaires rapides.

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

Les protocoles sont décrits pour la fabrication des hydrogels biodégradables thermoresponsive basés sur hydrazone réticulation de polymères oligomères sur la balance en vrac a petite Echelle, échelle nanométrique et ce dernier pour la préparation de nanoparticules de gel et de nanofibres.

Fabrication des Thermoresponsive Hydrogels dégradable sur plusieurs échelles de longueur par Extrusion réactive, microfluidique, auto-assemblage et électrofilage

Les dispositifs microfluidiques multicouches impliquent souvent la fabrication de moules maîtres avec des géométries complexes pour la fonctionnalité. Cet article présente un protocole complet pour la photolithographie en plusieurs étapes avec des valves et des caractéristiques de hauteur variable réglables pour n’importe quelle application. À titre de démonstration, nous fabriquons un générateur de gouttelettes microfluidique capable de produire des billes d’hydrogel.

Multi-étape Hauteur variable photolithographie pour dispositifs microfluidiques à valve Multilayer

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.

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

Cet ouvrage fournit une méthode pour la fabrication de plateformes microfluidiques axée sur la goutte et l’application des microsphères de polyacrylamide pour l’amplification PCR-microsphères. La méthode PCR-microsphères permet d’obtenir des amplicons ADN monocaténaire sans séparer l’ADN bicaténaire.

Une approche fondée sur les gouttelettes de microfluidique et microsphères-PCR Amplification d’ADN monocaténaire Amplicons

Cet article décrit le processus de microfluidique et les paramètres pour préparer des particules actionnement des élastomères cristallines liquides. Ce processus permet la préparation d’actionner des particules et la variation de leur taille et forme (à partir de base-coquille aplatie aux pôles à fortement allongé et morphologies Janus) ainsi que l’ampleur de la manoeuvre.

Préparation de la microfluidique d’élastomère cristalline liquide actionneurs

Les tests de gouttelettes eau-dans-huile sont utiles pour la chimie analytique, l’évolution enzymatique et l’analyse unicellulaire, mais nécessitent généralement une microfluidique pour former les gouttelettes. Ici, nous décrivons l’émulsification à gabarit de particules, une approche sans microfluidique pour effectuer des tests de gouttelettes.

L’émulsification par gabarit de particules permet des tests de gouttelettes sans microfluidique

Ici, un protocole pour fabriquer des dispositifs microfluidiques à base de verre utilisés pour générer des émulsions hautement monodispersées avec une taille de goutte contrôlée est présenté.

Dispositifs à base de verre pour générer des gouttes et des émulsions

Le présent protocole décrit la fabrication de microsphères poreuses hautement ouvertes (HOPM) à base de poly(acide lactique-co-glycolique) au moyen de la technologie microfluidique facile basée sur la formulation à émulsion unique. Ces microsphères ont des applications potentielles dans l’ingénierie tissulaire et le criblage de médicaments.

Fabrication de microsphères poreuses hautement ouvertes (HOPM) via la technologie microfluidique

La fabrication d’un dispositif bicouche à base de polydiméthylsiloxane (PDMS) pour la production de banques combinatoires dans des émulsions eau-dans-huile (bouchons) est présentée ici. Le matériel et les logiciels nécessaires à l’automatisation de la production de bougies sont détaillés dans le protocole, et la production d’une bibliothèque quantitative de bougies fluorescentes est également démontrée.

Dispositif microfluidique bicouche pour la production de bouchons combinatoires

Découvrez la fabrication de gouttelettes de poly(éthylène glycol) diacrylate contrôlées en taille via des dispositifs microfluidiques semi-3D. Cette méthode offre des applications biochimiques à grande échelle avec une consommation minimale d'échantillon.

Génération de taille-contrôlée Poly (éthylène Glycol) Diacrylate gouttelettes via Semi-3-Dimensional Flow mise au point des dispositifs microfluidiques (Vidéo) | JoVE Journal

Génération de taille-contrôlée Poly (éthylène Glycol) Diacrylate gouttelettes via Semi-3-Dimensional Flow mise au point des dispositifs microfluidiques

Explorer plus de vidéos