Name: בדיית טיפות צמיגות גבוהה באמצעות המכשיר נימי Microfluidic עם שלב-היפוך זרימה ושיתוף מבנה (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-04-17T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 2 s
Description: למד לייצר טיפות צמיגות גבוהה מונודיספרסיות באמצעות מכשיר מיקרו-זרימה עם שלב-היפוך זרימה משותפת. שיטה זו מאפשרת שליטה בנוזלים בעלי צמיגות גבוהה כמו תמיסות גליצרול ותלכידי ננו-חלקיקים.

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

עבודה זו נתמכה על ידי נבחרת מדעי הטבע קרן של סין (' קט ' 51420105006 ו- 51322501). אנו מודים דניאל לדיון מועיל שלו על הרעיונות צמיגות גבוהה.

<ol><li>Shah, R. K., Shum, H. C., Rowat, A. C., Lee, D., Agresti, J. J., Utada, A. S., Chu, L. Y., Kim, J. W., Fernandez-Nieves, A., Martinez, C. J., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702108700531">Designer emulsions using microfluidics.</a> Mater. Today. 11, 18-27 (2008).</li>
<li>Park, J. I., Saffari, A., Kumar, S., Günther, A., Kumacheva, E. <a target="_blank" href="http://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-matsci-070909-104514">Microfluidic synthesis of polymer and inorganic particulate materials.</a> Annu. Rev. Mater. Res. 40, 415-443 (2010).</li>
<li>Heath, J. R., Ribas, A., Mischel, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-cell+analysis+tools+for+drug+discovery+and+development%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Rev.+Drug+Discovery%22%5BJournal%5D)">Single-cell analysis tools for drug discovery and development.</a> Nat. Rev. Drug Discovery. 15, 204-216 (2016).</li>
<li>Murphy, S. V., Atala, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+Bioprinting+of+tissues+and+organs%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">3D Bioprinting of tissues and organs.</a> Nat. Biotechnol. 32, 773-785 (2014).</li>
<li>Du, G., Fang, Q., den Toonder, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidics+for+cell-based+high+throughput+screening+platforms-a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chim.+Acta%22%5BJournal%5D)">Microfluidics for cell-based high throughput screening platforms-a review.</a> Anal. Chim. Acta. 903, 36-50 (2016).</li>
<li>Ushikubo, F. Y., Oliveira, D. R. B., Michelon, M., Cunha, R. L. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s12393-014-9100-0">Designing food structure using microfluidics.</a> Food Eng. Rev. 7, 393-416 (2015).</li>
<li>Xu, J. H., Li, S. W., Tan, J., Wang, Y. J., Luo, G. S. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aic.10924/abstract">Preparation of highly monodisperse droplet in a T-junction microfluidic device.</a> AIChE Journal. 52, 3005-3010 (2006).</li>
<li>van Steijn, V., Kleijn, C. R., Kreutzer, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flows+around+confined+bubbles+and+their+importance+in+triggering+pinch-off%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Flows around confined bubbles and their importance in triggering pinch-off.</a> Phys. Rev. Lett. 103, 214501(2009).</li>
<li>Utada, A. S., Fernandez-Nieves, A., Stone, H. A., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dripping+to+jetting+transitions+in+coflowing+liquid+streams%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Dripping to jetting transitions in coflowing liquid streams.</a> Phys. Rev. Lett. 99, 094502(2007).</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 &#34;flow focusing&#34; in microchannels.</a> Appl. phys. lett. 82, 364-366 (2003).</li>
<li>Utada, A. S., Lorenceau, E., Link, D. R., Kaplan, P. D., Stone, H. A., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monodisperse+double+emulsions+generated+from+a+microcapillary+device%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Monodisperse double emulsions generated from a microcapillary device.</a> Science. 308, 537-541 (2005).</li>
<li>Teh, S. Y., Lin, R., Hung, L. H., Lee, A. P. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2008/lc/b715524g">Droplet microfluidics.</a> Lab Chip. 8, 198-220 (2008).</li>
<li>Nunes, J. K., Tsai, S. S. H., 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%3A+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, 114002(2013).</li>
<li>Cubaud, T., Mason, T. G. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2911716">Capillary threads and viscous droplets in square microchannels.</a> Phys. Fluids. 20, 053302(2008).</li>
<li>Shestopalov, I., Tice, J. D., Ismagilov, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-step+synthesis+of+nanoparticles+performed+on+millisecond+time+scale+in+a+microfluidic+droplet-based+system%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Multi-step synthesis of nanoparticles performed on millisecond time scale in a microfluidic droplet-based system.</a> Lab Chip. 4, 316-321 (2004).</li>
<li>Zheng, B., Roach, L. S., Ismagilov, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Screening+of+protein+crystallization+conditions+on+a+microfluidic+chip+using+nanoliter-size+droplets%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Screening of protein crystallization conditions on a microfluidic chip using nanoliter-size droplets.</a> J. Am. Chem. Soc. 125, 11170-11171 (2003).</li>
<li>Nie, Z. H., Xu, S. Q., Seo, M., Lewis, P. C., Kumacheva, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+production+of+biopolymer+microcapsules+with+controlled+morphology%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Microfluidic production of biopolymer microcapsules with controlled morphology.</a> J. Am. Chem. Soc. 127, 8058-8063 (2005).</li>
<li>Abate, A. R., Kutsovsky, M., Seiffert, S., Windbergs, M., Pinto, L. F., Rotem, A., Utada, A. S., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+monodisperse+microparticles+from+non-Newtonian+polymer+solutions+with+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Synthesis of monodisperse microparticles from non-Newtonian polymer solutions with microfluidic devices.</a> Adv. Mater. 23, 1757-1760 (2011).</li>
<li>Seo, M., Nie, Z., Xu, S., Mok, M., Lewis, P. C., Graham, R., Kumacheva, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+microfluidic+reactors+for+polymer+particles%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Continuous microfluidic reactors for polymer particles.</a> Langmuir. 21, 11614-11622 (2005).</li>
<li>Duncanson, W. J., Lin, T., Abate, A. R., Seiffert, S., Shah, R. K., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+synthesis+of+advanced+microparticles+for+encapsulation+and+controlled+release%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Microfluidic synthesis of advanced microparticles for encapsulation and controlled release.</a> Lab Chip. 12, 2135-2145 (2012).</li>
<li>Song, H., Chen, D. L., Ismagilov, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reactions+in+droplets+in+microfluidic+channels%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Reactions in droplets in microfluidic channels.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 45, 7336-7356 (2006).</li>
<li>Chen, H., Zhao, Y., Li, J., Guo, M., Wan, J., Weitz, D. A., Stone, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reactions+in+double+emulsions+by+flow-controlled+coalescence+of+encapsulated+drops%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Reactions in double emulsions by flow-controlled coalescence of encapsulated drops.</a> Lab Chip. 11, 2312-2315 (2011).</li>
<li>Wang, P., Li, J., Nunes, J., Hao, S., Liu, B., Chen, H. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jace.14584/abstract">Droplet micro-reactor for internal gelation to fabricate ZrO2 ceramic microspheres.</a> J. Am. Ceram. Soc. 100, 41-48 (2017).</li>
<li>Chen, H., Man, J., Li, Z., Li, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+generation+of+high-viscosity+droplets+by+surface-controlled+breakup+of+segment+flow%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl.+Mater.+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Microfluidic generation of high-viscosity droplets by surface-controlled breakup of segment flow.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 9, 21059-21064 (2017).</li>
<li>Man, J., Li, Z., Li, J., Chen, H. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4982632">Phase inversion of slug flow on step surface to form high viscosity droplets in microchannel.</a> Appl. Phys. Lett. 110, 181601(2017).</li>
</ol>

המחברים אין לחשוף.

שלב-היפוך זרימה ושיתוף המכשיר מספק שיטה פשוטה וישר קדימה לייצר טיפות צמיגות גבוהה monodisperse. המכשיר הזה יש מבנה דומה להתקני זרימה ושיתוף נפוצים, כמו מבנה בסיסי תזרים משותף מורכב של אבוב מוכנס בצינור האמצעי, היציאה אשר מחובר לשקע אבובים. עם זאת, ישנם שני הבדלים עיקריים בין שלב-היפוך זרימה ושיתוף ההתקן והתקן זרימה ושיתוף משותף לדור של טיפות צמיגות גבוהה עם צמיגות η > 1 Pa·s.
ראשית, התקנים נפוצים זרימה משותפת, שגלגל הצלה עם טיפ מחודדות משמשת, בעוד שפופרת הפנימית ישר יכול לשמש שלב-היפו...

הדור של טיפות הופכת טכנולוגיית במגוון רחב של יישומים, כגון תרופות, חומרים סינתזה, bioprinting תלת-ממד, מבחני תא מזון הנדסה1,2,3,4 , 5 , 6. Microfluidic מכשירים עם צומת t7,8, שיתוף זרימה1,9, או התמקדות זרימה10,11 מבנים נמצאים בשימוש נרחב ליצירת monodisperse טיפות אמולסיה יחיד. מבחר של תקופה רציפה צמיגיים יותר יקל על היווצרות של טיפות12, צמיגויות של שני נוזלים רציפה והתפזרו נמצאות בדרך כלל מתחת 0.1 Pas droplet מיקרופלואידיקה13. עם זאת, ביישומים רבים, השלב התפזרו ייתכן צמיגות כמה מאות פעמים גבוה מזה של מים, כגון גליצרול14, פתרונות המכיל חלקיקים15, חלבונים16או פולימרים17 , 18 , 19, בעוד שקשה להשיג monodisperse טיפות ישירות מתוך צמיגות גבוהה נוזלים באורווה מטפטף המשטר11 בהתקנים microfluidic, במיוחד עבור נוזלים עם צמיגות η > 1 Pa·s14 ,17,18,19. יתר על כן, זה היה דיווח13,18 כי שיטות microfluidic טיפוסי droplet היווצרות דורשים נוזלים עם צמיגות נמוכה יחסית, מתח פנים מתונה כדי בצורה אחידה טיפות טפטוף יציב המשטר.
עבור שלב התפזרו עם צמיגות קצת יותר 0.1 Pas גדולה, ישנם מספר גישות אפשריות כדי להקל על היווצרות droplet עם צומת t אופייני, זרימה משותפת או התמקדות זרימה התקנים microfluidic: (1) ירידה צמיגות התפזרו שלב על ידי דילול זה ממס נדיף11,20; (2) להקטין את היחס צמיגות התפזרו אל-רציף לחלוטין על ידי הגדלת צמיגות של1,שלב רציף11; (3) להקטין את קצב הזרימה של שלב התפזרו לערך נמוך ביותר, תוך שמירה על 14,19יחס קצב זרימה רציפה התפזרו גבוהה. עם זאת, גישות אלה אינן מעשיות עבור נוזלים עם צמיגות גבוהה בהרבה, כפי שהם תפחית באופן משמעותי את קצב הייצור תוך העלאת באופן דרמטי את הצריכה של הממס תנודתי או השלב רציפה. ב- addtion, דווח כי מספר פתרונות פולימרים צמיגות גבוהה עם η > 1 Pa·s עדיין לא שברה תוך טיפות עם הגישות הנ ל17,19.
ישנם גם מספר עיצובים משופרת של מכשירים microfluidic אשר מציגים את שלב שלישי של נוזל לתוך המערכת, אשר מקלה על הדור של טיפות צמיגות גבוהה. החידושים כוללים: בועות הציג בפני לחתוך חוט jetting טיפות21, נוזל לליווי immiscible עם צמיגות בינונית, הציג את שלב הביניים בין השלב dipsersed מתמשך שלב18, ו microreactors הציג לייצר טיפות צמיגות גבוהה שני מבשרי צמיגות נמוכה21,22,23. עם זאת, כמו אחד יותר נוזלים מעורב בתהליך, המערכת הופך מורכב יותר, המכשירים עובדים בדרך כלל הרבה צר יותר זרימה המשטר מאשר המכשירים אופייני לדור של טיפות אמולסיה יחיד.
כדי ליצור monodisperse טיפות ישירות מנוזל צמיגות גבוהה עם η > 1 Pa·s, השטח שבשליטת שלב-היפוך שיטות כבר חקרו24. כמו הדור של טיפות צמיגות נמוכה יותר מזו של טיפות צמיגות גבוהה12, טיפות מוארך צמיגות נמוכה בשלב רציף צמיגות גבוהה קודם מופקות בעזרת מבנה טיפוסי זרימה משותפת, ואז נפרדנו עקב לשינוי של משטח wettability במורד הזרם של המבנה זרימה ושיתוף. הנוזל צמיגות נמוכה שפורסמו הפוך מכמס את הנוזל צמיגות גבוהה במורד הזרם לתוך טיפות, כך היפוך פאזה הושלמה. על פי מנגנון היפוך פאזה, monodisperse צמיגות גבוהה טיפות ניתן להפיק המבוסס על התקן הזרימה משותף טיפוסי, בזמן היציאה של המכשיר זרימה ושיתוף מטופלים כדי להיות שנרטבו מאת הנוזל צמיגות נמוכה, והוא מחובר אז אל צינור רחב יותר24 ,25.

<table><tbody><tr><td>צינורות זכוכית VitroTubes</td><td>VitroCom</td><td>8240</td><td>מרובע - צינורות זכוכית חלולים מיניאטוריים, מזהה = 0.4 מ"מ, OD = 0.8 מ"מ</td></tr><tr><td>צינורות זכוכית VitroCom</td><td></td><td>CV2033</td><td>עגול - צינורות זכוכית חלולים מיניאטוריים, מזהה = 0.2 מ"מ, OD = 0.33 מ"מ</td></tr><tr><td>VitroTubes צינורות זכוכית</td><td>VitroCom</td><td>CV1017</td><td>עגול - צינורות זכוכית חלולים מיניאטוריים, מזהה = 0.1 מ"מ, OD = 0.17 מ"מ</td></tr><tr><td>צינורות זכוכית VitroTubes</td><td>VitroCom</td><td>Q14606</td><td>מרובע - צינורות זכוכית חלולים מיניאטוריים, תעודת זהות = 1.05 מ"מ + 0.1 / -0, OD = 1.5 מ"מ</td></tr><tr><td>נימי זכוכית סטנדרטיים</td><td>WPI</td><td>1B100-6</td><td>עגול - צינורות זכוכית, תעודת זהות = 0.58 מ"מ, OD = 1.00 מ"מ</td></tr><tr><td>גליצרול</td><td>סינופארם מגיב כימי בייג'ינג</td><td>10010618</td><td></td></tr><tr><td>פרפין נוזלי</td><td>סינופארם מגיב כימי בייג'ינג</td><td>30139828</td><td></td></tr><tr><td>פולי (אלכוהול ויניל), PVA-124</td><td>סינופארם מגיב כימי בייג'ינג</td><td>30153084</td><td></td></tr><tr><td>טווח 80</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>85548</td><td></td></tr><tr><td>עמילן</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>S9765</td><td></td></tr><tr><td>טריכלורו (אוקטדציל)סילאן</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>104817</td><td></td></tr><tr><td>טולואידין כחול O</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>T3260</td><td></td></tr><tr><td>דבש</td> שיח-אברהם מצוי דבש<td></td><td></td>, <td>נפוץ מוצר מזון שנרכש בסופרמרקט</td></tr><tr><td>DEVCON אפוקסי 5 דקות</td><td>ITW&nbsp;</td><td></td><td>דבק אפוקסי</td></tr><tr><td>קצה קהה נירוסטה מחטי חלוקה (Luer Lock)</td> <td>מחט סוז'ו לנבו, סין</td><td>LTA820050</td><td>20G x 1/2 אינץ'&nbsp;</td></tr><tr><td>סופר טונגסטן / קרביד</td><td>Ullman</td><td>1830</td><td>לחיתוך צינורות זכוכית</td></tr><tr><td>שקופיות מיקרוסקופ מותג</td><td>מפרש</td><td>7101</td><td>76.2 מ"מ x 25.4 מ"מ, עובי 1 - 1.2 מ"מ</td></tr><tr><td>צינורות פוליאתילן</td><td>סחורות מדעיות</td><td>BB31695-PE / 5</td><td>I.D. = 0.86 מ"מ, OD = 1.32 מ"מ</td></tr><tr><td>משאבות מזרק</td><td>משאבה ארוכה יותר, סין</td><td>LSP01-1A</td><td>3 משאבות הדרושות לניסויים</td></tr></tbody></table>

בדיית טיפות צמיגות גבוהה באמצעות המכשיר נימי microfluidic עם שלב-היפוך זרימה ושיתוף מבנה

Fabricating High-viscosity Droplets using Microfluidic Capillary Device with Phase-inversion Co-flow Structure

הדור של טיפות monodisperse עם צמיגות גבוהה מאז ומתמיד אתגר ב מיקרופלואידיקה droplet. . הנה, נדגים שלב-היפוך זרימה ושיתוף התקן לייצר מדים צמיגות גבוהה טיפות נוזל צמיגות נמוכה. המכשיר נימי microfluidic יש מבנה הזרימה שיתוף משותף עם יציאתו מתחבר צינור רחב יותר. טיפות מאורך של הנוזל צמיגות נמוכה תחילה כמוסות על ידי הנוזל צמיגות גבוהה במבנה זרימה ושיתוף. כמו טיפות צמיגות נמוכה מוארך זורמת דרך היציאה, אשר מטופלת כדי להיות שנרטבו מאת הנוזל צמיגות נמוכה, היפוך פאזה ואז הנגרמת על ידי הדבקה של טיפות צמיגות נמוכה עד לקצה היציאה, כשהתוצאה היא ההופכי עוקבות ומגעים הנוזל צמיגות גבוהה. ניתן לכוונן את הגודל של טיפות צמיגות גבוהה הנובעת על-ידי שינוי יחס קצב זרימת הנוזל נמוך ברמת צמיגות הנוזל צמיגות גבוהה. נדגים מספר דוגמאות טיפוסיות של הדור של טיפות צמיגות גבוהה עם צמיגות עד 11.9 Pas, כגון פתרון גליצרול, מותק, עמילן, פולימר. השיטה מספקת גישה פשוטה ליצירת טיפות צמיגות גבוהה monodisperse, שבו ניתן להשתמש במגוון רחב של יישומים מבוססי-droplet, כגון סינתזה של חומרים, תרופות, תא assay, בביו-הנדסה, מזון הנדסה.

מכשיר נימי microfluidic עם שלב-היפוך, מבנה הזרימה שיתוף תוכנן לייצר טיפות צמיגות גבוהה מימית monodisperse, כפי שמוצג באיור 1A. איור 1, השלב מימית צמיגות גבוהה היה גליצרול, שבו יש צמיגות ηw = 1.4 Pas; השלב נמוך-צמיגות שמן היה שמן פראפין, שבו יש צמיגות ηo = 0.029 Pas; המתח בין שני השלבים היה וγ = mN 27.7/m. בצינור האמצעי, טיפות שמן מוארך ניתן לכלול מאת גליצרול נוטף ומבוקרות היטב במצב<sup clas...

שלב-היפוך זרימה ושיתוף התקן הוא הפגין ליצירת monodisperse טיפות צמיגות גבוהה מעל Pas 1, מה שקשה להבין ב מיקרופלואידיקה droplet.

בדיית טיפות צמיגות גבוהה באמצעות המכשיר נימי Microfluidic עם שלב-היפוך זרימה ושיתוף מבנה

The generation of monodisperse droplets with high viscosity has always been a challenge in droplet microfluidics. Here, we demonstrate a phase-inversion ...

המטרה הכוללת של הליך זה היא ליצור טיפות חד-פיזוריות בעלות צמיגות גבוהה עם צמיגות מעל שניה אחת ושלב רציף עם צמיגות נמוכה באמצעות היפוך פאזה במכשיר מיקרופלואידית פשוט בזרימה משותפת. שיטה זו יכולה לפתור את הבעיה המרכזית בתחום המיקרופלואידיקה הטיפות לגבי מניפולציה של נוזלים בעלי צמיגות גבוהה מטבעם כגון תמיסות פולימר עתירות גליצרול ותרחיפים של ננו-חלקיקים. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מייצרת בתחילה טיפות בעלות צמיגות נמוכה שקל יותר ליצור ולשלוט בהן מאשר טיפות בעלות צמיגות גבוהה.גרסת השלבים הבאה ליצירת טיפות בעלות צמיגות גבוהה מושרית כאשר הטיפות בעלות הצמיגות הנמוכה זורמות מהיציאה של מבנה זרימה משותפת. מי שידגים את ההליך יהיה מר ג'ונגנאן לי, סטודנט לתואר שני מאוניברסיטת צינגהואה. כדי להתחיל בהכנת המכשיר, השתמש בסופר טונגסטן קרביד כדי לחתוך אורך של שלושה סנטימטרים של צינור זכוכית עגול בקוטר פנימי וחיצוני של 580 מיקרומטר ומילימטר אחד בהתאמה.זה יהווה את הצינור האמצעי של המכשיר. כדי ליצור את הצינור הפנימי של המכשיר, חותכים אורך של שני סנטימטרים של צינור זכוכית עגול בקוטר פנימי וחיצוני של 200 ו -330 מיקרומטר בהתאמה. הנח מיליליטר אחד של ODTS בצינור צנטריפוגה של 1.5 מיליליטר.טבלו קצה אחד של הצינור האמצעי ב-ODTS למשך 10 שניות. לאחר מכן שטפו את הצינור בגז חנקן מהקצה הלא מטופל עד שהצינור יב

fabricating-high-viscosity-droplets-using-microfluidic-capillary

Research

JoVE Journal

Chemistry

כימיה

מערכת microfluidic הרומן פותחה באמצעות תופעת שאיבה פסיבית נוזל מבוקר המשתמש מערכת המסירה. מערכת זו microfluidic יש פוטנציאל לשמש במגוון רחב של יישומים ביולוגיים נתון, עלות נמוכה שלה וקלות השימוש, דיוק נפחי, מהירות גבוהה, הדירות ואוטומציה.

מהירות גבוהה Droplet מבוססי משלוח מערכת פסיבי שאיבה מכשירים microfluidic

שילוב הדור monodisperse טיפה עם סידור אינרציה של תאים וחלקיקים, אנו מתארים שיטה כדי לתמצת המספר הרצוי של תאים או חלקיקים בטיפה אחת בשיעורים kHz. אנחנו מדגימים את יעילות פעמיים העולה על אלו של אנקפסולציה לא מסודרת עבור טיפות יחיד ו פעמיים החלקיקים.

קצב העברת נתונים גבוה תא יחיד ו מרובה תאים מיקרו אנקפסולציה

יצירת תחליבים כפולים מיקרופלואידיים כוללת בדרך כלל מכשירים עם יכולת הרטבה מעוצבת או רכיבי זכוכית בהתאמה אישית. כאן אנו מתארים את הייצור והבדיקה של מחולל תחליב כפול שכולו פולידימתילסילוקסן (PDMS) שאינו דורש טיפול פני שטח או תהליכי ייצור מסובכים, ומסוגל לייצר תחליבים כפולים עד 14 מיקרומטר.

זוגי אמולסיה דור שימוש בהתקן זרימת פוקוס Co-הצירית polydimethylsiloxane (PDMS)

כאן, אנו מדגימים שיטת ייצור פשוטה עבור מיקרו-טיפות מים בשמן (W/O) הניתנות לשליטה בגודל, חד-פיזוריות, באמצעות מכשיר מיקרופלואידיקה צנטריפוגלי מבוסס נימים. שיטה זו דורשת נפח דגימה קטן בלבד ומאפשרת ייצור בתפוקה גבוהה. אנו מצפים ששיטה זו תהיה שימושית לניתוחים ביוכימיים ותאים מהירים.

נימים מבוססות מכשיר microfluidic צנטריפוגלי עבור גיבוש גודל לשליטה של ​​Monodisperse microdroplets

פרוטוקולים מתוארים להרכבת מתכלה thermoresponsive hydrogels מבוסס על hydrazone cross-linking של oligomers פולימריים על הסולם בתפזורת, microscale, ו ננו, והשני עבור הכנת ג'ל חלקיקים והן nanofibers.

בדיית Thermoresponsive Hydrogels מתכלה-פיסיקליות מרובים באמצעות שחול תגובתי, מיקרופלואידיקה, הרכבה עצמית, Electrospinning

התקנים מיקרופלואידיים רב-שכבתיים כוללים לעתים קרובות ייצור של תבניות מאסטר עם גיאומטריות מורכבות לפונקציונליות. מאמר זה מציג פרוטוקול שלם עבור פוטוליתוגרפיה רב-שלבית עם שסתומים ומאפייני גובה משתנה הניתנים לכוונון לכל יישום. כהדגמה, אנו מייצרים מחולל טיפות מיקרופלואידיות המסוגל לייצר חרוזי הידרוג'ל.

פוטו-ליתוגרפיה גובה רב שלבי משתנה עבור Valved רב שכבתי מכשירים microfluidic

כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי להמחיש את תהליכי ייצור וניסויים אימות של semi-three-dimensional (למחצה 3D) מיקוד זרימת microfluidic שבב על היווצרות droplet.

דור של פולי שבשליטת גודל (אתילן גליקול) Diacrylate טיפות דרך דו-תלת-ממדי לזרום התמקדות Microfluidic מכשירים

נדגים את ייצור ושימוש של מכשיר microfluidic המאפשר מספר החלקיקים מעקב מדידות microrheology לחקור את ההשפעות rheological של מעברים שלב חוזרות ונשנות בעניין רך.

שילוב מיקרופלואידיקה Microrheology כדי לקבוע מאפייני Rheological מחומר רך במהלך שלב חוזרות מעברים

כאן, מוצג פרוטוקול לייצור התקנים מיקרופלואידיים מבוססי זכוכית המשמשים ליצירת תחליבי מונודיספראז גבוהים עם גודל טיפה מבוקר.

התקנים מבוססי זכוכית ליצירת טיפות ותחליבים

הייצור של התקן דו-שכבתי מבוסס פולידימתילסילוקסאן (PDMS) לייצור ספריות קומבינטוריות בתחליבים של מים בשמן (תקעים) מוצג כאן. החומרה והתוכנה הדרושים לאוטומציה של ייצור תקעים מפורטים בפרוטוקול, ומודגם גם ייצור ספרייה כמותית של תקעים פלואורסצנטיים.

התקן מיקרופלואידי דו-שכבתי לייצור תקע קומבינטורי

הפרוטוקול מתאר פלטפורמה מיקרופלואידית מתקדמת למדידה כמותית של דינמיקת הפרשת ציטוקינים של תאי דם חד-גרעיניים היקפיים אנושיים בודדים. הפלטפורמה מודדת עד שלושה ציטוקינים במקביל (IL-6, TNFα ו-IL-1β) עבור כל תא בודד המגורה באמצעות ליפופוליסכריד כדוגמה.

גישה מיקרופלואידית לפתרון הפרשת ציטוקינים סימולטנית ורציפה של תאים רב-תפקודיים בודדים 

למד לייצר טיפות צמיגות גבוהה מונודיספרסיות באמצעות מכשיר מיקרו-זרימה עם שלב-היפוך זרימה משותפת. שיטה זו מאפשרת שליטה בנוזלים בעלי צמיגות גבוהה כמו תמיסות גליצרול ותלכידי ננו-חלקיקים.

בדיית טיפות צמיגות גבוהה באמצעות המכשיר נימי Microfluidic עם שלב-היפוך זרימה ושיתוף מבנה

גלה סרטונים נוספים