Name: Doppia Emulsione Generazione Utilizzando un Polidimetilsilossano (PDMS) coassiale flusso fuoco Dispositivo (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-12-25T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 58 s
Description: Scopri la generazione di doppie emulsioni con microfluidica PDMS e flusso coassiale. Questo metodo semplificato elimina trattamenti superficiali complessi, consentendo screening ad alto rendimento per evoluzione enzimatica e biologia.

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Questo lavoro è stato sostenuto da un premio di ricerca del California Institute for Quantitative Biosciences (QB3), il Bridging the Gap Award dalla Fondazione Famiglia Rogers, il / Sandler Foundation Program UCSF per Breakthrough Ricerca Biomedica, una borsa di studio dalla BASF, e la NSF attraverso il Programma di Facoltà anticipo di sviluppo di carriera (CARRIERA) (DBI-1.253.293).

1. SU8 Maestro Fabrication <ol><li> Progettare le strutture microfluidica per due fabbricazione strato utilizzando il software AutoCAD e avere i disegni stampati da un fornitore su pellicola circuito con risoluzione di 10 micron. I dettagli del progetto del dispositivo sono riportati in un riferimento collegato 11 e le geometrie dei canali nella Figura 1. Gli strati devono includere segni di allineamento per aiutare colloca caratteristiche da ogni strato fabbricazione 12. </li><li> Posizionare un 3 pollici wafer di silicio del diametro di pre-pulizia su un dispositivo a induzione giro e accendere il vuoto di apporre al mandrino. Applicare 1 ml di SU8-3035 al centro della fetta e centrifugare per 20 sec a 500 rpm, quindi 30 secondi a 2000 rpm, fornendo uno spessore di 50 micron. </li><li> Rimuovere il wafer e cuocere su una piastra riscaldante a 135 ° C per 30 min. Lasciare raffreddare il wafer di RT prima di passare alla fase successiva. </li><li> Esporre il wafer rivestito al 1 maschera di livello (Figura 2A </strong&gt;) sotto un collimato 190 mW, 365 nm LED per 90 secondi. Dopo l&#39;esposizione, posizionare il wafer su una piastra 135 ° C per 1 minuto, poi raffreddare a RT prima di procedere alla fase successiva. </li><li> Posizionare la cialda sul dispositivo a induzione di rotazione e accendere il vuoto di apporre al mandrino. Applicare 1 ml di SU8-2050 al centro della fetta e centrifugare per 20 sec a 500 rpm, quindi 30 secondi a 1.375 rpm, risultante in uno strato che fornisce uno spessore di 135 micron aggiuntivo. </li><li> Rimuovere il wafer e cuocere su una piastra 135 ° C per 30 minuti, poi raffreddare per RT prima di passare alla fase successiva. </li><li> Allineare la maschera di livello 2 nd (Figura 2B) sulla geometria modellata in 1.3 ed esporre il wafer rivestito per un collimato 190 mW, 365 nm LED per 3 min. Dopo l&#39;esposizione, posto su una piastra 135 ° C per 1 minuto, poi raffreddare per RT prima di procedere alla fase successiva. </li><li> Sviluppare le maschere immergendo in un bagno agitata di propilenglicole monometiletere acetato per 30 min. Lavare il waferin isopropanolo e cuocere su una piastra 135 ° C per 1 min. Posizionare il maestro sviluppato in una capsula di Petri 100 mm per lo stampaggio PDMS. </li></ol> 2. PDMS di fabbricazione del dispositivo <ol><li> Preparare 10: 1 PDMS combinando 50 g di base siliconica con 5 g di agente indurente in una tazza di plastica. Mescolare il contenuto con un utensile rotante dotato di un bastoncino. Degassare la miscela all&#39;interno di un essiccatore per 30 minuti, o fino a quando tutte le bolle d&#39;aria vengono rimosse. </li><li> Versare il PDMS per dare uno spessore di 3 mm sopra il maestro e il luogo di nuovo nel essiccatore per ulteriore degasaggio. Una volta che tutte le bolle vengono rimossi, cuocere il dispositivo a 60 ° C per 2 ore. </li><li> Tagliare il dispositivo dallo stampo con un bisturi e posto su una superficie pulita con il lato modellato su. Tagliare lo stampo PDMS a metà con una lama di rasoio per separare Master 1 da Master 2 (Figura 3a). Sul pezzo che contiene la gestione geometria 50 um fluido impresso dal Maestro 1, pugno gli ingressi e le uscite fluidici con 0,75 mm biopsia. </li><li> Plasma trattare i dispositivi a 1 mbar O 2 al plasma per 60 secondi in un pulitore di plasma di 300 W. Bagnare la superficie del pezzo unpunched di PDMS con una goccia di acqua deionizzata a ritardare temporaneamente PDMS-PDMS legame e servire come lubrificante. Durante la visualizzazione attraverso un microscopio stereo, posto Master 1 Master 2 sulla superficie e far scorrere le superfici relativamente fino ad ottenere un blocco meccanico quando i telai da incasso e le cornici sporgenti in figura 3A compagno. </li><li> Posizionare il dispositivo in un forno a 60 ° C e cuocere il dispositivo assemblato (Figura 3B) per due giorni a 60 ° C per evaporare l&#39;acqua e completo incollaggio. </li></ol> 3. Preparazione dei reagenti <ol><li> Riempire siringa da 1 ml con acqua distillata per la fase interna. </li><li> Riempire siringa da 1 ml con HFE 7500 olio fluorurato con 1 peso. % Tensioattivo biocompatibile tensioattivo 13 per fase centrale. </li><li> Riempire 10 ml siringa con 10 WT. % Polietilenee glicole (PEG) in soluzione acquosa contenente 1 wt. % Di Tween 20 e 1 in peso. % Sodio dodecil solfato per la fase continua. </li></ol> 4. Sistema Preparazione <ol><li> Posizionare il chip microfluidico sul palcoscenico di un microscopio invertito accoppiato con una fotocamera digitale in grado di &lt;100 msec tempi di posa. </li><li> Montare tutte le siringhe sulle pompe siringa e collegare 27 aghi G. Attaccare ~ 30 cm di lunghezza di PE-2 tubi sugli aghi e inserire le estremità nell&#39;appropriata perforato fori nel dispositivo. </li><li> Inserire una lunghezza 10 cm di PE-2 alla porta di uscita del dispositivo e posizionare l&#39;altra estremità in un contenitore di raccolta dei rifiuti. </li><li> Prime dispositivo eseguendo le pompe a siringa ad alte percentuali di velocità (2,000 ml / min) fino fluido nei segmenti tubi raggiunge le luci di entrata del dispositivo. </li></ol> 5. Emulsione Generation <ol><li> Fuoco il microscopio su una regione che contiene il 50 um x 50 um orifizio e lacanale di uscita a valle. </li><li> Impostare le pompe a siringa per fornire fluido al doppio generatore di emulsione a portate di 250 ml / h per la fase interna, 100 ml / h per la fase intermedia, e 700 ml / h per la fase continua e attendere 10 minuti per il raggiungimento dell&#39;equilibrio. </li><li> Mantenere le portate delle fasi interni e centrali a 250 microlitri / hr e 100 microlitri / h, rispettivamente. Impostare la portata della fase esterna a 1.050 ml / hr. Attendere 3-5 minuti per il doppio generazione emulsioni per stabilizzare sotto questo insieme di condizioni di flusso. </li><li> Acquisire 5 sec di immagini video a 30 Hz per l&#39;elaborazione offline tramite analisi di immagine manuale. </li><li> Ripetere 5.3 e 5.4 con le portate indicate nella tabella 1. Le portate fase interni e centrali rimangono costanti e la portata fase della portante viene variata regolando l&#39;impostazione della pompa a siringa. </li></ol>

<ol><li>Van Der Graaf, S., Schroën, C. G. P. H., Boom, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+double+emulsions+by+membrane+emulsification+-+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Membrane+Sci%22%5BJournal%5D)">Preparation of double emulsions by membrane emulsification - A review.</a> J. Membrane Sci. 251 (1-2), 7-15 (2005).</li>
<li>Laugel, C., Baillet, A. P., Youenang Piemi, M., Marty, J., Ferrier, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oil-water-oil+multiple+emulsions+for+prolonged+delivery+of+hydrocortisone+after+topical+application%3A+comparison+with+simple+emulsions%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Pharm%22%5BJournal%5D)">Oil-water-oil multiple emulsions for prolonged delivery of hydrocortisone after topical application: comparison with simple emulsions.</a> Int. J. Pharm. 160 (1), 109-117 (1998).</li>
<li>Kim, S. H., Kim, J. W., Cho, J. C., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Double-emulsion+drops+with+ultra-thin+shells+for+capsule+templates%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Double-emulsion drops with ultra-thin shells for capsule templates.</a> Lab Chip. 11 (18), 3162-3166 (2011).</li>
<li>Lim, S. W., Abate, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrahigh-throughput+sorting+of+microfluidic+drops+with+flow+cytometry%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Ultrahigh-throughput sorting of microfluidic drops with flow cytometry.</a> Lab Chip. 13 (23), 4563-4572 (2013).</li>
<li>Bernath, K., Hai, M., Mastrobattista, E., Griffiths, A. D., Magdassi, S., Tawfik, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+compartmentalization+by+double+emulsions%3A+sorting+and+gene+enrichment+by+fluorescence+activated+cell+sorting%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Biochem%22%5BJournal%5D)">In vitro compartmentalization by double emulsions: sorting and gene enrichment by fluorescence activated cell sorting.</a> Anal. Biochem. 325 (1), 151-157 (2004).</li>
<li>Seemann, R., Brinkmann, M., Pfohl, T., Herminghaus, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Droplet+based+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Rep.+Prog.+Phys%22%5BJournal%5D)">Droplet based microfluidics.</a> Rep. Prog. Phys. 75 (1), 016601(2012).</li>
<li>Bauer, W. A. C., Fischlechner, M., Abell, C., Huck, W. T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrophilic+PDMS+microchannels+for+high-throughput+formation+of+oil-in-water+microdroplets+and+water-in-oil-in-water+double+emulsions%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Hydrophilic PDMS microchannels for high-throughput formation of oil-in-water microdroplets and water-in-oil-in-water double emulsions.</a> Lab Chip. 10 (14), 1814-1819 (2010).</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 (5721), 537-541 (2005).</li>
<li>Chang, F. C., Su, Y. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+double+emulsification+utilizing+3D+PDMS+microchannels%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Micromech.+Microeng%22%5BJournal%5D)">Controlled double emulsification utilizing 3D PDMS microchannels.</a> J. Micromech. Microeng. 18 (6), 065018(2008).</li>
<li>Romanowsky, M. B., Abate, A. R., Rotem, A., Holtze, C., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+throughput+production+of+single+core+double+emulsions+in+a+parallelized+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">High throughput production of single core double emulsions in a parallelized microfluidic device.</a> Lab Chip. 12 (4), 802-807 (2012).</li>
<li>Tran, T. M., Cater, S., Abate, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coaxial+flow+focusing+in+poly%28dimethylsiloxane%29+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">Coaxial flow focusing in poly(dimethylsiloxane) microfluidic devices.</a> Biomicrofluidics. 8 (1), 016502(2014).</li>
<li>Lithography. , Available from: 
 	
 <a target="_blank" href="https://www.memsnet.org/mems/processes/lithography.html">https://www.memsnet.org/mems/processes/lithography.html</a> (2015).</li>
<li>O'Donovan, B., Eastburn, D. J., Abate, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrode-free+picoinjection+of+microfluidic+drops%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Electrode-free picoinjection of microfluidic drops.</a> Lab Chip. 12 (20), 4029-4032 (2012).</li>
<li>Chang, F. C., Lin, H. H., Su, Y. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+W%2FO%2FW+double+emulsification+in+3-D+PDMS+micro-channels%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Controlled W/O/W double emulsification in 3-D PDMS micro-channels.</a> 3rd IEEE Int. Conf. Nano/Micro Eng. Mol. Syst. NEMS, , 792-795 (2008).</li>
<li>Romanowsky, M. B., Abate, A. R., Rotem, A., Holtze, C., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+throughput+production+of+single+core+double+emulsions+in+a+parallelized+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">High throughput production of single core double emulsions in a parallelized microfluidic device.</a> Lab Chip. 12 (4), 802(2012).</li>
</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

La doppia geometria di generazione emulsione qui descritto è stato progettato per simulare la fisica dei dispositivi capillare vetro 8. In questi, capillari di vetro cilindriche allineati vengono usati per creare un getto coassiale trifase che viene tranciata in uniformi goccioline doppia emulsione. La funzione del nostro dispositivo 3D PDMS dipende l&#39;allineamento centrale piccole caratteristiche formate con 50 micron fabbricazione alto con canali di fase portante che sono 320 micron di altezza totale. C&...

<html> Emulsioni doppie consistono goccioline separate da una fase portante da uno strato liquido immiscibile intermedio, e sono di particolare interesse per le loro potenziali impieghi industriali, farmaceutici e applicazioni biologiche 1. In alcuni casi, la capacità di incapsulare composti ad alto valore del core doppio dell&#39;emulsione permette materiale da proteggere e rilasciato in modo controllato. Ad esempio, i farmaci possono essere incapsulati in condizioni di solubilità non appropriati per il vettore fluido esterno 2. Inoltre, lo strato di olio intermedio può essere utilizzato come modello per la capsula incapsulamento e la consegna di farmaci, cosmetici e nutrienti 3. In biologia, doppie emulsioni sono anche utili in screening ad alto rendimento in quanto consentono un enorme numero di esperimenti sub-nanolitri da effettuare, quindi rilevato e risolto utilizzando una cella a fluorescenza-attivato (FACS) strumento 4,5. ent &quot;&gt; Il disegno di doppi emulsioni con caratteristiche prestazionali desiderate richiede il controllo preciso della dimensione doppia emulsione, composizione e uniformità. I ​​processi di emulsificazione sfuso, come le membrane emulsificazione, sono utilizzati nell&#39;industria, le emulsioni risultanti sono altamente polidisperso, esibendo un Un&#39;ampia varietà di proprietà funzionali 1. Il campo di goccia microfluidica è naturalmente adatto alla generazione di emulsioni monodisperse con composizione attentamente controllata 6. Microfluidic generazione doppia emulsione è stato raggiunto con due strategie principali, la preparazione di goccia sequenziale e flusso capillare di vetro concentrandosi. emulsioni doppie possono essere generati in dispositivi PDMS planari utilizzando una goccia in due fasi processo. Primo, acquosa-in-olio vengono creati utilizzando un acqua-in-olio regione di un dispositivo con pareti di canale idrofobici fabbricazione goccia. Successivamente, l&#39;emulsione può essere scorreva o reiniettato in una regione-making goccia con pareti idrofili adatti per olio in acquadrop-fare 4. Tuttavia, il trattamento di superficie idrofila di PMDS richiede un ulteriore fase di fabbricazione ed è spesso temporanea 7. Il metodo più controllabile e ripetibile per formare emulsioni doppie è di flusso coassiale focalizzazione, una tecnica sperimentato usando microfluidica capillare di vetro, per cui un getto concentrica contenente le tre fasi viene tagliato attraverso un piccolo orifizio per produrre goccioline monodisperse 8. Questa tecnica permette la produzione di goccioline molto più piccole rispetto alle dimensioni di canale, con la dimensione precisa e composizione del doppio dell&#39;emulsione essendo funzione delle portate di ciascuna fase. La grande differenza tra le dimensioni delle gocce e il canale ed il flusso protettivo guaina esterna impedisce goccioline dal contatto con le pareti del canale, rendendo non necessario il trattamento di superficie. Tuttavia, tali dispositivi richiedono vetro montaggio su ordinazione di estremità dei capillari conici, insieme a un&#39;attenta assemblaggio e sigillatura. Ricercatori precedenti hanno utilizzato 3D litografia sofficegrafia di generare doppi emulsioni utilizzando flusso focalizzazione fisica, ma questi dispositivi prodotta emulsioni con diametri&gt; 150 micron 9,10, circa un ordine di grandezza più grande di oggetti tipicamente ordinati con FACS. Un&#39;alternativa interessante includerebbe la robusta funzionalità e piccola generazione goccia di vetro capillare flusso coassiale messa a fuoco con la facilità di fabbricazione di PDMS morbido litografia. In questo articolo, si descrive un doppio generatore di un&#39;emulsione che utilizza il flusso coassiale di messa a fuoco per produrre ≤ 50 micron emulsioni ed è costruito interamente con 3D litografia soft 11. Il nostro dispositivo utilizza un approccio a conchiglia per fabbricare dispositivi che include un piccolo canale di taglio (figura 1) per approssimare i processi di formazione di emulsione in un ugello capillare di vetro tirato. Ancora più importante, questi dispositivi non richiedono alcun trattamento superficiale specifica, e la costruzione tutto polimero fornisce un facile e ripetibile fabbricazione scalable a un gran numero di dispositivi duplicati. Qui, descriviamo la progettazione, fabbricazione e collaudo del doppio generatore di emulsione. Generazione Doppia emulsione è dimostrato di essere affidabile e ripetibile fino a diametri delle gocce di 14 micron. L&#39;accoppiamento di funzionalità, facilità di fabbricazione rende questo dispositivo un&#39;opzione attraente per sviluppo di nuove applicazioni doppia emulsione.

<table><tbody><tr><td>Fotomaschere</td><td>CadArt Servcies</td><td></td><td></td></tr><tr><td>3" wafer di silicone, tipo P, grado di prova vergine</td><td>Wafer universitari</td><td>447</td><td></td></tr><tr><td>SU-8 3035</td><td>Microchem</td><td>Y311074</td><td></td></tr><tr><td>SU-8 2050</td><td>Microchem</td><td>Y111072</td><td></td></tr><tr><td>Sylgard 184 kit di elastomeri siliconici</td><td>Krayden</td><td>4019862</td><td></td></tr><tr><td>siringhe da 1 ml</td><td>BD</td><td></td><td></td>309628</tr><tr><td>siringhe da 10 ml</td><td>BD</td><td>309604</td><td></td></tr><tr><td>27 aghi gaugue</td><td>BD</td><td>305109</td><td></td></tr><tr><td>PE 2 tubo in polietilene</td><td>Scientific Commodities, Inc.</td><td>B31695-PE/2</td><td></td></tr><tr><td>Novec 7500</td><td>Fisher Scientific</td><td>98-0212-2928-5</td><td>Comunemente noto come HFE 7500</td></tr><tr><td>Tensioattivo biocompatibile</td><td>Ran Biotechnologies</td><td>008-FluoroSurfactant</td><td></td></tr><tr><td>35.000 MW PEG</td><td>Sigma Aldrich</td><td>1546660</td><td></td></tr><tr><td>Tween 20</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P1369</td><td></td></tr><tr><td>Sodio dodecil solfato&nbsp;</td><td>Sigma Aldrich</td><td>L3771</td><td></td></tr></tbody></table>

doppia emulsione generazione utilizzando un polidimetilsilossano (pdms) coassiale flusso fuoco dispositivo

Double Emulsion Generation Using a Polydimethylsiloxane (PDMS) Co-axial Flow Focus Device

Le emulsioni doppie sono utili in una serie di applicazioni biologiche e industriali in cui è importante avere un fluido vettore acquoso. Questo articolo presenta un dispositivo microfluidico in polidimetilsilossano (PDMS) in grado di generare doppie emulsioni acqua/olio/acqua utilizzando una geometria di focalizzazione del flusso coassiale che può essere fabbricata interamente utilizzando la litografia morbida. Analogamente ai dispositivi di emulsione che utilizzano capillari di vetro, le emulsioni doppie possono essere formate in canali con bagnabilità uniforme e con dimensioni molto più piccole delle dimensioni del canale. La geometria tridimensionale di focalizzazione del flusso si ottiene colando una coppia di lastre PDMS utilizzando la litografia morbida a due strati, quindi accoppiando le lastre insieme in una configurazione a conchiglia. Le funzioni di bloccaggio complementari stampate nelle lastre PDMS consentono la registrazione accurata delle caratteristiche su ciascuna delle superfici della soletta. I test del dispositivo dimostrano la formazione di doppie emulsioni da 14 μm a 50 μm di diametro, utilizzando canali di grandi dimensioni robusti contro incrostazioni e intasamenti.

Il generatore doppia emulsione costituito da un dispositivo di messa a fuoco flusso coassiale creato utilizzando 3D PDMS fabbricazione (Figura 1A). La geometria permette che la formazione di un getto coassiale trifase da tagliare in un quadrato, 50 um x 50 um orifizio, consentendo la formazione di acqua / olio / acqua doppio emulsioni (Figura 1B, Figura 1C). La fase acquosa interna e la fase olio medio sono riuniti in una giunzione con d...

La generazione di doppie emulsioni microfluidiche coinvolge tipicamente dispositivi con bagnabilità modellata o componenti in vetro fabbricati su misura. Qui descriviamo la fabbricazione e il collaudo di un generatore di doppia emulsione interamente in polidimetilsilossano (PDMS) che non richiede trattamenti superficiali o complicati processi di fabbricazione ed è in grado di produrre doppie emulsioni fino a 14 μm.

Doppia Emulsione Generazione Utilizzando un Polidimetilsilossano (PDMS) coassiale flusso fuoco Dispositivo

Double emulsions are useful in a number of biological and industrial applications in which it is important to have an aqueous carrier fluid. This paper ...

L'obiettivo generale di questa procedura è costruire e testare un dispositivo microfluidico interamente in poli dimetil silossano che utilizza il focalizzamento del flusso coassiale per generare emulsioni doppie. Questo metodo può contribuire a rispondere a domande fondamentali in chimica e biologia che richiedono schermature ad altissima produttività, come l'evoluzione diretta di enzimi e l'identificazione di fenotipi rari. Il vantaggio principale di questa tecnica è che consente la produzione rapida di generatori di emulsioni doppie mediante fabbricazione mediante litografia morbida, senza trattamenti superficiali specializzati.Per iniziare, progettare le strutture microfluidiche per la fabbricazione a due strati. Utilizzando il software AutoCAD, far stampare i disegni su pellicola per circuiti stampati con una risoluzione di 10 micron, come descritto nella bibliografia indicata qui. Applicare da uno a due millilitri di SU 8 30 35 al centro di una piastrina di silicio pre-pulita con diametro di tre pollici, posizionarla su un spin coater e fissarla sul mandrino.Centrifugare per 20 secondi a 500 giri/min, seguiti da 30 secondi a 2000 giri/min. Rimuovere il wafer e cuocerlo su una piastra a 135 gradi Celsius per 30 minuti. Lasciare raffreddare il wafer a temperatura ambiente prima di passare al passaggio successivo.Ora esporre la wafer rivestita alla maschera del primo strato sotto una luce LED collimata per 90 secondi. Dopo l'esposizione, riposizionare la wafer sulla piastra riscaldata a 135 gradi Celsius per un minuto. Una volta raffreddata, applicare da uno a due millilitri di SUH 2050 al centro della wafer.Rimettere la wafer sullo spin coater e centrifugare per 20 secondi a 500 giri al minuto. Successivamente, centrifugare per 30 secondi a 1.375 giri al minuto. Quando lo spin coater smette di ruotare, rimuovere la wafer e riposizionarla sulla piastra riscaldata a 135 gradi Celsius per 30 minuti.Quindi riportare la wafer alla temperatura ambiente prima di passare al passaggio successivo. Allineare la maschera per il secondo strato sulla geometria definita nei passaggi precedenti ed esporre nuovamente la wafer rivestita alla luce UV per tre minuti; dopo l'esposizione, posizionare la wafer su una piastra riscaldata a 135 gradi Celsius per un minuto. Una volta raffreddata, sviluppare le maschere immergendo la wafer in un bagno agitato di propilene glicole monometil etere acetato.Dopo 30 minuti nel bagno, rimuovere la wafer e lavarla in isopropanolo. Successivamente, cuocere la wafer sulla piastra a 135 gradi Celsius per un minuto. Raffreddare la wafer e quindi posizionare il master sviluppato in una capsula di Petri da 100 millimetri.Preparare un lotto di PDMS combinando 50 grammi di base siliconica con cinque grammi di agente indurente in un bicchiere di plastica. Utilizzare uno strumento rotante dotato di bacchetta mescolatrice per mescolare i componenti, quindi sottoporre la miscela a degasaggio all'interno di un essiccatore per circa 30 minuti o fino a quando tutte le bolle d'aria sono state rimosse. Successivamente, versare il PDMS sul master fino a uno spessore di tre millimetri.Quindi posizionare la piastra di Petri nel desiccante per un'ulteriore degasificazione. Una volta eliminate tutte le bolle, cuocere il dispositivo a 60 gradi Celsius per due ore. Tagliare il dispositivo in PDMS dallo stampo utilizzando un bisturi e posizionarlo su una superficie pulita con il lato del motivo rivolto verso l'alto.Quindi tagliare il PDMS a metà con una lametta per separare i due lati del dispositivo sulla porzione contenente la geometria di gestione del fluido di 50 micrometri impressa dal master uno. Praticare gli ingressi e le uscite fluidiche con un punch per biopsie di 0,75 millimetri. Successivamente, posizionare i pezzi di PDMS con i lati strutturati rivolti verso l'alto all'interno di una camera al plasma.Trattare il dispositivo con plasma di ossigeno a un millibar per 60 secondi in un pulitore a plasma da 300 watt. Successivamente, rimuovere i campioni e bagnare la superficie del pezzo di PDMS non indurito con una goccia di acqua deionizzata, da utilizzare come lubrificante temporaneo durante l’osservazione del dispositivo al microscopio stereoscopico. Unire le superfici trattate al plasma e far scivolare le stesse fino al raggiungimento di un bloccaggio meccanico.Quando i telai recessi e i telai sporgenti si accoppiano, dopo l'assemblaggio posizionare il dispositivo in un forno a 60 gradi Celsius e cuocerlo per due giorni per evaporare l'acqua e completare l'adesione. Successivamente fissare il dispositivo assemblato su un vetrino utilizzando alcune gocce di PDMS non polimerizzato e cuocere il costrutto in un forno a 60 gradi Celsius per un'ora. Per polimerizzare il PDMS, posizionare il chip microfluidico sul piatto di un microscopio invertito abbinato a una fotocamera digitale in grado di raggiungere tempi di posa di almeno 100 microsecondi.Successivamente, montare tre siringhe da 10 millilitri su pompe per siringhe e applicare un ago da 27 gauge a ciascuna di esse. Collegare circa 30 centimetri di tubo PE 2 a ciascun ago e inserire le estremità libere dei tubi nei fori appositamente praticati sul dispositivo. Inserire quindi un tratto di tubo PE 2 lungo 10 centimetri nel porto di uscita del dispositivo e posizionare l'altra estremità in un contenitore per la raccolta dei rifiuti.Dopo averlo configurato, preparare il dispositivo azionando le pompe a siringa a velocità elevate. Arrestare le pompe. Una volta che il fluido nei tratti dei tubi ha raggiunto i porti di ingresso del dispositivo, focalizzare il microscopio sulla regione del chip che contiene un orifizio di 50 per 50 micrometri e regolare l'immagine in modo da includere il canale di uscita a valle.Impostare le pompe per siringhe in modo da erogare il fluido al generatore di doppia emulsione a una velocità di flusso di 250 microlitri all'ora per la fase interna, 100 microlitri all'ora per la fase intermedia e 700 microlitri all'ora per la fase continua. Attendere 10 minuti affinché il sistema raggiunga l'equilibrio.Successivamente, aumentare la portata della fase esterna a 1050 microlitri all'ora. Attendere altri tre-cinque minuti affinché la generazione delle emulsioni doppie si stabilizzi in queste condizioni di flusso. Una volta raggiunta la stabilizzazione, acquisire cinque secondi di immagini video a 30 hertz.Salvare i video per l'elaborazione offline tramite analisi manuale delle immagini. Ripetere questo processo variando la portata della fase esterna utilizzando i valori riportati nella tabella uno del protocollo testuale allegato. Mantenere costanti le portate della fase interna e di quella intermedia.Durante questo processo, il dispositivo per emulsione doppia è stato testato in diverse condizioni di flusso. Per dimostrare la formazione di emulsioni doppie monodisperse di dimensioni variabili, il rapporto tra la fase continua e la somma delle fasi interna e intermedia è indicato sopra ciascuna immagine. Gli istogrammi dei diametri delle goccioline per alcuni rapporti di flusso mostrano l'uniformità relativa nelle dimensioni delle goccioline generate.Le emulsioni doppie risultanti producono una variazione media del coefficiente di diametro del 5,2%. Il dispositivo dimostra la capacità di formare emulsioni doppie significativamente più piccole della larghezza dell'orifizio, mostrando una chiara tendenza decrescente all'aumentare dei rapporti di flusso. Al flusso massimo della fase portatrice testato, sono state formate emulsioni doppie di 14 micrometri utilizzando un orifizio di 50 per 50 micrometri dopo il suo sviluppo. Questa tecnica apre la strada a ricercatori chimici e biologici per eseguire esperimenti di microfluidica a gocce compatibili con piattaforme standard di rilevamento mediante citometria a flusso.Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come realizzare e testare generatori microfluidici di emulsioni doppie che utilizzano semplici tecniche di costruzione interamente in PDMS.

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Doppia Emulsione Generazione Utilizzando un Polidimetilsilossano (PDMS) coassiale flusso fuoco Dispositivo

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