Dispositivi a base di vetro per generare gocce ed emulsioni

Questo protocollo descrive in dettaglio come fabbricare dispositivi microfluidici a base di vetro. Seguire questo protocollo consentirà a chiunque non abbia esperienza di costruire e utilizzare questi dispositivi. Con il vetro, possiamo facilmente rendere le superfici idrofobiche o idrofile, rendendo così i dispositivi a base di vetro attraenti per generare gocce di emulsione stabili.

Esistono molteplici applicazioni per gocce ed emulsioni in campi diversi come la cosmetica, l'industria alimentare e la somministrazione di farmaci. In questo manoscritto, sottolineiamo un po 'di più sul loro uso nell'agricoltura intensiva. Raccomandiamo di essere pazienti in ogni fase.

Controlla anche che la punta sia pulita e non rotta. Non attendere fino al completamento del dispositivo per controllarli. Per fare semplici gocce, utilizzare una base di vetro realizzata con un vetrino per microscopio per costruire il dispositivo.

Per la punta, utilizzare capillari di vetro rotondi di un millimetro di diametro. Quindi, utilizzare un ago per siringa calibro 20 per facilitare l'introduzione del liquido nel capillare. Usando una lama di rasoio o un bisturi, scolpire un foro uguale alla dimensione del diametro esterno del capillare alla base dell'ago.

Risciacquare l'ago con acqua per rimuovere polvere e fibre dal taglio e lasciare asciugare l'ago all'aria. Per assemblare il dispositivo, incollare il capillare rotondo al vetrino del microscopio posizionando la punta del capillare da uno a due centimetri all'esterno dell'estremità del vetrino del microscopio e aggiungendo un tampone di resina epossidica al centro del capillare in modo tale che non interferisca con il campo visivo o con l'ago della siringa. Quindi, posizionare l'ago della siringa in modo tale che l'estremità del capillare si trovi al centro dell'ago e mettere una piccola quantità di resina epossidica indurita attorno al bordo nella parte inferiore dell'ago.

Dopo alcuni minuti, applicare il secondo strato di resina epossidica fresca, coprendo la base dell'ago ed evitando il foro. Quindi, coprire il foro con resina epossidica indurita per evitare che la resina epossidica scorra all'interno degli aghi. Per generare gocce, posizionare il dispositivo in posizione verticale utilizzando un morsetto in modo tale che la punta sia rivolta verso il basso come un rubinetto della cucina.

Utilizzare una pompa a siringa o una configurazione a pressione per pompare il liquido nel dispositivo. Per fare gocce di emulsione, utilizzare un capillare quadrato lungo cinque centimetri per il liquido esterno e un capillare rotondo di un millimetro di diametro. Assicurarsi che la lunghezza del capillare rotondo sia di diversi centimetri più lunga del capillare quadrato.

Abbinare il diametro esterno del capillare rotondo alla dimensione interna del capillare quadrato per garantire che entrambi i capillari siano allineati coassialmente. Successivamente, per assemblare il dispositivo, incollare il capillare quadrato al vetrino del microscopio posizionando la punta del capillare da uno a due centimetri all'esterno dell'estremità del vetrino del microscopio e applicando un tampone di resina epossidica al centro del capillare. Attendere che la resina epossidica si polimerizzi completamente.

Quindi, introdurre il capillare rotondo nel capillare quadrato in modo tale che l'estremità del capillare rotondo sulla diapositiva sia a pochi centimetri dall'estremità del capillare quadrato. L'altra estremità del capillare rotondo che si trova all'interno del capillare quadrato dovrebbe trovarsi ad una distanza approssimativamente uguale al diametro del capillare rotondo dall'estremità del capillare quadrato. Incollare il capillare rotondo usando un dab di resina epossidica a media distanza tra l'estremità del capillare rotondo e l'inizio del capillare quadrato e attendere che la resina epossidica si polimerizzi completamente.

Per alloggiare il capillare nella base dell'ago, scavare un foro alla base del cappuccio rotondo che è la dimensione del diametro esterno del capillare. Quindi, per adattare l'altro ago all'estremità del capillare quadrato, intagliare un foro rotondo e uno quadrato alla base dell'ago per ospitare l'articolazione. Dopo il taglio, sciacquare gli aghi con acqua e lasciarli asciugare all'aria.

Quindi incollali come dimostrato in precedenza. Per costruire il dispositivo microfluidico, tagliare due piccoli pezzi di un vetrino e usando resina epossidica, incollarli a due vetrini per microscopio per tenere insieme i vetrini. Attendere che la resina epossidica si polimerizzi completamente.

Usando uno scriba di diamanti, taglia il capillare quadrato ad una lunghezza di circa quattro centimetri. Utilizzare il capillare quadrato con un lato interno che corrisponde al diametro esterno del capillare rotondo per allineare i capillari in modo coassiale. Per questo protocollo, utilizzare un capillare laterale di due millimetri.

Quindi, utilizzando una macchina tiratrice di pipette, tirare un capillare rotondo per ottenere due semi capillari con una punta sottile. Successivamente, utilizzando una micro fucina, tagliare la punta di uno dei mezzi capillari al diametro desiderato. Per utilizzare l'altra metà come capillare del collettore, tagliare la punta tirata in modo che le estremità piatte originali vengano recuperate.

Incollare il capillare quadrato alle diapositive. Non mettere il capillare al centro delle diapositive poiché le articolazioni delle diapositive non dovrebbero essere nella regione di visualizzazione. Quindi, posizionare la punta e il capillare del collettore all'interno del capillare quadrato a circa due millimetri di distanza.

Per evitare l'articolazione, posizionare le estremità sia della punta che dei capillari del collettore sullo stesso lato. Per fabbricare connessioni alle estremità aperte dei capillari, posizionare quattro aghi che coprono queste estremità e incollare gli aghi come dimostrato in precedenza. Per testare la presenza di perdite nel dispositivo, chiudere due degli aghi utilizzando un pezzo di tubo piegato tenuto da una clip legante.

Quindi, utilizzando una siringa, pompare manualmente acqua deionizzata nel dispositivo attraverso uno degli aghi utilizzando l'ultimo ago come uscita. Se non si osservano perdite, pompare l'acqua attraverso l'ago successivo ripetendo il processo per tutti e quattro gli aghi. Se viene rilevata una perdita, asciugare accuratamente il dispositivo, applicare resina epossidica e attendere un'ora prima di testare di nuovo.

Dopo aver confermato l'assenza di perdite, riempire il dispositivo con liquido sperimentale e rimuovere le bolle d'aria. Quindi collegare la siringa di fase liquida interna o dispersa all'ago uno, il liquido esterno o la fase continua all'ago due e il liquido del collettore o il controelettrodo all'ago quattro. L'ago tre è per l'uscita.

Infine, collegare l'alimentatore agli aghi che alimentano i liquidi interni e del collettore per impostare una differenza di potenziale tra la punta e il liquido del collettore. In questo studio, sono state generate circa 3,3 millimetri di gocce di olio di silicone utilizzando una punta di 580 micrometri. E sono state generate gocce di 1,75 millimetri utilizzando una punta di 86 micrometri.

Inoltre, le gocce di emulsione sono state generate utilizzando dispositivi di flusso elettroco-co nelle modalità gocciolamento, getto di cono e montatura. In questi risultati, lo stesso liquido viene utilizzato come liquido interno e collettore. Tuttavia, se l'obiettivo degli esperimenti è raccogliere queste gocce, un diverso liquido conduttore dovrebbe essere usato come collettore.

Sii paziente e attendi che la resina epossidica guarisca. Se si bagna, non si asciugherà mai e sarà necessario ricominciare l'intera procedura. È possibile generare più emulsioni utilizzando combinazioni di messa a fuoco del flusso in una serie di intrighi.

Ogni schema extra aggiungerà un guscio alla caduta del movimento. È inoltre possibile utilizzare sezioni di messa a fuoco del flusso.