1 Pa は、液滴マイクロ流体システムで実現することは困難である上径高粘度液滴を生成する位相反転共同フロー デバイスを示します。
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1 Pa は、液滴マイクロ流体システムで実現することは困難である上径高粘度液滴を生成する位相反転共同フロー デバイスを示します。
粘度の高い単分散液滴の生成液滴マイクロ流路中の挑戦をされている常に。ここでは、粘度の低い流体で均一の高粘度液滴を生成する位相反転共同フロー デバイスを示します。マイクロ流体キャピラリー デバイスより広いチューブに接続する出口と共通の共同フロー構造を持っています。低粘度流体の細長い水滴最初共同流れ構造の高粘度流体によってカプセル化されます。位相反転は後続の逆の結果、出口の先端に低粘度液滴付着によるを誘導し, 細長い低粘度液滴粘度の低い流体で接液するのに扱われます、出口を通過高粘度流体のカプセル化。結果高粘度液滴の大きさは、高粘度流体の低粘度流体の流れ率比を変更することによって調整できます。グリセリンや蜂蜜、澱粉、高分子溶液などの 11.9 Pas まで粘度高粘度液滴の生成のいくつかの典型的な例を示します。メソッドは、さまざまな材料の合成、ドラッグデリバリー、細胞アッセイ、バイオ エンジニア リング、食品などの液滴ベースのアプリケーションで使用されるかもしれない単分散高粘度液滴を生成するシンプルで簡単なアプローチを提供します。エンジニア リング。
液滴の生成はドラッグデリバリー、材料合成、3 D バイオプリンティング、細胞アッセイ、食品工学1,2,3、4などのアプリケーションのさまざまな重要な技術になって,5,6t 字路7、8、マイクロ流体デバイス共同フロー1,9、または10,11構造の流れ中心の径を生成に使用される広く。片面乳剤のしぶき。粘性の連続相の選択滴12の形成を促進し、両方連続で分散した流体の粘度は一般的液滴マイクロ130.1 Pa 以下。ただし、多くのアプリケーションで分散相があります粘度いくつかグリセロール14などの水の百倍以上ナノ粒子15、タンパク質16、またはポリマー17を含む溶液,18,19、高粘度流体の安定した政権11マイクロ流体デバイス、特に粘性η > 1 Pa·s14 の流体を滴下から直接単分散液滴を達成するために困難ですが、17,18,19。さらに、それは報告された13,18典型的なマイクロ液滴形成法が比較的低粘度で安定した滴り均一液滴を形成する適度な界面張力の流体を必要とすることをされています。政権。
粘度 0.1 Pa よりわずかに大きい分散相、典型的な t 字路、共同のフロー、またはマイクロ流体デバイスのフロー中心のしぶきの形成を容易にするいくつかのアプローチがあります: (1) 減少分散の粘度揮発性溶剤11,20; の希釈による相(2) 連続相1,11; の粘度を高めることによって分散-に連続粘度比を減少させる(3) 高分散した連続流量率比14,19を維持しながら、非常に低い値に分散相の流量を減少させます。ただし、これらのアプローチは彼らは揮発性の溶剤や連続相の消費を劇的に上げながら生産率を下げる大幅にはるかに高い粘度を持つ液体のための実用的ではありません。加えて、 η > 1 Pa·s による高粘度高分子溶液のいくつかまだを破壊しないこと液滴に17,19上記アプローチが報告されています。
容易に高粘度液滴生成システムに流体の第 3 段階を紹介するマイクロ流体デバイスのいくつかの改良設計もあります。技術革新を含める: 液滴21dipsersed 相と連続相18日の中間段階として導入、適度な粘度と不混和引率流体にジェッティング スレッドをカットする導入された気泡と2 低粘度前駆体21,22,23から高粘度液滴を生成する導入されたマイクロリアクター。ただし、1 つのより多くの液体は、プロセスに関与している、システムがより複雑になる、デバイスの通常単一エマルジョン液滴の生成の典型的なデバイスよりもはるかに狭い流領域で動作します。
Η > 1 Pa·s、表面制御位相反転方式と高粘度流体から直接水滴がされている単分散を生成するには、24を調べた。低粘度液滴の生成は高粘度液滴12のそれよりはるかに簡単、高粘度の連続相の細長い低粘度液滴がまず典型的な共同フロー構造を使用して生成されます、ため分割下流共同流れ構造の表面濡れ性の変化。位相反転が完了するようにリリースされた低粘度流体には液滴に下流の高粘度流体逆にカプセル化します。位相反転機構によると単分散高粘度液滴は共同流量装置の出口を低粘度液で湿らせたことを扱いより広いチューブ24 に接続しながら典型的な共同フロー デバイスに基づいて生成することができます。 ,25。
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1 〜 500 μ m の直径を持つ水の高粘度な液滴の生成の過程を観察するための位相反転共同流キャピラリー デバイスの製造。
注: ここで使用される正方形の外側のチューブは、高粘度液滴の生成プロセスの撮影のためです。画像を撮影する必要はありません、プロトコル手順 2 に従ってデバイスの簡易版が可能です。
2 位相反転、〜 500 μ m の直径を持つ高粘度水滴を製造する共同流れ毛管デバイスを確認します。
注: ここで作られたデバイスはプロトコル手順 1 デバイスの簡易版です。
3. [位相反転共同流キャピラリー デバイス 〜 200 μ m の直径を持つ高粘度の分散滴の生成過程を観察するため。
注: ここで作られたデバイスはプロトコル ステップ小さな水滴にする 1 のデバイスの小型版です。
4. グリセリン滴液体パラフィンの世代を観察すること
注: 図 1 b ・ D に示すように画像を撮影使用プロトコル手順 1; で作製したデバイス撮影は図 3に示すように、プロトコル手順 3 で作製したデバイスを使用します。
5. 生成および手順 2 で準備する簡便な装置と流動パラフィンでグリセリン滴を収集します。
注: これはQoの異なるフロー率比の下で生成されるグリセロール液滴の画像を取って、/Qw、および対応する測定サイズ図 2のデータ ポイントの液滴のバリエーション。
6 位相反転共同フロー装置を用いた流動パラフィンで他高粘度液滴を生成します。
注: これは、図 4の画像です。実験で使用されるすべての低粘度油相は、プロトコルの手順 4.1.2 使用と同じです。
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図 1 aに示すように、位相反転、共同の流れ構造とマイクロ流体キャピラリー デバイスが単分散水溶液の高粘度液滴を生成する設計されました。図 1、高粘度の水性相はηwの粘度、グリセリン = 1.4 Pa低粘度油相はηoの粘度のある液体パラフィン 0.029 Pa を =2 つの段階間の表面張力は γ = 27.7 mN/m。中間チューブの細長い油滴カプセル化できる制御された滴るモード9,13, グリセロールによってグリセロールの粘度は流動パラフィンとキャピラリーの数字、 Ca よりもはるかに高いので、両方の段階の低として 10-4- 10-2、どこCa = η
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位相反転共同フロー デバイスは、単分散高粘度液滴を生成するシンプルでストレート forward メソッドを提供します。このデバイスは、基本的な共同流れ構造成っているうち出口出口管に接続されている中央の管に挿入されるインナー チューブ共同流れの共通のデバイスに同じような構造です。ただし、粘性η > 1 Pa·s の高粘度液滴生成の位相反転共同フロー デバイスと共通の共同フロー デバイスの 2 つの主な違いがあります。
まず、一般的な共同フロー デバイス ストレート チューブを位相反転共同フロー デバイスで使用できますが、テーパ先端でインナー チューブが使用されます。テーパーの先端は通常は内径 = 20 μ m、外径 30 μ m1,8を = ピペット引き手はテーパーの先端に通常必要。位相反転共同フロー デバイスのラウンド ガラス チューブ内径 = 100-200 μ m はテーパーされているなしで直接使用できます。
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著者が明らかに何もありません。
この作品は、中国の国家自然科学基金 (51420105006, 51322501 番) によって支えられました。ダニエルは、高粘度のアイデアの彼の役に立つ議論を感謝いたします。
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| VitroTubes ガラス管 | VitroCom | 8240 | Square - ミニチュア中空ガラス管、内径=0.4mm、外径=0.8mm |
| VitroTubes ガラス管 | VitroCom | CV2033 | 丸型 - ミニチュア中空ガラス管、内径=0.2mm、外径=0.33mm |
| VitroTubes ガラス管 | VitroCom | CV1017 | 丸型 - ミニチュア中空ガラス管、内径=0.1mm、外径=0.17mm |
| VitroTubes ガラス管 | VitroCom | Q14606 | 正方形 - ミニチュア中空ガラス管、ID = 1.05mm + 0.1 / -0、OD = 1.5mm |
| 標準ガラス毛細血管 | WPI | 1B100-6 | ラウンド - ガラス管、ID = 0.58mm、OD = 1.00mm |
| グリセロール | Sinopharm化学試薬北京 | 10010618 | |
| パラフィン液体 | Sinopharm化学試薬 | 30139828 | |
| ポリ(ビニルアルコール)、PVA-124 | Sinopharm 化学試薬北京 | 30153084 | |
| スパン 80 | Sigma-Aldrich | 85548 | |
| デンプン | Sigma-Aldrich | S9765 | |
| トリクロロ(オクタデシル)シラン | Sigma-Aldrich | 104817 | |
| Toluidine Blue O | Sigma-Aldrich | T3260 | |
| ハニー | 貞淑な木の蜂蜜、共通スーパーマーケット | ||
| DEVCON 5 Minute Epoxy ITW | エポキシ接着剤 | ||
| 鈍い先端ステンレス鋼ディスペンシングニードル(ルアーロック) | 蘇州蘭伯針、中国 | LTA820050 | 20G x 1/2" |
| タングステン/カーバイドスクライバー | ウルマン | 1830 | ガラス管の切断用 |
| 顕微鏡スライド | セイル ブランド | 7101 | 76.2 mm x 25.4 mm、厚さ 1 - 1.2 mm |
| ポリエチレンチューブ | 科学商品 | BB31695-PE/5 | I.D. = 0.86 mm、O.D. = 1.32 mm |
| シリンジポンプ | ロングポンプ、中国 | LSP01-1A | 実験に必要なポンプ3 |
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