위상 반전 공동 흐름 구조와 미세 모 세관 장치를 사용 하 여 조작 높은 점도 방울

이 절차의 전반적인 목표는 간단한 공동 흐름 미세유체 장치에서 상 반전을 통해 점도가 1파스칼초 이상이고 저점도 연속상을 가진 단분산된 고점도 액적을 생성하는 것입니다. 이 방법은 고글리세롤 폴리머 용액 및 나노 입자 현탁액과 같은 본질적으로 고점도 유체의 조작에 대한 액적 미세유체 분야의 주요 문제를 해결할 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 초기에 고점도 액적보다 형성 및 제어가 더 쉬운 저점도 액적을 생성한다는 것입니다.

고점도 액적을 생성하기 위한 후속 위상 버전은 저점도 액적이 공동 흐름 구조의 출구에서 흐를 때 유도됩니다. 절차를 시연하는 것은 칭화대학교 대학원생인 Mr.Zhongnan Li입니다. 장치 준비를 시작하려면 텅스텐 카바이드 스크라이버를 사용하여 내부 및 외부 직경이 각각 580 마이크로 미터와 1 밀리미터 인 원형 유리관의 3 센티미터 길이를 자릅니다.

이것은 장치의 중간 튜브를 형성합니다. 장치의 내부 튜브를 만들려면 내부 및 외부 직경이 각각 200 및 330 마이크로 미터 인 원형 유리관의 2cm 길이를 자릅니다. 1.5ml 원심분리기 튜브에 ODTS 1ml를 넣습니다.

중간 튜브의 한쪽 끝을 ODTS에 10초 동안 담급니다. 그런 다음 튜브가 마를 때까지 처리되지 않은 끝에서 질소 가스로 튜브를 세척합니다. 그런 다음 날을 사용하여 0.5mm x 0.5mm 노치를 자릅니다.

20 게이지 반 인치 뭉툭한 바늘의 플라스틱 Luer 허브 가장자리에서 두 번째 바늘의 허브에서 0.5mm x 0.5mm 노치와 1mm x 1mm 노치를 서로 직접 마주 보고 자릅니다. 그런 다음 중간 튜브를 표준 유리 현미경 슬라이드에 세로로 놓고 소수성 ODTS 코팅 끝이 슬라이드의 좁은 끝을 통과하여 약 1cm 연장되도록 합니다. 내부 튜브를 중간 튜브의 처리되지 않은 끝 부분에 삽입하고 내부 튜브의 약 1cm를 중간 튜브 바깥쪽에 남겨 둡니다.

에폭시를 사용하여 슬라이드의 중심선을 따라 튜브를 제자리에 고정합니다. 더 나은 성능을 위해 내부 튜브의 위치를 중간 튜브에 대략적으로 집중되도록 조정하십시오. 에폭시가 굳으면 튜브가 노치에 맞도록 단일 노치가 있는 바늘을 내부 튜브 끝에 놓습니다.

바늘을 에폭시로 제자리에 고정하여 저점도 오일 주입구를 형성합니다. 그런 다음 내부 튜브와 중간 튜브 사이의 접합부 위에 이중 노치 바늘을 고정하여 고점도 수용액 입구를 형성합니다. 에폭시를 사용하여 바늘 허브를 튜브 주위와 유리 기판에 밀봉합니다.

고점도 입구 바늘이 기판에 단단히 고정되도록 하려면 중간 튜브를 큰 노치에 끼우고 내부 튜브를 작은 노치에 맞춥니다. 에폭시가 건조된 후 중간 튜브의 소수성 끝 부분에 내경이 20mm인 0.86mm 길이의 폴리에틸렌 튜브를 끼워 장치를 완성합니다. 이 과정을 시작하려면 파란색 염료로 착색된 글리세롤 0.8ml를 1ml 주사기에 넣습니다.

0.8ml의 가벼운 파라핀 오일을 두 번째 1ml 주사기에 넣습니다. 글리세롤 주사기를 내경이 0.86mm인 폴리에틸렌 튜브를 통해 장치의 고점도 수용액 주입구에 연결합니다. 액체 파라핀 주사기를 저점도 오일 주입구에 연결합니다.

두 주사기를 주사기 펌프에 장착합니다. 그런 다음 두 손가락 클램프와 실험실 스탠드를 사용하여 35mm 페트리 접시 위에 장치를 수직으로 고정합니다. 배출 튜브의 끝이 접시 바닥에서 약 2mm 위에 오도록 장치 위치를 조정합니다.

장치 배출구가 잠길 수 있도록 페트리 접시에 액체 파라핀을 충분히 붓습니다. 두 번째 35mm 페트리 접시에 동일한 양의 액체 파라핀을 추가합니다. 글리세롤 주사기 펌프 유량을 분당 2마이크로리터로 설정합니다.

액체 파라핀 주사기 펌프 유량을 분당 6마이크로리터로 설정합니다. 두 펌프를 모두 실행하여 글리세롤 방울 생성을 시작합니다. 원하는 경우 카메라로 액적 생성을 모니터링합니다.

글리세롤과 액체 파라핀 흐름이 균일한 글리세롤 방울을 형성할 수 있을 만큼 충분히 안정화될 때까지 약 1분 정도 기다립니다. 그런 다음 장치 배출구 아래의 페트리 접시를 두 번째 액체 파라핀으로 채워진 접시로 교환하여 균일한 물방울을 수집합니다. 단분산 글리세롤 방울은 직경이 200 또는 500 마이크로미터인 중간 튜브가 있는 상 반전 공동 흐름 장치에 의해 생성되었습니다.

단분산 액적은 꿀, 전분 용액 및 폴리비닐 알코올 용액을 포함한 다른 고점도 유체에서도 생성되었습니다. 오일과 글리세롤 유속이 각각 분당 30 및 10 마이크로 리터 인 500 마이크로 미터 장치에서 생성 된 글리세롤 방울의 평균 직경은 521 마이크로 미터였습니다. 동일한 유속에서 200마이크로미터 장치에 의해 생성된 글리세롤 방울의 평균 직경은 212마이크로미터였습니다.

글리세롤 방울의 크기는 글리세롤 유속에 대한 오일 유속의 비율의 변화에 따라 변하는 것으로 밝혀졌습니다. 글리세롤 유속을 일정하게 유지하면서 오일 유속을 증가시키면 입자 크기가 감소합니다. 이 비디오를 시청한 후에는 상-반전 공동 흐름 장치를 사용하여 단분산된 고점도 액적을 만드는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.

일반적인 co-flow 장치와 달리, 위상 반전 co-flow 장치를 만들기 위해 내부 유리 모세관을 날카로운 팁으로 테이퍼할 필요가 없습니다. 위상 반전 공동 흐름 장치는 최대 12파스칼 초의 동적 점도를 가진 고점도 액적을 생성하는 데 사용할 수 있습니다. 이 기술을 숙달하면 제대로 수행하면 30분 안에 완료할 수 있습니다.