Name: 반복된 단계 전환 시 부드러운 물질의 유 변 학적 특성을 결정 하는 마이크로 및 Microrheology 결합 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-04-19T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 38 s
Description: 배우세요 마이크로유체 장치를 이용해 연속적인 상전이를 유도하고 다중 입자 추적 미점성 측정법으로 부드러운 물질의 점성 특성 변화를 실시간으로 분석하는 방법을. 이 기법은 상전이가 물성에 미치는 영향을 정량화하는 데 활용됩니다.

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이 작품에 대 한 자금는 프록터 & 갬블와 미국 화학 사회 석유 연구 기금 (54462-DNI7)에 의해 제공 했다. 승인의이 연구의 부분 지원에 대 한 미국 화학 사회 석유 연구 기금 기부자에 게 이루어집니다. 저자 유용한 토론에 대 한 박사 마르코 Caggioni를 인정 하 고 싶습니다.

1입니다. 미세 소자의 제작
<ol><li>미세 스탬프 제조입니다. 참고:이 단계는 휘발성 물질의 사용을 요구 하 고 화학 증기 두건에서 이루어져야 한다.<ol>
<li>유리 슬라이드 (75 × 50 m m), 채널 컬러 화이트와 같은 크기와 부정적인 인쇄 디자인을 사용 하 고 백그라운드 컬러 블랙 ( 그림 1참조). 1200 dpi의 해상도 가진 명확한 아세테이트 시트 (투명도)에이 디자인을 인쇄 합니다.</li>
		<li>어두운 부분의 투명도 여전히 통해 빛을 허용 한다, 몇몇 원판을 레이어 하 고 더블 양면된 테이프를 사용 하 여 준수.</li>
		<li>강도 높은 자외선 (UV) 광원 켜고 일정 출력 (약 30 분)까지 따뜻하게 수 있습니다. 참고: 고 강도 UV 광원을 사용 하 여 UV 보호 안경 착용 되어야 한다.</li>
		<li>채우기 3 150 mL 접시 아세톤, 에탄올과 증류수.</li>
		<li>빛 고 출력 UV 원본에 가까운 하지만 직접 자외선 아래 평평한 표면에 빈 투명도 놓습니다. 이 미세 스탬프를 조작 하는 자료를 제공할 것입니다.</li>
		<li>75 × 50 m m 유리 슬라이드 개요 사각형의 모서리에는 영구 마커 및 장소 4 유리 스페이서 (약 30 × 30 × 1 mm)를 사용 하 여 빈 투명도의 중심에서 모서리를 설명 합니다.</li>
		<li>부 어 약 5 mL는 스페이서의 중심에서 UV 경화 thiol: 한 수 지의 다음 신중 하 게 배치 1 m m 유리 슬라이드 유리 스페이서에 x 50 x 75는 접착제 없는 기포를 유리 슬라이드에 의해 완전히 덮여 있다.</li>
		<li>유리 슬라이드 위에 인쇄 된 네거티브와 투명도 배치 하 고 위의 모든 구성 요소를 이동 (맨 아래에서: 투명성, 유리 스페이서 및 UV 접착제, 유리 슬라이드, 그리고 부정적인 인쇄 투명도 빈) 빈 투명도 신중 하 게 드래그 하 여 아래는 UV 빛 소스입니다.</li>
		<li>자외선 수 지 및 치료에 부정적인 통해 빛 날 수 있습니다. 치료 시간 변경 채널의 높이를 조정할 수 있습니다. 45 s 치료 시간 결과 채널 높이 1mm, 우리의 광원을 사용 하 여.</li>
		<li>UV 소스에서 구성 요소를 이동 하 고 음수 인쇄 된 투명 유리 슬라이드를 제거. 지금 미세 우표로 조작 UV 접착제로 유리 슬라이드를 지칭 합니다.</li>
		<li>투명성과 유리 스페이서를 삭제 합니다.</li>
		<li>아세톤 목욕, 에탄올 목욕 뒤에 미세 스탬프를 찍어. 이 단계를 두 번 반복 합니다. 아세톤 10 보다 큰에 대 한 스탬프에 아세톤을 두지 않는다 그래서 UV 접착제를 떨어뜨릴 것입니다 s.</li>
		<li>스탬프를 잡고, 잠수함 물에 스탬프 하 고 면봉을 사용 하 여 unreacted 수 지의 나머지를 제거. 직접 닦지 마십시오 치료 부분, 그것은 거친 채널을 만들 것입니다.
</li>
		<li>종이 타월에 스탬프를 놓고 완전 경화 되도록 적어도 30 분 동안 UV 소스를 반환 합니다.</li>
	</ol></li>
	<li>입니다 (PDMS) 성형
	<ol>
<li>PDMS 기지의 70 g 분명 컵에 부 어 하 고 1시 10분의 무게 비에 기지를 상호 에이전트를 추가 기지로 crosslinker. 이들은 제조업체에서 권장 하는 비율입니다. 유리 용기를 사용 하지 않습니다.
</li>
		<li>믹스는 cross-linker 및 금속 교 반기;와 철저 하 게 기본 혼합물은 탁 봉된 공기 방울 때문에 일단 제대로 혼합 이어야 한다.</li>
		<li>PDMS를 진공 오븐 및 풀 진공으로 혼합된 PDMS 위에 놓습니다. 솔루션은 컵에서 오버플로 다음 오버플로 그 치면 후 진공을 재개 하기 시작 하는 경우 진공을 해제 합니다. 진공 오븐에서 총 압력 진공만 생성 과정을 속도 중요 하지 않습니다. 모든 거품 혼합물 (약 60 분)에서 대피 되는 때까지 챔버에 남겨 주세요.</li>
		<li>장소는 빈 150 m m 직경 플라스틱 페 트리 접시에에서 미세 스탬프 다음 천천히 부 어는 PDMS 페 트리 접시에 완전히 미세 스탬프를 취재. PDMS에 개혁 하는 거품을 최소화 하기 위해 페 트리 접시의 표면 가까이 하 거 라.</li>
		<li>페 트리 접시를 커버 하 고 치료 하는 55 ° C 오븐 하룻밤에. 일단 완전히 치료, 칼을 사용 하 여 패턴화 된 PDMS를 잘라 하 고 스탬프에서 제거 합니다. 용 분 지 (프로토콜 단계 1.6.3) 및 PDMS stoppers (프로토콜 단계 2.2.1.1) 건설에 대 한 초과 PDMS를 유지 합니다.</li>
		<li>다음 위치에 구멍을 잘라 0.5 m m 생 검 펀치를 사용 하 여: 하나에 60 ° 떨어져, 대칭으로 배치 샘플 실에서 6 및 샘플 챔버의 중앙에 한 채널의 가장자리 근처에 흡입 챔버 각 모서리에 하나씩. 되도록 구멍을 대칭으로 배치 샘플 챔버 아래에 한 장의 종이에 패턴을 인쇄 합니다. PDMS 분명 있기 때문에, 구멍 배치 필요로 하는 곳을 쉽게 볼 수 있습니다.</li>
	</ol></li>
	<li>미세 장치에 유리 벽을 만들 sol 젤 솔루션의 준비
	<ol>
<li>100 mL 병에 90% 에탄올, pH 4 (0.0001 M)의 25 mL의 25 mL를 추가 염 산 솔루션, 98 %tetraethoxysilane 25 mL 및 98 %methyltriethoxysilane 25 mL. 지금은 전자 레인지에 preconverted 액체 라고 100 mL 해결책 하룻밤 10 초 후 80 ° C에서 발견 하는 장소.</li>
	</ol></li>
	<li>장치 조립
	<ol>
<li>모두는 패턴화 된 PDMS 놓고는 75 × 50 × 0.10 m m 유리 슬라이드는 플라즈마에 청소기와 off 위치에 3 방향 밸브를 설정 합니다.</li>
		<li>진공 펌프를 켜고 챔버 대피 1 분을 기다립니다.</li>
		<li>3-방향 밸브 흐름 컨트롤러 위치 하 고 5 초 동안 equilibrate 챔버를 넣어. 흐름 컨트롤러 위치는 낮은 압력 챔버를 지키려고 청소기, 플라즈마를 낮은 만큼 입력 하는 방법에 공기의 작은 유량을 수 있습니다. 40 초 동안 보통 무선 주파수 (RF) 스위치를 켭니다 다음 RF 스위치 및 진공 펌프.</li>
		<li>3-방향 밸브 챔버 대기 조건에 반환에 열려있는 위치에 배치 합니다. 패턴화 된 PDMS와 유리 슬라이드를 제거 합니다.</li>
		<li>조심 스럽게 서로 접촉 하 여 두 개의 서피스를 넣어 유리 슬라이드에 패턴화 된 PDMS를 준수 합니다.</li>
		<li>패턴화 된 PDMS와 낮은 강도 UV 빛에서 5 분에 대 한 치료 솔 기를 UV 경화 수 지를 적용 합니다.</li>
	</ol></li>
	<li>유리의 제조에서 미세 채널 벽. 참고:이 단계 플라즈마 치료 중 발생 하는 PDMS 표면 변화에 의존으로 플라즈마 처리, 30 분 이내에 완료 되어야 합니다. 층의 두께 약 5-10 µ m 될 것입니다. 이 단계는 휘발성 물질의 사용을 요구 하 고 화학 증기 두건에서 이루어져야 한다.<ol>
<li>100 ° C로 열판을 설정 하 고 18 게이지 바늘과 투명 열가 소성 관 대략 30의 cm 길이 함께 4 개의 주사기 (3 30 mL 및 1 개의 3 mL)를 준비.</li>
		<li>에탄올, 클로 프롬 그리고 공기로 각각 3 30 mL 주사기를 채우십시오. Preconverted 액체 (프로토콜 단계 1.3.1.)에서 한 3 mL 주사기를 채우십시오</li>
		<li>분명 열가 소성 튜브 각 한 구석에 구멍을 제외 하 고 패턴화 된 PDMS에 구멍의 스테인레스 스틸 커넥터를 사용 하 여 삽입 합니다. 다른 모든 콘센트 될 것입니다 하는 동안이 구멍 입구로 사용 됩니다.</li>
		<li>주사기에서 preconverted 액체와 미세 장치를 채우기 다음 하단 유리 핫 플레이트의 표면에 닿아 미세 장치 100 ° C 뜨거운 접시에 배치 합니다.</li>
		<li>10 초 동안 미세 장치를 통해 preconverted 액체의 3 mL을 흐름. 유리 벽의 두께 preconverted 액체의 흐름 율을 변경 하 여 조정 됩니다.</li>
		<li>열판에서 미세 장치를 제거 합니다. 공기 주사기 preconverted 솔루션 주사기를 장착 하 고 어떤 과잉 preconverted 액체를 밖으로 밀어.</li>
		<li>클로 프롬 주사기 공기 주사기를 장착 하 고 미세 장치를 통해 클로 프롬의 15 mL를 천천히 흐름. 에탄올 주사기와 클로 프롬 주사기를 장착 하 고 미세 장치를 통해 에탄올 30 mL를 천천히 흐름. 이 단계는 약 1 분 각 소요 됩니다.</li>
		<li>건조까지 공기 흐름과 주사기 공기 미세 장치를 통해 에탄올 주사기를 바꿉니다.</li>
	</ol></li>
	<li>유리 지원 및 용 매 분 지의 적용
	<ol>
<li>75 × 10 × 1 mm를 잘라 75 × 25 × 1에서에서 유리의 스트립 mm 슬라이드 유리.</li>
		<li>유리 스트립에 UV 경화 수 지를 적용 합니다. 장소 PDMS 면 스트립에 미세 장치. 5 분 동안 낮은 강도 UV 광원 아래 이동 합니다.</li>
		<li>30 × 30 mm PDMS의 정사각형을 잘라. 10 m m 샘플 챔버를 충당 하기 위해 충분히 큰 구멍을 뚫고 생 검 펀치를 사용 하 여.</li>
		<li>PDMS 광장 및 미세 장치는 플라즈마에 청소기, 다음 off 위치에 3 방향 밸브를 넣어 놓고 진공 펌프에 설정 합니다.</li>
		<li>실로 대피 1 분 수 있습니다. 3-방향 밸브 흐름 컨트롤러 위치에 넣어 버리고 5 초 동안 equilibrate 챔버.</li>
		<li>40 초 동안 보통 RF 스위치를 켭니다 다음 RF 스위치 및 진공 펌프.</li>
		<li>3-방향 밸브 챔버 대기 조건에 반환에 열려있는 위치에 배치 합니다.</li>
		<li>플라즈마 챔버에서 용 매와 미세 장치를 제거 하 고 표면에 연락 하 여 준수. 시료 챔버 용 매 분 지 놓고 해야 합니다.</li>
	</ol></li>
</ol>2. μ2유동성 절차
<ol><li>
소프트 문제 샘플의 준비
	<ol>
<li>세척 프로브 입자<ol>
<li>Microcentrifuge 관 10:1 프로브를 물의 비율으로 물과 0.5 µ m 프로브를 플라스틱. 믹스 철저 하 게 피 펫 혼합 사용 하 여 다음 장소 microcentrifuge 튜브는 microcentrifuge 및 스핀 4600 x g에서 10 분. 참고:이 작업에 사용 되는 프로브 솔루션 2.6% 고체/볼륨의 초기 농도로 물에 일시 중단 된 수신 되 고 샘플에 사용 되는 프로브의 최종 농도 0.1% 고체/볼륨.</li>
			<li>Microcentrifuge 튜브 제거는 상쾌한 밖으로 피 펫. 디 물에는 상쾌한을 바꿉니다. 총 세 번의 원심 분리를 반복 합니다.</li>
			<li>Microcentrifuge 튜브는 sonicator에 배치 하 고 어떤 집계 제거 하려면 15 분 동안 낮은에 sonicate.</li>
		</ol>
</li>
		<li>프로브를 결합 하 고 부드러운 문제. 참고:이 절차에 대 한 콜 로이드 젤 부드러운 문제 샘플으로 사용 되었다.<ol>
<li>75 × 50 m m 유리 슬라이드, 1 mL의 시료를 측정 합니다. 샘플의 센터에 프로브 솔루션의 40 µ L 플라스틱.</li>
			<li>부드럽게 완전히 결합 때까지 금속 주걱으로 샘플을 접어. Microcentrifuge 튜브와 15 2340 x g에서 원심 분리기 샘플을 특 종 봉된 공기를 제거 하는 s.</li>
			<li>채우기 1 mL 주사기는 18 게이지 바늘와 프로브/HCO 혼합물과 투명 열가 소성 튜브 장착.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>
유체 교환에 의해 유도 된 연속 상전이
	<ol>
<li>미세 소자를 작성<ol>
<li>PDMS stoppers을 만들려면 PDMS의 5mm 평방 섹션을 잘라 프로토콜 단계 1.2.5에서 초과 PDMS를 사용 하 여. 0.5 m m 직경 생 검 펀치를 사용 하 여 잘라 구멍 중간 PDMS 스 토퍼. 0.5 m m 직경 구멍에 스테인레스 스틸 커넥터를 삽입 합니다.</li>
			<li>3 코너 입구 채널 및 흡입 챔버 출구 채널의 열가 소성 튜브를 연결 합니다. 완전히 물 장치에 연결 된 주사기를 사용 하 여 장치를 작성. 샘플 챔버 또는 미세 채널 없는 거품 확인. PDMS stoppers와 나머지 코너 구멍을 차단.</li>
			<li>용 매 분 지 단계 2.2.1.2;에서 부분적으로 채워져야 가득 하지 물으로 용 매 물 동 이를 채우십시오.</li>
			<li>프로토콜 단계 2.1.2.3에서에서 주사기를 사용 하 여, 약 2 µ L/s, 샘플 챔버에 센터 채널을 통해 샘플/프로브 혼합물의 10 µ L를 주입 다음 PDMS 스 토퍼를 사용 하 여 샘플 실에서 센터 채널을 차단 합니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Microrheological 데이터 수집<ol>
<li>설정 오류를 추적 하는 정적 및 동적 입자를 최소화 하기 위해 최적화 된 그 카메라 설정을 다음 전환 63 × 물 침수 목표 하 고 플라스틱 렌즈에 물 한 방울.</li>
			<li>현미경 단계에 미세 장치를 놓고 때까지 샘플에 초점을 맞춘 목표를 인상 합니다.</li>
			<li>단계 변경의 총 길이 대 한 적절 한 시간 간격에는 프로브 브라운 모션의 동영상 인계. 겔 화, 조사 운동 완전히 중지 되었습니다 때까지 동영상을 복용 계속. 참고: 10 분 마다 데이터를 수집합니다. 만약 우리가 저하 실험을 시작, 프로브는 완전히 확산 될 때까지 데이터는 수집 됩니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>시료 챔버 (중력 흐름, 높은 밀도 체액과 낮은 밀도 체액의 교환)에 체액을 교환<ol>
<li>현미경 단계에서 미세 장치를 제거 합니다.</li>
			<li>전송 피 펫을 사용 하 여 용 매 분 지에서 물 흡입 한 다음 용 매 분 지에 높은 밀도의 4 mL를 플라스틱.</li>
			<li>2.2.2.3 단계로 반복을 현미경 단계 미세 장치</li>
		</ol>
</li>
		<li>시료 챔버 (흡입 흐름, 낮은 밀도 체액과 높은 밀도 체액의 교환)에 체액을 교환<ol>
<li>현미경 단계에서 미세 장치를 제거 하 고 흡입 챔버에서 PDMS 스 토퍼를 제거 합니다.</li>
			<li>18 게이지 바늘 및 흡입 챔버로 명확한 열가 소성 튜브 주사기를 삽입 하 고 주사기 주사기 펌프까지 연결. 1 mL/min에서 당겨 주사기 펌프를 설정 합니다.</li>
			<li>용 매 분 지에서 초과 고 에이전트를 제거 하 고 용 매 분 지를 작성 하 고 린스 액체 밖으로 suctioning 여 세 번 물으로 씻어.</li>
			<li>1 분 동안 물 용 매 분 지를 추가 하는 동안 주사기 펌프는 시작 흡입 하지 마십시오 빈 용 매 분 지 완전히,이 샘플 챔버에 공기를 끌어 것입니다.
</li>
			<li>미세 장치에서 주사기를 제거 하 고 흡입 챔버에 PDMS 스 토퍼를 교체.</li>
			<li>현미경 단계를 미세 장치를 반환 하 고 샘플을 채 취하고 계속</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>샘플을 채 취하고 정기적으로 저하/겔 화 하는 동안 때까지 원하는 횟수의 완료 또는 측정에 대 한 부족 한 프로브 사이클 계속 합니다.</li>
</ol>

<ol><li>Mitchell, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidics-downsizing+large-scale+biology%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Biotech%22%5BJournal%5D)">Microfluidics-downsizing large-scale biology.</a> Nat. Biotech. 19, 717-721 (2001).</li>
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</ol>

이 작품에 대 한 아무 공개 있다.

다음 문서화 미세 가공 기술29에 의해 2 층 미세 장치 (그림 1)를 쉽게 할 수 있다. 유리 지원 프로브 움직임에 진동 효과 감소 장치 아래쪽에 추가 됩니다. 유리 슬라이드는 현미경 목표의 작동 거리를 수용 하기 위해 매우 얇은 (0.10 m m) 이다. 이렇게 장치를 건물 및 고속 카메라 측정 다음 샘플 환경에서 작은 진동에 취약 하면. 유리 지원 성공적으로 이러한 외부 자극을 부정할. 짧은 작업 거리 목표는 정확한 MPT 데이터 수집 선택: 입자 및 2D 평면에 있지 않은 입자 이미징 피하려고 제한 작동 거리 (2) (1) 적어도 4 픽셀.
그림 1-c,이 장치의 디자인 마이크로와 microrheology을 결합 하는 이전 조사를 기반으로 합니다. 슐츠와 Furst 우리의 작품에 사용 되는 동일...

상전이에 부드러운 소재1,2,3의 처리 및 최종 안정성에 의미 있는 비 계 구조를 변경할 수 있습니다. 동적 상전이 동안 부드러운 재료의 특성 구조 진화 및 평형 구조와 유 변 학적 특성 사이의 관계에 대 한 필수 정보를 제공합니다. 예를 들어 많은 홈 케어 제품 소비자 사용 중 위상 변화를 필요합니다. 또한, 제조, 처리 단계, 희석을 포함 하 여 및 혼합, 수가 르 친다 전단을 유 변 학적 특성 및 제품의 최종 미세. 위상 변화를 통해 유 변 학적 특성을 이해 하면 정상적으로 수행 하는 제품. 또한, 힘 제조 시 재료의 시작 유동성을 변경, 상전이 예상치 못한 및 원치 않는 결과 의도 된 기능 및 효과 변경 얻을 수 있습니다. 자료 관련된 콜 로이드 나 고분자의 솔루션에서 샘플에 걸친 젤 네트워크를 전환 하는 지점으로 정의 된 중요 한 겔 화 시점에서 소재 속성 변경 과감 하 게 약간의 변경 협회. 젤 중요 한 시점에서 구조에 어떤 수정 최종 제품4에 영향을 줄 수 있습니다. 이러한 동적 전환 동안 부드러운 소재 약한 기계적 성질 있고 측정 소음 제한5,,67고아 한 실험 기법을 사용 하는 측정 될 수 있습니다. Microrheology, 낮은 계수 범위에서 구분 등이, 기법에 대 한 계정에 (10-3 -4 Pa), 동적 진화 동안 약한 초기 젤을 특성화 하는 데 사용 됩니다. 일부 자료 변화를 도전 특성화, 동안 물자 또는 액체의 양도 구조 하 고, 궁극적으로, 최종 물성에 영향을 미칠 수 있는 외부 세력으로 인해 미세에 따르게 됩니다. 재료 미세 변경 않으려면 우리 전단 최소화 하면서 샘플 주위 환경 유체를 교환할 수 있는 미세 장치를 개발 했습니다. 여 교환 유체 환경, 유 변 학적 특성 및 미세 조직 변화 상전이 전단에서 최소한의 기여와 함께 하는 동안 측정 된다. 장치는 μ2유동성 이라는 기법에서 microrheology (MPT)을 추적 하는 여러 개의 입자와 결합 됩니다. 이 기술은 외부 원동력에 대 한 응답에서 젤의 연속 단계 변경 시 소재 속성을 계량 하는 데 사용 됩니다. 기술은 섬유 콜 로이드 젤, 수 소화 된 아주까리 기름 (HCO)9,,1011를 사용 하 여 그림 것입니다.
젤 건설 기계 협회와 분리 그들의 샘플 환경12,13,,1415때문에 변화를 받을 수 있습니다. 겔 화와 저하에 대 한 원동력 물자 특정 고 관심의 각 소재에 맞게 조정 해야 합니다. μ2유동성 젤 시스템 콜 로이드 및 고분자 네트워크를 포함 하 여 외부 자극에 응답 하는 특성을 사용할 수 있습니다. PH, 삼 투 압 또는 소금 농도 변경 소재 미세 조직에 변화를 일으킬 수 있는 힘을 운전의 예입니다. 예를 들어 HCO는 삼투성 압력 기울기를 만들어 제어 상전이 겪 습. 때 집중된 HCO 젤 샘플 (4 wt %HCO)은 물에 잠긴, 저하를 일으키는 콜 로이드 입자 사이의 매력적인 세력 약화. 또는 때 HCO의 묽 게 한 해결책 (0.125 wt %HCO) 친수성 소재 (고 에이전트 라고 하며 주로 글 리세 린과 계면 활성 제)와 접촉, 매력적인 반환, 겔 화를 일으키는. 이 젤 시스템 단일 샘플9,10연속 상전이 측정 하기 위한 도구로 서 소자의 동작을 표시 하려면 사용 됩니다. 동적 전환 및 중요 한 상전이에 섬세 한 초기 젤 구조 중이 젤 건설 기계 특성, 우리는 높은 spatio 시간적 해상도와 이러한 자료의 특성을 MPT를 사용 합니다.
Microrheology 젤 속성 및 구조, 부드러운 소재, 콜 로이드 및 고분자 젤5,6,,916등의 중요 한 전환에 특히 결정 하는 데 사용 됩니다. MPT 형광 프로브 입자의 브라운 모션 내에 포함 된 샘플 기록 비디오 현미경을 사용 하는 수동 microrheological 기술입니다. 동영상 내내 입자 위치를 정확 하 게 1/10일 사용 하 여 픽셀의 고전적인 알고리즘17,18추적 내에서 결정. 앙상블 평균 변위 의미-제곱 (MSD, (Δr2(t)))이 입자 궤도에서 계산 됩니다. MSD 일반화 스톡-아인슈타인 관계17,19,20,21,22를 사용 하 여 크 리프 준수 등 물성에 관련 23. 재료의 상태, α, 지연 시간의 기능으로 MSD 곡선의 로그 기울기를 계산 하 여 결정
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57429/57429eq1.jpg">
여기서 t 는 지연 시간, 그리고 중요 한 휴식 지 수, n에 그것을 비교 하는 것입니다. n 시간 치료 중첩, MPT 데이터를 분석 하 라 센 및 Furst6수정 된 문서화 기법을 사용 하 여 결정 됩니다. 비교 하 여 n α의 자료의 상태는 양적 결정. 때 α > n 자료는 솔 때 α < n 재료는 젤 이다. 이전 작업은 microrheology를 사용 하 여 중요 한 휴식 지 수9를 결정 하는 HCO 시스템을 특징 이다. 이 정보를 사용 하 여, 우리는 정확 하 게 때 자료 전환 젤에서 한 솔 실험 중을 결정 합니다. 또한, 비 가우시안 매개 변수, αNG, 시스템의 구조상이 성분의 범위를 결정 하기 위해 계산할 수 있다
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57429/57429eq2.jpg">
여기서 Δx(t)는 x 방향으로 1 차원 입자 운동입니다. MPT 사용 하 여, 우리는 단일 위상 전환 특징 수 있습니다 하지만 미세 장치에 MPT와 자료를 특성화 하 여 우리 주변 유체 환경을 조작 하 고 단일 젤 샘플에 여러 상전이의 데이터를 수집할 수 있습니다.
이 미세 장치는 조사 단계 변경 주변 유체 환경에 변화에 대응 하는 단일 젤 샘플의 중요 한 전환 하도록 설계 되었습니다. 장치 때 젤 또는 솔 상태에서 잠금 전단 최소화 하면서 상전이 유도 하기 위해 샘플 샘플을 포위 하는 액체를 교환 합니다. 용 매 분 지 6 개 대칭 간격된 입구 채널에 의해 연결 되는 샘플 챔버의 바로 위에 위치 해 있습니다. 이 대칭 샘플 챔버에 액체 용 매 분 지에서의 교환 장소에 잠금 샘플 주위 동등한 압력을 생성 하는 동안 수 있습니다. 단일 입자와 DNA 트랩,이 기법을 사용 하는 여러 연구 왔지만이 작품 샘플을 약 10 µ L24,,2526을 단일 분자에서 볼륨을 조절. 이 독특한 디자인은 또한 상전이 동안 실시간 microrheological 특성을 수 있습니다.
μ2유동성 많은 소프트 문제 시스템에 적용 되는 강력한 기술입니다. 이 문서에서 설명 하는 기술은 콜 로이드 젤을 위해 설계 되었습니다 하지만 폴리머 또는 micellar 솔루션 같은 다른 물자에 쉽게 적응 시킬 수 있다. 이 기술에 우리 뿐 아니라 상전이 미치는 평형 물성 결정 하지만 또한 다른 처리 단계 수 최종 비 계 구조와 재료의 유 변 학적 진화에 대 한 효과 지속 하 고 속성입니다.

<table><tbody><tr><td>150 x 15mm 페트리 접시</td><td>Corning, Inc.</td><td></td><td></td>351058</tr><tr><td>75 x 50 x 0.15 mm 유리 슬라이드</td><td>Fisher Scientific</td><td>맞춤형</td><td></td></tr><tr><td>75 x 50 x 1.0 mm 유리 슬라이드</td><td>Fisher Scientific</td><td>12-550-C</td><td></td></tr><tr><td>75 x 25 x 1.0 mm 유리 슬라이드</td><td>Fisher Scientific</td><td>12-550-A3</td><td></td></tr><tr><td>22 x 22 유리 커버 슬립</td><td>Fisher Scientific</td><td>12-542-B</td><td></td></tr><tr><td>아세톤, 99.5%</td><td>VWR 분석</td><td>67-64-1</td><td></td></tr><tr><td>저강도 UV 소스</td><td>UVP</td><td>UVL-56</td><td></td></tr><tr><td>클로로포름, 99.9%</td><td>Fisher Chemical</td><td>C298-500</td><td></td></tr><tr><td>면봉</td><td>Q-팁</td><td>83289205</td><td></td></tr><tr><td>에탄올, 90%</td><td>Fisher Chemical</td><td>A962-4</td><td></td></tr><tr><td>Fluoresbrite&reg; YG 카르복실레이트 마이크로스피어 0.50&마이크로; 엠</td><td>폴리사이언스, Inc.&nbsp;</td><td>15700-10</td><td></td></tr><tr><td>고휘도 UV 램프</td><td>Spectroline Corp.</td><td>SB-100P</td><td></td></tr><tr><td>핫 플레이트</td><td>코닝</td><td>PC-420</td><td></td></tr><tr><td>염산, 6N</td><td>Ricca Chemical Company</td><td>3750-32</td><td></td></tr><tr><td>메틸트리에티옥시실란, 98%</td><td>Acros 유기물</td><td>174622500</td><td></td></tr><tr><td>미세 원심분리기</td><td>Eppendorf</td><td>5424</td><td></td></tr><tr><td>플라즈마 세정제</td><td>Harrick Plasma, Inc.</td><td>PDC-32G</td><td></td></tr><tr><td>폴리디메틸실록산(PDMS)</td><td>Robert McKwown Company</td><td>2065622</td><td></td></tr><tr><td>Sonicator</td><td>Branson, Emerson Electric</td><td>1800</td><td></td></tr><tr><td>강철 커넥터, ID 0.023</td>인치 <td>New England Small Tube Corp.</td><td>맞춤형</td><td></td></tr><tr><td>테트라에톡시실란, 98%</td><td>Alfa Aesar</td><td>A14965</td><td></td></tr><tr><td>티올-엔 수지 (UV 경화)</td><td>Norland Products, Inc.&nbsp;</td><td>NOA81</td><td></td></tr><tr><td>트랜스트랜스티</td><td>스테이플스 Inc.&nbsp;</td><td>21828</td><td></td></tr><tr><td>Tygon 튜빙, ID 1/32인치</td><td>McMaster-Carr</td><td>E-3603</td><td></td></tr><tr><td>진공 오븐</td><td>Fisher Scientific</td><td>282A</td><td></td></tr><tr><td>생검 펀치 8mm</td><td>World Precision Instruments</td><td>504535</td><td></td></tr><tr><td>Bioposy 펀치 0.5mm</td><td>World Precision Instruments</td><td>504528</td><td></td></tr><tr><td>주사기, 30mL</td><td>BD</td><td>309659</td><td></td></tr><tr><td>주사기, 3 mL</td><td>BD</td><td>309651</td><td></td></tr><tr><td>바늘, 18 게이지</td><td>BD</td><td>305195</td><td></td></tr><tr><td>마이크로 원심분리기 튜브, 1.5 mL</td><td>Eppendorf</td><td>22-36-320-4</td><td></td></tr><tr><td>고속 카메라</td><td>비전 연구</td><td>Miro M120&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>현미경</td><td>Carl Zeiss AG</td><td>Zeiss Observer, Z1</td><td></td></tr><tr><td>주사기 펌프</td><td>New Era 펌프 시스템</td><td>NE-300</td><td></td></tr><tr><td>수소화 피마자유</td><td>Procter & 갬블</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Af&iacute; cio MP 6002 프린터</td><td>Ricoh Company, Ltd.</td><td></td><td></td>415877</tr></tbody></table>

반복된 단계 전환 시 부드러운 물질의 유 변 학적 특성을 결정 하는 마이크로 및 microrheology 결합

Combining Microfluidics and Microrheology to Determine Rheological Properties of Soft Matter during Repeated Phase Transitions

부드러운 물질의 미세 직접 거시적인 유 변 학적 특성에 미치는 영향 이전 단계 변경 시 콜 로이드 재배치를 포함 하 여 요인에 의해 변경 될 수 있습니다 및 전단 적용. 이러한 변경의 정도 확인 하려면 수 상전이 전단 샘플에 제한 하는 동안 주변 및 microrheological 특성의 교환에 의해 유도 된 반복 미세 장치를 개발 했습니다. 이 방법은 μ2유동성, 마이크로 및 microrheology의 조합입니다. 미세 장치는 액체 교환 도중 자리에 젤 샘플을 트래핑 하는 샘플 챔버를 입력 대칭 입구 스트림 2 층 디자인 이다. 시료 챔버에 액체를 시료 챔버에서 멀리 흡입을 적용할 수 있습니다. 유 변 학적 물성은 microrheology (MPT)을 추적 하는 여러 개의 입자를 사용 하 여 특징 이다. MPT, 형광 프로브 입자 소재에 포함 되 고 조사의 브라운 모션 비디오 현미경을 사용 하 여 기록 됩니다. 입자의 운동 추적 하 고 평균 제곱 변위 (MSD) 계산 됩니다. MSD 스톡-아인슈타인 일반화 관계를 사용 하 여 거시적인 유 변 학적 특성에 관련 되어 있습니다. 재료의 단계는 중요 한 휴식 지 수를 비교 하 여 식별, 시간 치료 중첩을 사용 하 여 결정. 섬유 콜 로이드 젤의 측정 기술의 유틸리티를 설명합니다. 이 젤 irreversibly 전단 적용 될 때 변경 될 수 있는 섬세 한 구조를 다. μ2유동성 데이터는 자료 반복적으로 equilibrates 같은 유 변 학적 특성을 나타내는 상전이 microstructural 변화에 역할을 재생 되지 않습니다 각 단계 전환 후 보여줍니다. 전단의 역할을 확인 하려면 우리의 미세 장치에 주입 하기 전에 샘플을 전단 수 있습니다. μ2유동성은 상전이에 반복된 변화에 대응 하는 동안 단일 샘플에서 섬세 한 마이크로 구조의 유 변 학적 특성의 결정을 사용 하는 부드러운 물질의 특성에 대 한 광범위 하 게 적용 기술에 주변 환경 조건입니다.

2 층 미세 장치는 PDMS (그림 1a, b), 미세 스탬프에 꽃무늬로 건설 한다. 우표의 디자인은 그림 1c에 표시 됩니다. 부적 절 한 실험적인 체제는 모두 유체 교환 (그림 2)를 포위 하는 동안 수동 microrheology 및 미세 흐름에 오류가 발생할 수 있습니다. 부적 절 한 실험적인 체제의 예 토론 섹션에 자세히 나와 있습니다. 장치 작업 중 젤 샘플 주위 주변 유체 교환 됩니다. 이 유체 교환 자료 젤 및 sol 단계에 있을 때 발생 합니다. 이 미세 장치 디자인 고 소재와 임베디드 프로브 입자의 상당한 손실 없이 액체를 교환 하는 기능이 있다. 두 가지 유형의 액체 교류 사용 됩니다, 중력 흐름 (때 높은 낮은 밀도 액체에서) 또는 ...

우리 제조 및 미세 장치 여러 입자 추적 소프트 문제에 반복된 상전이의 유 변 학적 효과 연구 microrheology 측정을 가능 하 게의 사용을 보여 줍니다.

반복된 단계 전환 시 부드러운 물질의 유 변 학적 특성을 결정 하는 마이크로 및 Microrheology 결합

The microstructure of soft matter directly impacts macroscopic rheological properties and can be changed by factors including colloidal rearrangement ...

이 절차의 전반적인 목표는 미세유체역학을 사용하여 주변 유체를 교환하여 단일 연질 물질 샘플에서 연속적인 상 전이를 유도하는 동시에 다중 입자 추적 미세유변학을 사용하여 유변학적 특성의 변화를 측정하는 것입니다. 이 방법은 동적 유변학적 특성에 대한 분자 또는 콜로이드 재배열을 포함한 상 전이의 영향과 같은 연질 물질 분야의 주요 질문에 답할 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 여러 상 전이 중에 샘플이 제자리에 유지되어 실시간 특성화가 가능하다는 것입니다.이를 통해 유변학적 특성, 특히 이종 시스템의 고유한 특성을 정량화할 수 있습니다. 절차를 시작하려면 투명 아세테이트 시트에 미세유체 장치 네거티브를 인쇄하고 고강도 UV 램프를 예열합니다. 두 번째 투명 아세테이트 시트에서 75mm x 50mm 슬라이드의 모서리를 추적합니다.모서리에 1mm 높이의 유리 스페이서를 놓습니다. 스페이서 중앙에 약 5ml의 UV 경화 티올 엔 수지를 붓습니다. 스페이서에 75mm x 50mm x 1mm 유리 슬라이드를 조심스럽게 놓아 수지를 덮습니다.슬라이드와 수지 사이에 기포가 없는지 확인하십시오. 인쇄된 네거티브를 유리 슬라이드에 놓습니다. 어셈블리를 UV 램프 아래로 조심스럽게 드래그하고 수지가 45초 동안 경화되도록 합니다.그런 다음 어셈블리를 UV 램프에서 멀리 밀고 패턴이 있는 유리 슬라이드 또는 미세유체 스탬프를 제거합니다. 미세유체 스탬프를 아세톤에 10초 이상 담그지 않은 다음 스탬프를 동일한 시간 동안 에탄올에 담그십시오. 이 침수 순서를 한 번 반복합니다.그런 다음 스탬프를 증류수에 담그십시오. 최소한의 손 움직임으로 작업하면서 면봉을 사용하여 경화된 수지를 건드리지 않고 남아 있는 미반응 수지를 제거합니다. 면봉이 물에 흠뻑 젖으면 교체하십시오.자외선 아래에서 스탬프를 30 분 더 경화시킵니다. 그런 다음 70g의 PDMS 베이스와 가교제를 1:10 비율로 혼합하고 1시간 동안 또는 PDMS가 더 이상 탁하지 않을 때까지 PDMS의 가스를 제거합니다. 미세유체 스탬프를 150mm 플라스틱 페트리 접시에 위로 향하게 놓습니다.PDMS를 접시에 천천히 붓고 접시 표면 가까이에 부어 거품 형성을 최소화하여 스탬프를 완전히 덮습니다. 페트리 접시를 덮고 하룻밤 동안 섭씨 55도에서 PDMS를 치료합니다. 칼을 사용하여 과도한 PDMS를 잘라냅니다.패턴이 있는 PDMS를 스탬프에서 손으로 분리합니다. 페트리 접시에

combining-microfluidics-microrheology-to-determine-rheological

Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

미세유체역학(Microfluidics)과 미세유변학(Microrheology)을 결합하여 반복되는 상전이 동안 연질 물질의 유변학적 특성을 결정합니다.

전단 셀은 전단 속도 - 속도 구배 평면에서 소각 중성자 산란 측정을 위해 개발되고 복잡한 유체를 특성화하기 위해 사용된다. 속도 구배 방향으로 공간 분해 측정 전단 밴딩 물질을 연구 할 수 있습니다. 응용 프로그램은 콜로이드 분산의 조사, 폴리머 솔루션, 자기 조립 구조를 포함한다.

1-2 평면 흐름 - 작은 각 중성자 산란을 이용하여 재료 미세 조직에서 유량을 측정

여기에서는 미세유체 장치에서 혼합 불균일성을 측정하기 위해 마이크로 스케일 슐리에렌 기술을 사용하는 절차를 설명합니다. 보정을 통해 농도 구배의 분포는 micro-schlieren 이미지에서 파생될 수 있습니다.

마이크로 스케일 슐 리렌 기술에 의해 미세 유체 소자 믹싱 비균질성 분석

입자 추적 미세유변학은 재료의 점탄성을 조사합니다. 여기서 이 기술은 박테리아 생물막의 다양한 매트릭스 구성 요소에 대한 점탄성, 크리프 규정 준수 및 효과적인 가교 역할을 결정하는 데 사용됩니다. 매트릭스는 박테리아가 분비하는 고분자 물질로 구성되며 그 구성 요소는 생물막 구조와 기계적 특성을 결정합니다.

입자 추적 Microrheology에 의한 바이오 필름의 기계적 성질의 제자리 매핑에서

여기서는 전단 유동하 부드러운 물질 재료에서 동시에 임피던스 레올 중성자 산란을 측정하는 방법을 제시한다.

유전체 RheoSANS - 임피던스, 레올 로지 및 복잡한 유체의 작은 각도 중성자 산란의 동시 심문

이 프로토콜은 자세하게에서 조작 상 온에서 x 선 회절 데이터 컬렉션에 대 한 미세 장치를 작동 하는 방법을 설명 합니다. 또한, 그것은 동적 산란에 의해 단백질 결정 화를 모니터링 하는 방법 설명 하 고 처리 하 고 분석 하는 방법을 얻은 회절 데이터.

현장에서 크리스탈 x-선 회절 및 현장에서 직렬 결정학에 대 한 동적 빛 산란에 대 한 미세 칩

위상 반전 공동 흐름 장치는 단 분산 높은 점도 방울 방울 마이크로에서 실현 하기 어려운 1 파 위 생성을 보여 줍니다.

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

이 프로토콜의 MY133-V2000 아닌 구조와 용액 microchannels 일치 하지 않을 굴절율 때문에 자주 발생 하는 아티팩트를 제거 하기 위해 미세 소자의 제작을 설명 합니다. 이 프로토콜 캡슐화 된 장치, 화학적 그리고 기계적으로 접착을 향상을 압축 하는 아크릴 홀더를 사용 합니다.

생물 의학 마이크로 대 한 굴절 인덱스 일치 장치 제조

이 프로토콜은 온도를 증가시킴으로써 고체 상, 다양한 액결정 상 및 등방성 액체 상을 나타내는 광변학 물질의 제조를 보여줍니다. 여기서 제시된 재료의 구조-점탄성 관계를 측정하는 방법이 제시된다.

트위스트 벤드 네매틱 액정의 고대비 및 빠른 광역학 스위칭

이 프로토콜은 은잉어의 길 레이커 (GRs)에 상주하는 점액의 유변학 특성화를 수행하는 방법을 제시한다. 점도, 저장 및 손실 계수를 측정하여 얻은 GR-점액의 점성탄성 특성은 GR의 필터 공급 메커니즘을 이해하기 위한 명백한 수율 응력에 대해 평가된다.

실버 잉어, 하이포팔미치티스 몰리트리스의 길 레이크머 점액의 매크로-리로지 특성화

여기에서는 수중수(water-in-oil) 에멀젼(플러그)의 조합 라이브러리를 생산하기 위한 폴리디메틸실록산(PDMS) 기반 이중층 장치의 제조를 소개합니다. 플러그 생산을 자동화하는 데 필요한 하드웨어 및 소프트웨어는 프로토콜에 자세히 설명되어 있으며 형광 플러그의 정량적 라이브러리 생산도 시연됩니다.

조합 플러그 생산을 위한 이중층 미세유체 장치

이 프로토콜은 미세소관 고분자 역학을 조사하는 데 적합한 미세유체 장치의 설계 및 제작에 대해 자세히 설명합니다. 미세 가공, 자동화된 흐름 제어 및 컴퓨터 모델링 기술의 합성은 세포 세포골격을 in vitro 프로빙하는 데 이상적으로 적합한 유연한 시스템을 가능하게 합니다.

미세소관 고분자 역학 조사를 위한 미세유체역학 기반 접근법 개발

배우세요 마이크로유체 장치를 이용해 연속적인 상전이를 유도하고 다중 입자 추적 미점성 측정법으로 부드러운 물질의 점성 특성 변화를 실시간으로 분석하는 방법을. 이 기법은 상전이가 물성에 미치는 영향을 정량화하는 데 활용됩니다.

반복된 단계 전환 시 부드러운 물질의 유 변 학적 특성을 결정 하는 마이크로 및 Microrheology 결합

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