Name: Combinatie van Microfluidics en Microrheology om te bepalen de Rheologische eigenschappen van zachte materie tijdens herhaalde fase-overgangen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-04-19T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 38 s
Description: Leer microfluidica en microrheologie om rheologische eigenschappen van zachte materie te meten tijdens herhaalde fase-overgangen. Deze methode maakt real-time karakterisatie mogelijk.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Financiering voor dit werk werd verzorgd door de Procter & Gamble Co. en de American Chemical Society Petroleum Research Fund (54462-DNI7). Erkenning geschiedt aan de donoren van de American Chemical Society Petroleum Research Fund voor gedeeltelijke ondersteuning van dit onderzoek. De auteurs wil erkennen van Dr. Marco Caggioni voor nuttige discussies.

1. fabricage van het Microfluidic-apparaat
<ol><li>Microfluidic stempel fabricage. Opmerking: Deze stap vereist het gebruik van vluchtige materialen en moet gebeuren in een chemische zuurkast.<ol>
<li>Gebruik een negatieve gedrukte ontwerp met dezelfde afmetingen als het glasplaatje (75 × 50 mm), de kanalen wit gekleurd, en de achtergrond kleur zwart (Zie Figuur 1). Dit ontwerp op een duidelijke acetaat vel (transparantie) met een resolutie van 1200 dpi afdrukken.</li>
		<li>Als het donkere gedeelte van de transparantie staat nog steeds licht door, laag aantal negatieven en houden met behulp van dubbele dubbelzijdige tape.</li>
		<li>Zet op de hoge intensiteit ultraviolet (UV) licht bron en laat het opwarmen naar een constante output (ongeveer 30 min). Opmerking: UV beschermende brillen moet gedragen worden bij het gebruik van de hoge intensiteit UV-lichtbron.</li>
		<li>Vul drie 150 mL petrischaaltjes met aceton, ethanol en gedestilleerd water.</li>
		<li>Plaats een lege transparantie op een vlakke ondergrond, dicht bij de hoge output UV-bron, maar niet direct onder de UV-licht. Dit zorgt voor een uitvalsbasis om de stempel van de microfluidic.</li>
		<li>Een overzicht van de hoeken van een 75 × 50 mm glasplaatje in het midden van de lege transparantie met behulp van een permanent marker en plaats vier glazen spacers (ongeveer 30 × 30 × 1 mm) in de hoeken van de aangegeven rechthoek.</li>
		<li>Giet ongeveer 5 mL van UV drogende thiol: Ono hars in het midden van de afstandhouders, dan zorgvuldig plaatst een 75 x 50 x 1 mm glasplaatje op het glas afstandhouders, zodat de lijm is volledig wordt bedekt door het glasplaatje met geen luchtbellen.</li>
		<li>Plaats de transparantie met gedrukte negatief op de top van het glasplaatje en verplaatsen van alle bovenstaande onderdelen (van beneden naar boven: lege transparantie, glas spacers en UV lijm glasplaatje en negatieve transparant) door te slepen de lege transparantie zorgvuldig onder de UV-lichtbron.</li>
		<li>Laat de UV licht schijnen door het negatieve naar de hars en de remedie. De genezing tijd kan worden aangepast als de hoogte van het kanaal wilt wijzigen. Een 45 s genezing tijd resultaten in een kanaal hoogte van 1 mm, met behulp van onze lichtbron.</li>
		<li>De onderdelen afgestapt van de UV-bron en verwijder de negatieve gedrukte transparantie en glasplaatje. Het glasplaatje met het vervaardigd in UV lijm kanalen zal nu worden hierna aangeduid als de microfluidic-stempel.</li>
		<li>Gooi de transparantie en glas afstandhouders.</li>
		<li>Dompel het stempel van de microfluidic in het bad van aceton, gevolgd door de ethanol-bad. Herhaal deze stap tweemaal. Aceton zal degraderen de UV lijm, dus laat geen aceton op de tijdstempel voor groter is dan 10 s.</li>
		<li>Houd de stempel en dompelen de stempel in het water en gebruik een wattenstaafje om te verwijderen van de rest van de spoorverontreiniging hars. Doen niet direct veeg de uitgeharde porties, als het zal de kanalen ruwe.
</li>
		<li>Leg de stempel op een papieren handdoek en terugkeren naar de UV-bron voor ten minste 30 minuten om volledig genezen.</li>
	</ol></li>
	<li>Polydimethylsiloxaan (PDMS) molding
	<ol>
<li>70 g gekristalliseerd PDMS base giet in een duidelijke kop en de cross-linking agent toe te voegen aan de basis in een massaverhouding van 1:10 crosslinker te baseren. Dit zijn de aanbevolen ratio's van de fabrikant. Gebruik geen een glazen container.
</li>
		<li>Meng de cross-linker en baseren grondig met een metalen roerder; het mengsel moet troebel als gevolg van prikroller luchtbellen zodra goed gemengd.</li>
		<li>De PDMS gestoken door een vacuüm oven en haal vacuüm op de gemengde PDMS. Vacuüm uitschakelen als de oplossing begint te overflow uit de beker, dan vacuüm worden hervat nadat de overflow afneemt. De totale druk in de vacuüm oven maakt niet uit, als het vacuüm alleen het ontgassen versnelt. Laat in de kamer totdat alle bubbels zijn geëvacueerd uit het mengsel (ongeveer 60 min).</li>
		<li>Plaats de microfluidic stempel in een lege 150 mm diameter kunststof petrischaal, vervolgens langzaam giet het PDMS in de petrischaal, volledig die betrekking hebben op de stempel van de microfluidic. Giet dicht onder de oppervlakte van de petrischaal om te minimaliseren van de bubbels in het PDMS te hervormen.</li>
		<li>Bedek de petrischaal en zet in een oven van 55 ° C's nachts om te genezen. Eenmaal volledig genezen, knip het patroon PDMS gebruikend een mes en verwijderen uit de stempel. Overtollige PDMS behouden voor de bouw van het oplosmiddel bekken (Protocol stap 1.6.3) en PDMS stoppers (Protocol stap 2.2.1.1).</li>
		<li>Met behulp van een 0,5 mm biopsy punch, snij gaatjes in de volgende locaties: één op elke hoek, één in de zuig kamer in de buurt van de rand van het kanaal, zes in de monsterkamer symmetrisch geplaatst 60° uit elkaar, en een in het midden van de monsterkamer. Om ervoor te zorgen afdrukken symmetrisch geplaatste gaten een patroon op een vel papier en plaats onder de monsterkamer. Aangezien de PDMS duidelijk is, kunt u gemakkelijk zien waar de gaten moeten worden geplaatst.</li>
	</ol></li>
	<li>Bereiding van de oplossing van de sol-gel om te maken van glazen wanden in microfluidic apparaat
	<ol>
<li>In een pot van 100 mL, voeg 90% ethanol, 25 mL pH 4 (0.0001 M) 25 mL zoutzuur, 25 mL voor 98% tetraethoxysilane en 25 mL van 98% methyltriethoxysilane. Plaats de 100 mL oplossing, nu de preconverted vloeistof, in de magnetron genoemd aan het licht voor 10 seconden, dan plaats in een 80 ° C's nachts gebracht.</li>
	</ol></li>
	<li>Apparaat vergadering
	<ol>
<li>Plaats zowel de patroon PDMS en een 75 × 50 × 0.10 mm dia naar de plasma reiniger glas en de 3-wegkraan ingesteld op de uit-stand.</li>
		<li>Zet op de vacuümpomp en laat een minuut te evacueren van de kamer.</li>
		<li>Zet de 3-wegkraan om stromen controller positie en laat de kamer equilibreer gedurende 5 seconden. De stroom verantwoordelijke positie laat een klein debiet van lucht naar het invoeren van het schoner, plasma laag genoeg te houden van de zaal op lage druk. Zet de schakelaar van de radiofrequentie (RF) op gemiddeld gedurende 40 seconden, dan de RF schakelaar en vacuümpomp uitschakelen.</li>
		<li>Plaats de 3-wegkraan naar de open positie terug te keren van de kamer naar de atmosferische omstandigheden. Verwijder de patroon dia voor PDMS en glas.</li>
		<li>Zorgvuldig de patroon PDMS aan het glasplaatje houden door de invoering van de twee oppervlakken met elkaar in contact.</li>
		<li>Het toepassen van UV drogende hars op de naden rond het patroon PDMS en remedie voor 5 min onder lage intensiteit UV-licht.</li>
	</ol></li>
	<li>Fabricage van glazen wanden in de kanalen van de microfluidic. Opmerking: Deze stap moet worden voltooid binnen 30 minuten van plasma behandeling, zoals zij beroept zich op PDMS oppervlak veranderingen die zich tijdens de plasma behandeling voordoen. De dikte van de laag zullen ongeveer 5-10 µm. Deze stap vereist het gebruik van vluchtige materialen en moet gebeuren in een chemische zuurkast.<ol>
<li>Een kookplaat ingesteld op 100 ° C en vier spuiten (drie 30 mL en één 3 mL) met 18 gauge naalden en ongeveer 30 cm lengte van duidelijk Thermoplastische buizen te bereiden.</li>
		<li>Vul drie 30 mL spuiten met ethanol, chloroform en lucht, respectievelijk. Vul één 3 mL spuit met preconverted vloeistof (uit Protocol stap 1.3.1.)</li>
		<li>Plaats duidelijk Thermoplastische buizen met behulp van roestvrij staal connectoren in elk van de gaten in het patroon PDMS, met uitzondering van één hoek gat. Dit gat zal worden gebruikt als een inham, terwijl alle anderen verkooppunten zullen.</li>
		<li>Vul het microfluidic-apparaat met preconverted vloeistof uit de spuit, dan plaatst u het microfluidic op de 100 ° C hete plaat zodat het onderste glas het oppervlak van de verwarmingsplaat raakt.</li>
		<li>Stromen van 3 mL preconverted vloeistof via het microfluidic apparaat gedurende 10 seconden. De dikte van de wanden van glas is aangepast door het veranderen van het debiet van de preconverted vloeistof.</li>
		<li>Verwijder het apparaat van de microfluidic van de kookplaat. Vervangen van de spuit preconverted oplossing met de lucht spuit en eventuele overtollige preconverted vocht uitduwen.</li>
		<li>Vervang de lucht spuit met de chloroform spuit en 15 mL chloroform langzaam doorstromen in het microfluidic-apparaat. Vervang de chloroform spuit met de spuit ethanol en 30 mL ethanol langzaam doorstromen in het microfluidic-apparaat. Deze stappen moeten nemen ongeveer 1 minuut.</li>
		<li>Vervangen door de ethanol spuit de lucht spuit en stroom lucht via het microfluidic apparaat tot droog.</li>
	</ol></li>
	<li>Toepassing van glazen ondersteunt en oplosmiddel bekken
	<ol>
<li>Knippen van 75 × 10 × 1 mm glas stroken glas van 75 × 25 × 1 mm dia's.</li>
		<li>Toepassing UV drogende hars op de stroken glas. Plaats het apparaat van de microfluidic op de strips, met de PDMS zijde naar boven. Verplaats onder lage intensiteit UV-lichtbron voor 5 minuten.</li>
		<li>Snijd een 30 × 30 mm vierkant PDMS. Met behulp van een biopsie punch, een gat groot genoeg ter dekking van de monsterkamer 10 mm.</li>
		<li>Plaats het PDMS vierkante en microfluidic apparaat in het plasma schoner, dan zet de 3-wegkraan in de uit-stand en zet de vacuümpomp.</li>
		<li>Toestaan dat een minuut te evacueren van de kamer. De 3-wegkraan naar de stroom controller positie en laat de kamer equilibreer gedurende 5 seconden.</li>
		<li>Zet RF schakelaar op gemiddeld gedurende 40 seconden, dan uitzetten RF schakelaar en vacuümpomp.</li>
		<li>Plaats de 3-wegkraan naar de open positie terug te keren van de kamer naar de atmosferische omstandigheden.</li>
		<li>Verwijder het oplosmiddel bekken en microfluidic apparaat van de plasma-zaal en houden door contact met de oppervlakken. Zorg ervoor dat het oplosmiddel bekken op de monsterkamer plaatst.</li>
	</ol></li>
</ol>2. µ2reologie Procedure
<ol><li>
Bereiding van de monsters van de zachte materie
	<ol>
<li>Wassen sonde deeltjes<ol>
<li>Pipetteer water en 0,5 µm sondes in een buis van de microcentrifuge bij een verhouding van water tot sondes van 10:1. Meng grondig met behulp van Pipetteer mengen, dan plaatst u de buis microcentrifuge in de microcentrifuge en de spin op 4600 x g gedurende 10 minuten. Opmerking: De sonde-oplossing gebruikt bij dit werk wordt opgeschort in water met een initiële concentratie van 2,6% vaste stoffen/volume ontvangen, en de uiteindelijke concentratie van sondes gebruikt in de steekproef is 0,1% vaste stoffen/volume.</li>
			<li>Verwijder de microcentrifuge buis en de pipet uit het supernatant. De bovendrijvende substantie vervangen door DI water. Herhaal centrifugeren voor een totaal van drie keer.</li>
			<li>Plaats microcentrifuge buis in het ultrasoonapparaat en bewerk ultrasone trillingen ten op lage gedurende 15 minuten te verwijderen elke aggregaten.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Combineren sondes en zachte materie. Opmerking: Voor deze procedure een colloïdale gel werd gebruikt als het monster zachte materie.<ol>
<li>Op een 75 × 50 mm glasplaatje, meet 1 mL monstermateriaal. Pipetteer 40 µL van sonde oplossing in het midden van het monster.</li>
			<li>Vouw voorzichtig het monster met een metalen spatel tot volledig gecombineerd. Schep het monster in een microcentrifuge buis en centrifugeer bij 2340 x g gedurende 15 s prikroller lucht te verwijderen.</li>
			<li>Vul een spuit van 1 mL, is voorzien van een 18 gauge naald en duidelijk thermoplastische slang met sonde/HCO mengsel.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Opeenvolgende fase-overgangen geïnduceerd door vloeistof uitwisseling
	<ol>
<li>Vullen van het microfluidic-apparaat<ol>
<li>Als wilt maken PDMS stoppen, snij met behulp van overtollige PDMS van Protocol stap 1.2.5, een 5 mm vierkante sectie voor PDMS. Met behulp van een 0,5 mm diameter biopsy punch, gat een halverwege in de PDMS stop. Steek de connector van een roestvrij staal in de 0,5 mm diameter gat.</li>
			<li>Thermoplastische buizen sluit aan op drie van de hoek inlaat kanalen en het kanaal van de outlet zuig kamer. Het apparaat volledig wordt gevuld met water met behulp van een injectiespuit aangesloten op het apparaat. Zorgen er geen luchtbellen in de monsterkamer of in de kanalen microfluidic. Het blokkeren van het resterende gat van de hoek met de PDMS stoppers.</li>
			<li>Het oplosmiddel bekken moet gedeeltelijk worden gevuld uit stap 2.2.1.2; Als het niet is ingevuld, wordt het oplosmiddel bekken met water vullen.</li>
			<li>Met behulp van de spuit uit Protocol stap 2.1.2.3, 10 µL van sonde voor het nemen/mengsel door het middenkanaal injecteren in de monsterkamer op ongeveer 2 µL/s, gebruik dan een stopper PDMS te blokkeren van het middenkanaal in de monsterkamer.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Verzamelen van gegevens van de microrheological<ol>
<li>Schakel de camera-instellingen die geoptimaliseerd om te minimaliseren van statische en dynamische deeltje voor het bijhouden van fouten, dan ga naar de 63 × water onderdompeling doelstelling en Pipetteer een druppel water op de lens.</li>
			<li>Plaats van het microfluidic-apparaat in het werkgebied van de Microscoop en de doelstelling te verhogen totdat het is gericht op het monster.</li>
			<li>Video's van de Brownse beweging van de sondes nemen tijdsintervallen geschikt is voor de totale lengte van de verandering van een fase. Gelering, blijven video's nemen totdat de beweging van de sonde is volledig gestopt. Opmerking: Wij verzamelen gegevens elke 10 min. Als we met een aantasting van het experiment beginnen, worden de gegevens verzameld totdat de sondes zijn volledig verspreiden.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Uitwisselen van vloeistoffen in de monsterkamer (zwaartekracht stroom, uitwisseling van lagere dichtheid vloeistoffen met vloeistoffen met hogere dichtheid)<ol>
<li>Verwijder het apparaat van microfluidic vanaf het stadium van de Microscoop.</li>
			<li>Zuig het water uit het oplosmiddel bekken met behulp van een precisiepipet overdracht en Pipetteer 4 mL van hogere dichtheid vloeistof in het oplosmiddel bekken.</li>
			<li>Het microfluidic-apparaat terug naar de Microscoop fase en herhaal stap 2.2.2.3</li>
		</ol>
</li>
		<li>Uitwisselen van vloeistoffen in de monsterkamer (zuig stroom, uitwisseling van hogere dichtheid vloeistoffen met lagere dichtheid vloeistoffen)<ol>
<li>Verwijder het apparaat microfluidic vanaf het stadium van de Microscoop en de PDMS stop de zuig zaal uit.</li>
			<li>Invoegen van een injectiespuit voorzien van een 18 gauge naald en duidelijk Thermoplastische buizen naar de zuig kamer kanaal, en haak de injectiespuit tot een spuitpomp. Stel de spuitpomp te trekken op 1 mL/min.</li>
			<li>Verwijderen van overtollige Geleermiddel in het oplosmiddel bekken en spoel driemaal met water door het oplosmiddel bekken te vullen en vervolgens suctioning uit de vloeistof spoelen.</li>
			<li>Begin zuig met de spuitpomp terwijl het toevoegen van water aan het oplosmiddel bekken voor één minuut. Laat niet het oplosmiddel bekken lege volledig, zoals dit lucht in de monsterkamer trekken zal.
</li>
			<li>De spuit uit het microfluidic-apparaat verwijderen en vervangen van de PDMS stop op de zuig kamer.</li>
			<li>Het microfluidic-apparaat terug naar de Microscoop fase en nemen van monsters</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>Blijven nemen van monsters met regelmatige tussenpozen tijdens afbraak/gelering cycli totdat het gewenste aantal cycli is voltooid of er onvoldoende sondes voor het meten zijn.</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>
<li>Haber, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidics+in+commercial+applications%3B+an+industry+perspective%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Microfluidics in commercial applications; an industry perspective.</a> Lab Chip. 6, 1118-1121 (2006).</li>
<li>Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+origins+and+the+future+of+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">The origins and the future of microfluidics.</a> Nature. 442, 368-373 (2006).</li>
<li>Huang, X., Raghavan, S. R., Terech, P., Weiss, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distinct+kinetic+pathways+generate+organogel+networks+with+contrasting+fractality+and+thixotropic+properties%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Distinct kinetic pathways generate organogel networks with contrasting fractality and thixotropic properties.</a> J. Am. Chem. Soc. 128, 15341-15352 (2006).</li>
<li>Larsen, T. H., Schultz, K. M., Furst, E. M. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/285733022_Hydrogel_microrheology_near_the_liquid-solid_transition">Hydrogel microrheology near the liquid-solid transition.</a> Korea-Aust. Rheol. J. 20, 165-173 (2008).</li>
<li>Larsen, T. H., Furst, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microrheology+of+the+liquid-solid+transition+during+gelation%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Microrheology of the liquid-solid transition during gelation.</a> Phys. Rev. Lett. 100, 146001(2008).</li>
<li>Schultz, K. M., Baldwin, A. D., Kiick, K. L., Furst, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+rheological+screening+to+identify+conditions+of+biomaterial+hydrogelation%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Rapid rheological screening to identify conditions of biomaterial hydrogelation.</a> Soft Matter. 5, 740-742 (2009).</li>
<li>Switzer, L. H., Klingenberg, D. J. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301932203002040">Flocculation in simulations of sheared fiber suspensions.</a> Int. J. Multiph. Flow. 30, 67-87 (2004).</li>
<li>Wehrman, M. D., Lindberg, S., Schultz, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantifying+the+dynamic+transition+of+hydrogenated+castor+oil+gels+measured+via+multiple+particle+tracking+microrheology%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Quantifying the dynamic transition of hydrogenated castor oil gels measured via multiple particle tracking microrheology.</a> Soft Matter. 12, 6463-6472 (2016).</li>
<li>Wehrman, M. D., Milstrey, M. J., Lindberg, S., Schultz, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+%C2%B52rheology+to+quantify+rheological+properties+during+repeated+reversible+phase+transitions+of+soft+matter%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Using µ2rheology to quantify rheological properties during repeated reversible phase transitions of soft matter.</a> Lab Chip. 17, 2085-2094 (2017).</li>
<li>Wehrman, M. D., Lindberg, S. E., Schultz, K. M. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/322674311_Impact_of_shear_on_the_structure_and_rheological_properties_of_a_hydrogenated_castor_oil_colloidal_gel_during_dynamic_phase_transitions">Impact of shear on the structure and rheological properties of a hydrogenated castor oil colloidal gel during dynamic phase transitions.</a> J. Rheol. , (2018).</li>
<li>Loh, X. J. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/app.37530/full">Dual-responsive "reversible micelles".</a> J. Appl. Polym. Sci. 127, 992-1000 (2013).</li>
<li>Kern, F., Zana, R., Candau, S. J. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/la00055a010?journalCode=langd5">Rheological properties of semidilute and concentrated aqueous solutions of cetyltrimethylammonium chloride in the presence of sodium salicylate and sodium chloride.</a> Langmuir. 7, 1344-1351 (1991).</li>
<li>Trappe, V., Prasad, V., Cipelletti, L., Segre, P. N., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Jamming+phase+diagram+for+attractive+particles%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Jamming phase diagram for attractive particles.</a> Nature. 411, 772-775 (2001).</li>
<li>Philipse, A. P., Wierenga, A. M. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/la9703757">On the density and structure formation in gels and clusters of colloidal rods and fibers.</a> Langmuir. 14, 49-54 (1998).</li>
<li>Schultz, K. M., Bayles, A. V., Baldwin, A. D., Kiick, K. L., Furst, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid%2C+high+resolution+screening+of+biomaterial+hydrogelators+by+mu2rheology%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Rapid, high resolution screening of biomaterial hydrogelators by mu2rheology.</a> Biomacromolecules. 12, 4178-4182 (2011).</li>
<li>Crocker, J. C., Grier, D. G. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021979796902179">Methods of digital video microscopy for colloidal studies.</a> J. Colloid Interface Sci. 179, 298-310 (1996).</li>
<li>Crocker, J. C., Weeks, E. R. Particle tracking using IDL. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.physics.emory.edu/faculty/weeks//idl/tracking.html">http://www.physics.emory.edu/faculty/weeks//idl/tracking.html</a> (2011).</li>
<li>Mason, T. G. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s003970000094">Estimating the viscoelastic moduli of complex fluids using the generalized Stokes--Einstein equation.</a> Rheol. Actac. 39, 371-378 (2000).</li>
<li>Mason, T. G., Ganesan, K., van Zanten, J. H., Wirtz, D., Kuo, S. C. <a target="_blank" href="https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.79.3282">Particle tracking microrheology of complex fluids.</a> Phys. Rev. Lett. 79, 3282-3285 (1997).</li>
<li>Mason, T. G., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+measurements+of+frequency-dependent+linear+viscoelastic+moduli+of+complex+fluids%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Optical measurements of frequency-dependent linear viscoelastic moduli of complex fluids.</a> Phys. Rev. Lett. 74, 1250-1253 (1995).</li>
<li>Squires, T. M., Mason, T. G. <a target="_blank" href="http://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-fluid-121108-145608">Fluid mechanics of microrheology.</a> Annu. Rev. Fluid Mech. 42, 413-438 (2010).</li>
<li>Gittes, F., Schnurr, B., Olmsted, P. D., MacKintosh, F. C., Schmidt, C. F. <a target="_blank" href="http://www.few.vu.nl/~fcm/Papers/MicroPRL.pdf">Microscopic viscoelasticity: shear moduli of soft materials determined from thermal fluctuations.</a> Phys. Rev. Lett. 79, 3286-3289 (1997).</li>
<li>Mai, D. J., Brockman, C., Schroeder, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+systems+for+single+DNA+dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Microfluidic systems for single DNA dynamics.</a> Soft Matter. 8 (41), 10560-10572 (2012).</li>
<li>Tanyeri, M., Ranka, M., Sittipolkul, N., Schroeder, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+microfluidic-based+hydrodynamic+trap%3A+design+and+implementation%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">A microfluidic-based hydrodynamic trap: design and implementation.</a> Lab Chip. 11, 1786-1794 (2011).</li>
<li>Lee, J. S., Dylla-Spears, R., Teclemariam, N. P., Muller, S. J. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2472528?journalCode=apl">Microfluidic four-roll mill for all flow types.</a> Appl. Phys. Lett. 90, 074103(2007).</li>
<li>Crocker, J. C., Grier, D. G. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021979796902179">Methods of digital video microscopy for colloidal studies.</a> J. Colloid Interface Sci. 179 (1), 298-310 (1996).</li>
<li>Mason, T. G., Weitz, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+measurements+of+frequency-dependent+linear+viscoelastic+moduli+of+complex+fluids%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Optical measurements of frequency-dependent linear viscoelastic moduli of complex fluids.</a> Phys. Rev. Lett. 74 (7), 1250(1995).</li>
<li>Schultz, K. M., Furst, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-throughput+rheology+in+a+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">High-throughput rheology in a microfluidic device.</a> Lab on a chip. 11, 3802-3809 (2011).</li>
<li>Abate, A. R., Lee, D., Do, T., Holtze, C., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Glass+coating+for+PDMS+microfluidic+channels+by+sol-gel+methods%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Glass coating for PDMS microfluidic channels by sol-gel methods.</a> Lab Chip. 8, 516-518 (2008).</li>
<li>Happel, J., Brenner, H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHappel%2C+J+%22Low+Reynolds+Number+Hydrodynamics%3A+with+special+applications+to+particulate+media%22">Low Reynolds Number Hydrodynamics: with special applications to particulate media</a>. , Prentice-Hall. (1965).</li>
</ol>

Er zijn geen informatieverschaffing voor dit werk.

Het twee-laag microfluidic apparaat (Figuur 1) kan gemakkelijk worden gemaakt door de volgende goedgedocumenteerde microfluidic fabricage technieken29. Glas ondersteunt worden toegevoegd aan de onderzijde van het apparaat te verminderen vibrationele gevolgen voor verkeer van de sonde. Het glasplaatje is zeer dunne (0,10 mm) om de afstand van de Microscoop doelstelling tegemoet te komen. Dit maakt het apparaat gevoelig voor kleine trillingen in de bouw en de voorbeeldo...

Fase-overgangen in zachte materie kunnen wijzigen de structuur van de steiger, hetgeen zijn weerslag in de verwerking en definitieve stabiliteit van het materiaal1,2,3 heeft. De karakterisering van zachte materialen tijdens dynamische fase-overgangen bevat essentiële informatie over de relatie tussen structurele evolutie en evenwicht structuur en reologische eigenschappen. Bijvoorbeeld, vereisen veel thuiszorg producten een fase verandering tijdens gebruik door de consument. Ook tijdens de fabricage, kan verwerking van stappen, met inbegrip van verdunning en vermenging, schuintrekken beïnvloeden de Rheologische eigenschappen en de uiteindelijke microstructuur van het product geven. Inzicht in de Rheologische eigenschappen in een fase verandering zorgt ervoor dat het product wordt uitgevoerd zoals ontworpen. Bovendien als krachten de startende reologie van het materiaal tijdens het productieproces wijzigt, fase-overgangen kunnen onverwachte en ongewenste resultaten opleveren, veranderen de beoogde functie en doeltreffendheid. Op het punt van de kritische gelering, gedefinieerd als het punt waar het materiaal van een oplossing van de bijbehorende colloïden of polymeren met een monster-spanning gel netwerk overgangen, materiaaleigenschappen drastisch veranderen met lichte wijzigingen aan vereniging. Elke wijziging van de structuur op het punt van de kritische gel kan invloed hebben op het eindproduct4. Tijdens deze dynamische overgangen, zachte materialen hebben zwakke mechanische eigenschappen en metingen die gebruikmaken van klassieke experimentele technieken kunnen worden binnen de meting lawaai limiet5,6,7. Voor deze, technieken zoals microrheology, die gevoelig is in het lage moduli bereik (10-3 - 4 Pa), worden gebruikt voor het karakteriseren van de zwakke beginnende gel tijdens dynamische evolutie. Sommige materialen zijn gevoelig voor veranderingen in de microstructuur als gevolg van externe krachten, die een uitdaging tijdens karakterisering, zoals elke overdracht van materiaal of vloeistof kan invloed hebben op de structuur en, uiteindelijk, de uiteindelijke eigenschappen van het materiaal. Om te voorkomen dat de materiële microstructuur te veranderen, hebben we een microfluidic apparaat die het milieu vloeistof rond een steekproef uitwisselen kunt terwijl het minimaliseren van shear. Door de vloeistof milieu uit te wisselen, worden wijzigingen in Rheologische eigenschappen en microstructuur gemeten tijdens fase-overgangen met minimale bijdragen van shear. Het apparaat wordt gecombineerd met meerdere deeltjes bijhouden van microrheology (MPT) in een techniek genaamd µ2reologie. Deze techniek wordt gebruikt voor het kwantificeren van materiaaleigenschappen tijdens opeenvolgende fase wijzigingen van een gel in reactie op een externe drijvende kracht. De techniek wordt geïllustreerd met behulp van een vezelige colloïdale gel, gehydrogeneerde ricinusolie (HCO)9,10,11.
Gel steigers kunnen ondergaan veranderingen in associatie en dissociatie als gevolg van hun monster milieu12,13,14,15. De drijvende kracht voor gelering en afbraak specifieke materiaal zijn en moeten worden aangepast voor elk materiaal van belang. µ2reologie kan worden gebruikt voor het karakteriseren van gel systemen die op externe prikkels reageren, met inbegrip van colloïdale en polymere netwerken. Wijziging van de pH, osmotische druk of zoutconcentratie zijn voorbeelden van de drijvende krachten die de veranderingen in de materiële microstructuur kunnen veroorzaken. Bijvoorbeeld, ondergaat HCO gecontroleerde fase-overgangen door het creëren van een verloop van de osmotische druk. Als een geconcentreerde HCO gel monster (4 wt % HCO) is ondergedompeld in water, verzwakken de aantrekkelijke krachten tussen colloïdale deeltjes, achteruitgang veroorzaakt. Als alternatief, wanneer een verdunde oplossing van HCO (0,125 wt % HCO) contact wordt opgenomen met een hydrofiele materiaal (hierna aangeduid als de Geleermiddel en samengesteld uit meestal glycerine en oppervlakteactieve stof), de aantrekkelijke gedwongen terugkeer, gelering veroorzaakt. Dit gel systeem zal worden gebruikt om de werking van het apparaat als een instrument voor het meten van de opeenvolgende fase-overgangen op een monster9,10. Karakteriseren deze gel steigers tijdens dynamische overgangen en de delicate beginnende gel structuur tijdens de kritieke fase-overgang, gebruiken we MPT te karakteriseren deze materialen met hoge spatio-temporele resolutie.
Microrheology wordt gebruikt om de eigenschappen van de gel en structuur, met name op de kritische overgang, van een matrix van zachte materialen, met inbegrip van colloïdale en polymere gels5,,6,,9,16te bepalen. MPT is een passieve microrheological-techniek die gebruikt videomicroscopie naar record de Brownse beweging van fluorescente sonde deeltjes ingebed in een steekproef. De posities van de deeltjes in de video's zijn het juist vastbesloten om binnen 1/10th van een pixel met klassieke algoritmen17,18bijhouden. Het ensemble gemiddeld verplaatsing gemiddelde van het kwadraat (MSD, (Δr2(t))) wordt berekend op basis van deze trajecten deeltje. De MSD is gerelateerd aan de eigenschappen van het materiaal, zoals de kruip naleving, gebruik van de Generalized Stokes-Einstein relatie17,19,20,21,22, 23. De staat van het materiaal wordt bepaald door berekening van de logaritmische helling van de MSD-curve als een functie van de vertragingstijd, α,
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57429/57429eq1.jpg">
t is waar de vertragingstijd, en vergelijken met de kritieke ontspanning exponent, n. n is bepaald met behulp van tijd-cure superpositie, een goed gedocumenteerde techniek die werd gewijzigd om MPT gegevens te analyseren door Larsen en Furst6. Door vergelijking van n naar α is de staat van het materiaal kwantitatief bepaald. Als α > n het materiaal is een sol, en wanneer α < n het materiaal is een gel. Vorige werk heeft het HCO-systeem met behulp van microrheology om te bepalen van de kritische ontspanning exponent9gekenmerkt. Met behulp van deze informatie, bepalen wij precies wanneer het materiaal overgangen van een gel een Sol tijdens een experiment. Bovendien, kan de niet-Gaussiaans parameter, αNG, worden berekend om te bepalen van de omvang van de structurele heterogeniteit van een systeem,
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57429/57429eq2.jpg">
waar is Δx(t) de beweging van de eendimensionale deeltje in de x -richting. Met behulp van MPT, kunnen wij een enkele fase-overgang karakteriseren, maar door het karakteriseren van materialen met MPT in een microfluidic apparaat, zijn wij in staat om te manipuleren van de vloeistof omgeving en gegevens verzamelen van verschillende fase-overgangen van een steekproef van enkele gel.
Dit microfluidic apparaat is ontworpen voor het onderzoeken van de kritische overgangen van een steekproef van enkele gel die fase veranderingen in reactie op veranderingen in de omgeving van de vloeistof ondergaat. De uitwisseling van apparaat vloeistof rondom het monster wanneer it's either in de gel of sol staat door het blokkeren van het monster in plaats voor het opwekken van een faseovergang terwijl het minimaliseren van shear. Een oplosmiddel bekken bevindt zich direct boven de monsterkamer, die zijn verbonden door zes symmetrisch verdeelde inlaat kanalen. Deze symmetrie zorgt voor de uitwisseling van de vloeistof uit het oplosmiddel bekken aan de monsterkamer terwijl het creëren van gelijke druk rond het monster, locken in plaats. Zijn er verschillende studies die deze techniek voor één deeltje en DNA overlapping gebruiken, maar dit werk Hiermee schaalt u het volume van afzonderlijke moleculen aan samples die ongeveer 10 µL24,25,26. Dit unieke ontwerp kunt ook real-time microrheological karakterisering tijdens fase-overgangen.
µ2reologie is een robuuste techniek die geldt voor veel zachte materie systemen. De techniek die in dit artikel wordt beschreven is ontworpen voor colloïdale gels, maar het kan gemakkelijk worden aangepast aan andere materialen zoals polymeer of micellaire oplossingen. Met deze techniek, wij bepalen niet alleen hoe faseovergangen invloed zijn op de materiaaleigenschappen van evenwicht, maar ook hoe verschillende stappen kunnen hebben blijvende gevolgen voor de Rheologische evolutie van het materiaal en de structuur van de definitieve steiger en Eigenschappen.

<table><tbody><tr><td>150 x 15 mm Petri Dish</td><td>Corning, Inc.</td><td>351058</td><td></td></tr><tr><td>75 x 50 x 0.15 mm glazen plaatje</td><td>Fisher Scientific</td><td>Custom</td><td></td></tr><tr><td>75 x 50 x 1.0 mm glazen plaatje</td><td>Fisher Scientific</td><td>12-550-C</td><td></td></tr><tr><td>75 x 25 x 1.0 mm glazen plaatje</td><td>Fisher Scientific</td><td>12-550-A3</td><td></td></tr><tr><td>22 x 22 glazen dekglasjes</td><td>Fisher Scientific</td><td>12-542-B</td><td></td></tr><tr><td>Aceton, 99,5%</td><td>VWR Analytical</td><td>67-64-1</td><td></td></tr><tr><td>UV-bron met lage intensiteit</td><td>UVP</td><td>UVL-56</td><td></td></tr><tr><td>Chloroform, 99,9%</td><td>Fisher Chemical</td><td>C298-500</td><td></td></tr><tr><td>Wattenstaafjes</td><td>Q-tips</td><td>83289205</td><td></td></tr><tr><td>Ethanol, 90%</td><td>Fisher Chemical</td><td>A962-4</td><td></td></tr><tr><td>Fluoresbrite&reg; YG Carboxylate Microspheres 0.50&micro;m</td><td>Polysciences, Inc.&nbsp;</td><td>15700-10</td><td></td></tr><tr><td>UV-lamp met hoge intensiteit</td><td>Spectroline Corp.</td><td>SB-100P</td><td></td></tr><tr><td>Verwarmingsplaat</td><td>Corning, Inc.</td><td>PC-420</td><td></td></tr><tr><td>Zoutzuur, 6N</td><td>Ricca Chemical Company</td><td>3750-32</td><td></td></tr><tr><td>Methyltriethyoxysilaan, 98%</td><td>Acros Organics</td><td>174622500</td><td></td></tr><tr><td>Microcentrifuge</td><td>Eppendorf</td><td>5424</td><td></td></tr><tr><td>Plasma cleaner</td><td>Harrick Plasma, Inc.</td><td>PDC-32G</td><td></td></tr><tr><td>Polydimethylsiloxaan (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>Stalen connectoren, ID 0,023 inch</td><td>New England Small Tube Corp.</td><td>Custom</td><td></td></tr><tr><td>Tetraethoxysilaan, 98%</td><td>Alfa Aesar</td><td>A14965</td><td></td></tr><tr><td>Thiol-eenhars (UV-uithardbaar)</td><td>Norland Products, Inc.&nbsp;</td><td>NOA81</td><td></td></tr><tr><td>Transparantie</td><td>Staples Inc.&nbsp;</td><td>21828</td><td></td></tr><tr><td>Tygon-slang, ID 1/32 inch</td><td>McMaster-Carr</td><td>E-3603</td><td></td></tr><tr><td>Vacuumoven</td><td>Fisher Scientific</td><td>282A</td><td></td></tr><tr><td>Biopsiepons 8 mm</td><td>World Precision Instruments</td><td>504535</td><td></td></tr><tr><td>Biopsiepons 0,5 mm</td><td>World Precision Instruments</td><td>504528</td><td></td></tr><tr><td>Spuit, 30 mL</td><td>BD</td><td>309659</td><td></td></tr><tr><td>Spuit, 3 mL</td><td>BD</td><td>309651</td><td></td></tr><tr><td>Naald, 18 gauge</td><td>BD</td><td>305195</td><td></td></tr><tr><td>Microcentrifugebuis, 1,5 mL</td><td>Eppendorf</td><td>22-36-320-4</td><td></td></tr><tr><td>Hogesnelheidscamera</td><td>Vision Research</td><td>Miro M120&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Microscoop</td><td>Carl Zeiss AG</td><td>Zeiss Observer, Z1</td><td></td></tr><tr><td>Spuitpomp</td><td>New Era Pump Systems</td><td>NE-300</td><td></td></tr><tr><td>Gehydrogeneerde ricinusolie</td><td>Procter &amp; Gamble</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Af&iacute;cio MP 6002-printer</td><td>Ricoh Company, Ltd.</td><td>415877</td><td></td></tr></tbody></table>

combinatie van microfluidics en microrheology om te bepalen de rheologische eigenschappen van zachte materie tijdens herhaalde fase-overgangen

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

De microstructuur van zachte materie rechtstreeks invloed op macroscopische Rheologische eigenschappen en kan worden gewijzigd door factoren met inbegrip van colloïdale omlegging tijdens vorige fase veranderingen en schuintrekken toegepast. Om te bepalen van de omvang van deze veranderingen, hebben we een microfluidic apparaat dat hiermee herhaald fase-overgangen geïnduceerd door uitwisseling van de omliggende vloeistof en microrheological karakterisatie terwijl het beperken van de afschuiving van de steekproef. Deze techniek is µ2reologie, de combinatie van microfluidics en microrheology. Het microfluidic-apparaat is een twee-laag ontwerp met symmetrische inlaat stromen een monsterkamer waarmee het gel monster in plaats tijdens vloeistof uitwisseling invoeren. Zuig toepasbaar zijn ver weg van de monsterkamer om te trekken van vloeistoffen in de monsterkamer. Rheologische eigenschappen van het materiaal worden gekarakteriseerd met behulp van meerdere deeltje bijhouden van microrheology (MPT). In MPT, fluorescente sonde deeltjes zijn ingebed in het materiaal en de Brownse beweging van de sondes is opgenomen met behulp van videomicroscopie. De beweging van de deeltjes wordt bijgehouden en de verplaatsing van gemiddelde van het kwadraat (MSD) wordt berekend. De MSD is gerelateerd aan macroscopische Rheologische eigenschappen, met behulp van de Generalized Stokes-Einstein relatie. De fase van het materiaal in vergelijking tot de kritische ontspanning exponent is aangeduid, bepaald met behulp van tijd-cure superpositie. Metingen van een vezelige colloïdale gel illustreren het nut van de techniek. Deze gel heeft een fijne structuur die onherroepelijk kan worden gewijzigd wanneer schuintrekken wordt toegepast. µ2reologie gegevens blijkt dat het materiaal herhaaldelijk equilibrates naar de dezelfde Rheologische eigenschappen na elke faseovergang, die aangeeft dat fase-overgangen niet een rol in microstructurele veranderingen spelen. Om te bepalen van de rol van shear, kunnen monsters worden schuingetrokken vóór injectie in onze microfluidic-apparaat. µ2reologie is een breed toepasbaar techniek voor de karakterisering van zachte materie waardoor de bepaling van Rheologische eigenschappen van delicate microstructuren in één sample tijdens fase-overgangen in antwoord op herhaalde veranderingen in de omringende milieu-omstandigheden.

Een twee-lagen microfluidic-apparaat wordt geconstrueerd met PDMS (Figuur 1a, b), die is patroon op een postzegel microfluidic. Het ontwerp van de stempel is afgebeeld in Figuur 1c. Onjuiste experimentele opstelling kan leiden tot zowel in fouten in passieve microrheology en microfluidic-stromen gedurende de omringende vloeistof exchange (Figuur 2). Voorbeelden van o...

We laten zien dat de fabricage en het gebruik van een microfluidic apparaat waarmee meerdere deeltje bijhouden microrheology afmetingen om te bestuderen van de reologische effecten van herhaalde fase-overgangen op zachte materie.

Combinatie van Microfluidics en Microrheology om te bepalen de Rheologische eigenschappen van zachte materie tijdens herhaalde fase-overgangen

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

Het algemene doel van deze procedure is om microfluidische technologie te gebruiken om opeenvolgende faseovergangen in een enkele zachte materie-monster te induceren door de omringende vloeistof uit te wisselen, terwijl gelijktijdig veranderingen in de reologische eigenschappen worden gemeten met behulp van meerdere deeltjestracking microreologie. Deze methode kan belangrijke vragen in het veld van zachte materie beantwoorden, zoals de impact van faseovergangen, inclusief moleculaire of colloïdale herschikking op dynamische reologische eigenschappen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het monster tijdens meerdere faseovergangen op zijn plaats blijft, waardoor realtime karakterisering mogelijk is.Dit maakt kwantificering van reologische eigenschappen mogelijk, vooral unieke eigenschappen in heterogene systemen. Om de procedure te beginnen, print je het microfluïdisch apparaat negatief op een doorzichtige acetaatplaat en warm je een hoog-intensiteit UV-lamp op. Op een tweede doorzichtige acetaatplaat, traceer de hoeken van een 75 millimeter bij 50 millimeter diapositivo.Plaats een millimeter hoge glazen ruimteschuiven op de hoeken. Giet ongeveer vijf milliliter UV-hardende thiol-een hars in het midden van de ruimteschuiven. Leg voorzichtig een 75 millimeter bij 50 millimeter bij één millimeter glazen diapositivo op de ruimteschuiven om de hars te bedekken.Zorg ervoor dat er geen luchtbellen zijn tussen de diapositivo en de hars. Plaats de bedrukte negatieve op de glazen diapositivo. Trek voorzichtig de constructie onder de UV-lamp en laat de hars 45 seconden uitharden.Schuif vervolgens de constructie weg van de UV-lamp en verwijder de gepatroneerde glazen diapositivo of microfluïdische stempel. Dompel de microfluïdische stempel niet langer dan 10 seconden in aceton en dompel de stempel vervolgens gedurende dezelfde tijd in ethanol. Herhaal deze onderdompelingssequentie eenmaal.Dompel vervolgens de stempel onder in gedestilleerd water. Werk met minimale handbewegingen, gebruik een wattenstaafje om de resterende ongereageerde hars te verwijderen zonder de uitgeharde hars aan te raken. Vervang het wattenstaafje wanneer het verzadigd raakt met water.Hard de stempel onder UV-licht gedurende nog eens 30 minuten. Meng vervolgens 70 gram PDMS-basis met vernettingsmiddel in een verhouding van één op tien en ontgast het PDMS gedurende één uur of tot het PDMS niet meer troebel is. Plaats de microfluïdische stempel met de zijde omhoog in een 150 millimeter plastic Petri-schaal.Giet langzaam het PDMS in de schaal, dicht bij het oppervlak van de schaal om bubbeltjesvorming te minimaliseren, om de stempel volledig te bedekken. Bedek de Petri-schaal en laat het PDMS een nacht bij 55 graden Celsius uitharden. Gebruik een mes om het overtollige PDMS weg te snijden.Scheid het gepaterde PDMS van de stempel met de hand. Verwijder de stempel en het overtollige PDMS uit de Petri-schaal. Plaats vervolgens de schaal op een vel papier bedrukt met de locaties van de symmetrische buitenste gaten voor de monsterkamer.Lign het gepaterde PDMS met de gids en gebruik een 5 millimeter biopsiepomp om gaten door het PDMS te prikken op de gemarkeerde locaties. Het belangrijkste kenmerk van dit apparaat is de symmetrie tussen inlaatkanalen en dezelfde kamer. Dit maakt het mogelijk om vloeistof uit te wisselen zonder verlies van monster.Het is belangrijk om een ​​gidspatroon te gebruiken om nauwkeurigheid te garanderen bij het snijden van de kanalen. Prik tot slot een gat in het midden van de monsterkamer, aan de binnenrand van de zuigkamer en aan elk uiteinde van de lange buitenkanalen. Bedek de Petri-schaal bij het opslaan van het gepaterde PDMS.Een dag voor de apparaatassemblage, bereid de vooraf omgezette vloeistof voor die zal worden gebruikt om glazen wanden in het microfluïdisch apparaat te creëren. Om de apparaatassemblage te beginnen, plasma behandel de gepaterde PDMS en een dunne glazen plaat gedurende 40 seconden. Druk voorzichtig de plasma-behandelde gezichten van de plaat en de gepaterde PDMS samen.Breng UV-hardende hars aan op de naad tussen de PDMS en de plaat en hard de hars onder laag-intensiteit UV-licht gedurende vijf minuten. Breng vervolgens thermoplastische buizen met roestvrijstalen connectoren in alle hoekgatjes van de gepaterde PDMS, behalve één. Verbind een drie milliliter spuit met vooraf omgezette vloeistof met het laatste gatje met behulp van een 18 gauge naald, thermoplastische buizen en een connector.Vul het microfluïdisch apparaat met vooraf omgezette vloeistof. Plaats vervolgens het apparaat op een hotplate verwarmd tot 100 graden Celsius en laat in de loop van 10 seconden drie milliliter vooraf omgezette vloeistof door het apparaat stromen om de glazen wanden te fabriceren. Verwijder vervolgens het apparaat van de hotplate.Gebruik een 30 milliliter spuit met lucht om overtollige vooraf omgezette vloeistof te verdrijven. Stroom langzaam 15 milliliter chloroform door het apparaat, gevolgd door 30 milliliter ethanol, elk gedurende ongeveer een minuut. Duw vervolgens lucht door het microfluïdisch apparaat tot het droog is.Verwijder de buizen uit de gatjes. Gebruik vervolgens UV-hardende hars om één millimeter dikke glazen strips aan de onderkanten van de lange randen van het apparaat te bevestigen. Snijd een 30 bij 30 millimeter stuk overtollig uitgehard PDMS en prik een gat breder dan de monsterkamer in het midden om de oplosmiddelbak te vormen.Plasma behandel de bak en het microfluïdisch apparaat gedurende 40 seconden. Plaats het plasma-behandelde gezicht van de bak op het apparaat met de monsterkamer gecentreerd in het gat. Oefen zachte druk uit om de bak aan het apparaat te bevestigen.Snij tot slot zes vijf millimeter vierkanten uit het overtollige PDMS. Gebruik een 5 millimeter biopsiepomp om een ​​gat halfdoor elk vierkant te snijden. Voeg een roestvrijstalen connector toe aan elk gat om de PDMS-stoppen te vormen.Na het laden van het zachte materie-monster in een één milliliter spuit, steek je

combining-microfluidics-microrheology-to-determine-rheological

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Een shearcel ontwikkeld voor kleine-hoek neutronenverstrooiing metingen in de snelheid-snelheidsgradiënt vlak van afschuiving en wordt gebruikt om complexe fluïda te karakteriseren. Ruimtelijk opgeloste metingen in de snelheidsgradiënt richting mogelijk zijn voor het bestuderen van shear-banding materialen. Toepassingen zijn onder andere onderzoeken van colloïdale dispersies, polymeeroplossingen, en zelf-geassembleerde structuren.

Meten Materiaal microstructuur Onder Flow Met behulp van 1-2 Plane Flow-Lage hoek neutronenverstrooiing

Hier beschrijven we een procedure die de microschalige schlieren-techniek gebruikt om mengingsongelijkheid in een microfluïdisch apparaat te meten. Door middel van kalibratie kan de verdeling van de concentratiegradiënt worden afgeleid uit de micro-schlieren-afbeelding.

Het analyseren van Mengen Inhomogeniteit in een microfluïdische apparaat door Microscale Schlieren Technique

Deeltjesvolg-microreologie onderzoekt de viscoëlasticiteit van materialen. Hier wordt de techniek gebruikt om de viscoëlasticiteit, creep-compliantie en effectieve crosslinking-rollen van verschillende matrixcomponenten van een bacteriële biofilm te bepalen. De matrix bestaat uit polymere stoffen die door de bacteriën worden uitgescheiden en de componenten bepalen de structuur en mechanische eigenschappen van de biofilm.

In Situ Mapping van de mechanische eigenschappen van Biofilms per Particle volgen Microreologie

Hier presenteren we een procedure voor de meting van gelijktijdige impedantie reologie en neutronenverstrooiing van zacht materiaal materialen onder schuifkracht.

Diëlektrische RheoSANS - Gelijktijdige Ondervraging van de impedantie, Reologie Lage hoek neutronenverstrooiing of Complex Fluids

Dit protocol beschrijft in detail hoe te fabriceren en te exploiteren van microfluidic apparaten voor röntgendiffractie gegevensverzameling bij kamertemperatuur. Bovendien, het beschrijft hoe eiwitten kristallisatie controleren door Dynamische lichtverstrooiing en hoe om te verwerken en analyseren diffractie gegevens verkregen.

Microfluidic Chips voor In Situ Crystal röntgendiffractie en In Situ Dynamische lichtverstrooiing voor seriële kristallografie

Een fase-omkering co stroom apparaat blijkt voor het genereren van monodispers dikvloeibaar druppels boven 1 Pas, die moeilijk is te realiseren in druppel microfluidics.

Fabriceren van dikvloeibaar druppels Microfluidic capillaire apparaat met fase-omkering co flow structuur

Dit protocol beschrijft de fabricage van microfluidic apparaten van MY133-V2000 te elimineren artefacten die zich vaak in microchannels als gevolg van de verschillen brekingsindices tussen microchannel structuren en een waterige oplossing voordoen. Dit protocol maakt gebruik van een acryl houder voor het comprimeren van de ingekapselde apparaat, verbetering van hechting, zowel chemisch als mechanisch.

Fabricage van refractieve-index-matched apparaten voor biomedische Microfluidics

Dit protocol demonstreert de voorbereiding van een foto orheologisch materiaal dat een vaste fase vertoont, verschillende vloeibare kristallijne fasen en een isotrope vloeistoffase door de temperatuur te verhogen. Gepresenteerd hier zijn methoden voor het meten van de structuur-viscoelasticiteit relatie van het materiaal.

Hoog contrast en snelle Photorheologische omschakeling van een twist-Bend Nematic Liquid Crystal

Dit protocol presenteert een methode om reologiekarakterisering uit te voeren van slijm dat zich op kieuwharken (GR's) van de zilverkarper bevindt. Visco-elastische kenmerken van GR-slijm, verkregen door het meten van viscositeit, opslag en verliesmodulus, worden geëvalueerd voor de schijnbare opbrengstspanning om het filtertoevoermechanisme in GR's te begrijpen.

Macro-reologie Karakterisering van Gill Raker Mucus in de Zilverkarper, Hypophthalmichthys molitrix

De fabricage van een dubbellaags apparaat op basis van polydimethylsiloxaan (PDMS) voor de productie van combinatorische bibliotheken in water-in-olie-emulsies (pluggen) wordt hier gepresenteerd. De benodigde hardware en software die nodig zijn om de productie van stekkers te automatiseren, worden gedetailleerd beschreven in het protocol en de productie van een kwantitatieve bibliotheek van fluorescentiestekkers wordt ook gedemonstreerd.

Dubbellaags microfluïdisch apparaat voor de productie van combinatorische pluggen

Dit protocol beschrijft het ontwerp en de fabricage van een microfluïdisch apparaat dat geschikt is voor het onderzoeken van de mechanica van microtubuli-polymeren. De synthese van microfabricage, geautomatiseerde stroomregeling en computationele modelleringstechnieken maakt een flexibel systeem mogelijk dat bij uitstek geschikt is om het cellulaire cytoskelet in vitro te onderzoeken.

Ontwikkeling van een op microfluïdica gebaseerde benadering voor het onderzoeken van de mechanica van microtubuli-polymeren

Leer microfluidica en microrheologie om rheologische eigenschappen van zachte materie te meten tijdens herhaalde fase-overgangen. Deze methode maakt real-time karakterisatie mogelijk.

Combinatie van Microfluidics en Microrheology om te bepalen de Rheologische eigenschappen van zachte materie tijdens herhaalde fase-overgangen (Video) | JoVE Journal

Combinatie van Microfluidics en Microrheology om te bepalen de Rheologische eigenschappen van zachte materie tijdens herhaalde fase-overgangen

Meer video's verkennen