Op glas gebaseerde apparaten om druppels en emulsies te genereren

Dit protocol beschrijft in detail hoe microfluïdische apparaten op basis van glas kunnen worden vervaardigd. Door dit protocol te volgen, kan iedereen zonder ervaring deze apparaten bouwen en gebruiken. Met glas kunnen we oppervlakken gemakkelijk hydrofoob of hydrofiel maken, waardoor apparaten op basis van glas aantrekkelijk worden voor het genereren van stabiele emulsiedruppels.

Er zijn meerdere toepassingen voor druppels en emulsies op uiteenlopende gebieden zoals cosmetica, de voedingsindustrie en medicijnafgifte. In dit handschrift leggen we wat meer de nadruk op het gebruik ervan in de intensieve landbouw. We raden aan om geduldig te zijn bij elke stap.

Controleer ook of de punt schoon is en niet gebroken. Wacht niet tot het apparaat klaar is om deze te controleren. Gebruik voor het maken van eenvoudige druppels een glazen basis gemaakt met een microscoopglaasje om het apparaat te bouwen.

Gebruik voor de tip ronde glazen haarvaten met een diameter van een millimeter. Gebruik vervolgens een 20 gauge spuitnaald om het inbrengen van de vloeistof in het capillair te vergemakkelijken. Snijd met een scheermesje of een scalpel een gat dat gelijk is aan de grootte van de buitendiameter van het capillair aan de basis van de naald.

Spoel de naald met water om stof en vezels van het snijden te verwijderen en laat de naald aan de lucht drogen. Om het apparaat te monteren, lijmt u het ronde capillair op het microscoopglaasje door de punt van het capillair één tot twee centimeter buiten het uiteinde van de microscoopglaas te plaatsen en een klodder epoxy in het midden van het capillair toe te voegen, zodat deze het gezichtsveld of de naald van de spuit niet verstoort. Plaats vervolgens de naald van de spuit zodanig dat het uiteinde van het capillair in het midden van de naald zit en plaats een kleine hoeveelheid geharde epoxy rond de rand aan de onderkant van de naald.

Breng na een paar minuten de tweede laag verse epoxy aan, bedek de basis van de naald en vermijd het gat. Bedek vervolgens het gat met geharde epoxy om te voorkomen dat de epoxy in de naalden stroomt. Voor het genereren van druppels plaatst u het apparaat in een verticale positie met behulp van een klem, zodat de punt naar beneden is gericht als een keukenkraan.

Gebruik een spuitpomp of een drukaangedreven opstelling om de vloeistof in het apparaat te pompen. Gebruik voor het maken van emulsiedruppels een vijf centimeter lang vierkant capillair voor de buitenste vloeistof en een rond capillair met een diameter van één millimeter. Zorg ervoor dat de lengte van het ronde capillair enkele centimeters langer is dan het vierkante capillair.

Stem de buitendiameter van het ronde capillair af op de binnenmaat van het vierkante capillair om ervoor te zorgen dat beide haarvaten coaxiaal zijn uitgelijnd. Om het apparaat vervolgens te monteren, lijmt u het vierkante capillair op het microscoopglaasje door de punt van het capillair één tot twee centimeter buiten het uiteinde van de microscoopglaas te plaatsen en een klodder epoxy in het midden van het capillair aan te brengen. Wacht tot de epoxy volledig uithardt.

Breng vervolgens het ronde capillair in het vierkante capillair zodat het uiteinde van het ronde capillair op de dia een paar centimeter van het einde van het vierkante capillair ligt. Het andere uiteinde van het ronde capillair dat zich in het vierkante capillair bevindt, moet zich op een afstand bevinden die ongeveer gelijk is aan de diameter van het ronde capillair vanaf het uiteinde van het vierkante capillair. Lijm het ronde capillair met een klodder epoxy op middellange afstand tussen het uiteinde van het ronde capillair en het begin van het vierkante capillair en wacht tot de epoxy volledig is uitgehard.

Om het capillair in de naaldbasis te huisvesten, snijdt u een gat aan de basis van de ronde dop die de grootte heeft van de buitendiameter van het capillair. Om vervolgens de andere naald aan het einde van het vierkante capillair te passen, snijdt u een rond en een vierkant gat aan de basis van de naald om het gewricht te huisvesten. Spoel de naalden na het snijden af met water en laat ze aan de lucht drogen.

Lijm ze vervolgens zoals eerder gedemonstreerd. Om het microfluïdische apparaat te bouwen, snijdt u twee kleine stukjes van een dia en lijmt u ze met epoxy op twee microscoopglaasjes om de dia's bij elkaar te houden. Wacht tot de epoxy volledig uithardt.

Snijd met behulp van een diamantschrijver het vierkante capillair tot een lengte van ongeveer vier centimeter. Gebruik het vierkante capillair met een binnenkant die overeenkomt met de buitendiameter van het ronde capillair om de haarvaten coaxiaal uit te lijnen. Gebruik voor dit protocol een zijcapillair van twee millimeter.

Trek vervolgens met behulp van een pipettrekmachine een rond capillair om twee halve haarvaten met een dunne punt te verkrijgen. Snijd vervolgens met behulp van een microsmederij de punt van een van de halve haarvaten tot de gewenste diameter. Om de andere helft als collectorcapillair te gebruiken, knipt u de getrokken punt zodat de oorspronkelijke platte uiteinden worden teruggewonnen.

Lijm het vierkante capillair op de dia's. Plaats het capillair niet in het midden van de dia's, omdat de verbindingen van de dia's zich niet in het kijkgebied mogen bevinden. Plaats vervolgens de punt en het collectorcapillair in het vierkante capillair op ongeveer twee millimeter van elkaar.

Om het gewricht te vermijden, plaatst u de uiteinden van zowel de tip als de collectorcapillairen aan dezelfde kant. Om verbindingen met de open uiteinden van de haarvaten te fabriceren, plaatst u vier naalden die deze uiteinden bedekken en lijmt u de naalden zoals eerder gedemonstreerd. Om het apparaat op lekken te testen, sluit u twee van de naalden met behulp van een gebogen stuk buis dat wordt vastgehouden door een bindmiddelclip.

Pomp vervolgens met behulp van een spuit handmatig gedeïoniseerd water in het apparaat via een van de naalden met behulp van de laatste naald als uitgang. Als er geen lekkages worden waargenomen, pompt u het water door de volgende naald en herhaalt u het proces voor alle vier de naalden. Als er een lek wordt gevonden, droog het apparaat dan grondig, breng epoxy aan en wacht een uur voordat u opnieuw test.

Nadat u hebt bevestigd dat er geen lekkage is, vult u het apparaat met experimentele vloeistof en verwijdert u luchtbellen. Verbind vervolgens de binnenste vloeistof of gedispergeerde fasespuit op naald één, de buitenste vloeistof of continue fase op naald twee en de collectorvloeistof of tegenelektrode op naald vier. Naald drie is voor de uitgang.

Sluit ten slotte de voeding aan op de naalden die de binnen- en collectorvloeistoffen voeden om een potentiaalverschil tussen de tip en de collectorvloeistof in te stellen. In deze studie werden ongeveer 3,3 millimeter siliconenoliedruppels gegenereerd met behulp van een tip van 580 micrometer. En 1,75 millimeter druppels werden gegenereerd met behulp van een tip van 86 micrometer.

Bovendien werden emulsiedruppels gegenereerd met behulp van elektro-costroomapparaten in de druppel-, kegelstraal- en zweepmodus. In deze resultaten wordt dezelfde vloeistof gebruikt als binnen- en collectorvloeistoffen. Als het doel van de experimenten echter het verzamelen van deze druppels is, moet een andere geleidende vloeistof als collector worden gebruikt.

Wees geduldig en wacht tot de epoxy uithardt. Als het nat wordt, zal het nooit drogen en moet u de hele procedure opnieuw starten. Meerdere emulsies kunnen worden gegenereerd met behulp van in combinaties van flowfocus in een scheming-serie.

Elk extra schema voegt een shell toe aan de motion drop. Flowfocussecties kunnen ook worden gebruikt.