Name: Wytwarzanie kropelek o wysokiej lepkości za pomocą mikroprzepływowego urządzenia kapilarnego ze strukturą współprzepływu z inwersją faz (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-04-17T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 2 s
Description: Poznaj metodę generowania monodyspersyjnych kropelek o wysokiej lepkości przy użyciu mikroprzepływowego urządzenia kapilarnego ze strukturą współprzepływu z inwersją faz.

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

Ta praca była wspierana przez Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (nr 51420105006 i 51322501). Dziękujemy Danielowi za pomocną dyskusję na temat idei wysokiej lepkości.

<ol><li>Shah, R. K., Shum, H. C., Rowat, A. C., Lee, D., Agresti, J. J., Utada, A. S., Chu, L. Y., Kim, J. W., Fernandez-Nieves, A., Martinez, C. J., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702108700531">Designer emulsions using microfluidics.</a> Mater. Today. 11, 18-27 (2008).</li>
<li>Park, J. I., Saffari, A., Kumar, S., Günther, A., Kumacheva, E. <a target="_blank" href="http://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-matsci-070909-104514">Microfluidic synthesis of polymer and inorganic particulate materials.</a> Annu. Rev. Mater. Res. 40, 415-443 (2010).</li>
<li>Heath, J. R., Ribas, A., Mischel, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-cell+analysis+tools+for+drug+discovery+and+development%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Rev.+Drug+Discovery%22%5BJournal%5D)">Single-cell analysis tools for drug discovery and development.</a> Nat. Rev. Drug Discovery. 15, 204-216 (2016).</li>
<li>Murphy, S. V., Atala, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+Bioprinting+of+tissues+and+organs%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">3D Bioprinting of tissues and organs.</a> Nat. Biotechnol. 32, 773-785 (2014).</li>
<li>Du, G., Fang, Q., den Toonder, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidics+for+cell-based+high+throughput+screening+platforms-a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chim.+Acta%22%5BJournal%5D)">Microfluidics for cell-based high throughput screening platforms-a review.</a> Anal. Chim. Acta. 903, 36-50 (2016).</li>
<li>Ushikubo, F. Y., Oliveira, D. R. B., Michelon, M., Cunha, R. L. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s12393-014-9100-0">Designing food structure using microfluidics.</a> Food Eng. Rev. 7, 393-416 (2015).</li>
<li>Xu, J. H., Li, S. W., Tan, J., Wang, Y. J., Luo, G. S. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aic.10924/abstract">Preparation of highly monodisperse droplet in a T-junction microfluidic device.</a> AIChE Journal. 52, 3005-3010 (2006).</li>
<li>van Steijn, V., Kleijn, C. R., Kreutzer, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flows+around+confined+bubbles+and+their+importance+in+triggering+pinch-off%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Flows around confined bubbles and their importance in triggering pinch-off.</a> Phys. Rev. Lett. 103, 214501(2009).</li>
<li>Utada, A. S., Fernandez-Nieves, A., Stone, H. A., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dripping+to+jetting+transitions+in+coflowing+liquid+streams%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Dripping to jetting transitions in coflowing liquid streams.</a> Phys. Rev. Lett. 99, 094502(2007).</li>
<li>Anna, S. L., Bontoux, N., Stone, H. A. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1537519">Formation of dispersions using &#34;flow focusing&#34; in microchannels.</a> Appl. phys. lett. 82, 364-366 (2003).</li>
<li>Utada, A. S., Lorenceau, E., Link, D. R., Kaplan, P. D., Stone, H. A., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monodisperse+double+emulsions+generated+from+a+microcapillary+device%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Monodisperse double emulsions generated from a microcapillary device.</a> Science. 308, 537-541 (2005).</li>
<li>Teh, S. Y., Lin, R., Hung, L. H., Lee, A. P. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2008/lc/b715524g">Droplet microfluidics.</a> Lab Chip. 8, 198-220 (2008).</li>
<li>Nunes, J. K., Tsai, S. S. H., Wan, J., Stone, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dripping+and+jetting+in+microfluidic+multiphase+flows+applied+to+particle+and+fiber+synthesis%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+D%3A+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Dripping and jetting in microfluidic multiphase flows applied to particle and fiber synthesis.</a> J. Phys. D: Appl. Phys. 46, 114002(2013).</li>
<li>Cubaud, T., Mason, T. G. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2911716">Capillary threads and viscous droplets in square microchannels.</a> Phys. Fluids. 20, 053302(2008).</li>
<li>Shestopalov, I., Tice, J. D., Ismagilov, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-step+synthesis+of+nanoparticles+performed+on+millisecond+time+scale+in+a+microfluidic+droplet-based+system%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Multi-step synthesis of nanoparticles performed on millisecond time scale in a microfluidic droplet-based system.</a> Lab Chip. 4, 316-321 (2004).</li>
<li>Zheng, B., Roach, L. S., Ismagilov, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Screening+of+protein+crystallization+conditions+on+a+microfluidic+chip+using+nanoliter-size+droplets%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Screening of protein crystallization conditions on a microfluidic chip using nanoliter-size droplets.</a> J. Am. Chem. Soc. 125, 11170-11171 (2003).</li>
<li>Nie, Z. H., Xu, S. Q., Seo, M., Lewis, P. C., Kumacheva, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+production+of+biopolymer+microcapsules+with+controlled+morphology%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Microfluidic production of biopolymer microcapsules with controlled morphology.</a> J. Am. Chem. Soc. 127, 8058-8063 (2005).</li>
<li>Abate, A. R., Kutsovsky, M., Seiffert, S., Windbergs, M., Pinto, L. F., Rotem, A., Utada, A. S., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+monodisperse+microparticles+from+non-Newtonian+polymer+solutions+with+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Synthesis of monodisperse microparticles from non-Newtonian polymer solutions with microfluidic devices.</a> Adv. Mater. 23, 1757-1760 (2011).</li>
<li>Seo, M., Nie, Z., Xu, S., Mok, M., Lewis, P. C., Graham, R., Kumacheva, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+microfluidic+reactors+for+polymer+particles%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Continuous microfluidic reactors for polymer particles.</a> Langmuir. 21, 11614-11622 (2005).</li>
<li>Duncanson, W. J., Lin, T., Abate, A. R., Seiffert, S., Shah, R. K., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+synthesis+of+advanced+microparticles+for+encapsulation+and+controlled+release%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Microfluidic synthesis of advanced microparticles for encapsulation and controlled release.</a> Lab Chip. 12, 2135-2145 (2012).</li>
<li>Song, H., Chen, D. L., Ismagilov, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reactions+in+droplets+in+microfluidic+channels%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Reactions in droplets in microfluidic channels.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 45, 7336-7356 (2006).</li>
<li>Chen, H., Zhao, Y., Li, J., Guo, M., Wan, J., Weitz, D. A., Stone, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reactions+in+double+emulsions+by+flow-controlled+coalescence+of+encapsulated+drops%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Reactions in double emulsions by flow-controlled coalescence of encapsulated drops.</a> Lab Chip. 11, 2312-2315 (2011).</li>
<li>Wang, P., Li, J., Nunes, J., Hao, S., Liu, B., Chen, H. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jace.14584/abstract">Droplet micro-reactor for internal gelation to fabricate ZrO2 ceramic microspheres.</a> J. Am. Ceram. Soc. 100, 41-48 (2017).</li>
<li>Chen, H., Man, J., Li, Z., Li, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+generation+of+high-viscosity+droplets+by+surface-controlled+breakup+of+segment+flow%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl.+Mater.+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Microfluidic generation of high-viscosity droplets by surface-controlled breakup of segment flow.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 9, 21059-21064 (2017).</li>
<li>Man, J., Li, Z., Li, J., Chen, H. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4982632">Phase inversion of slug flow on step surface to form high viscosity droplets in microchannel.</a> Appl. Phys. Lett. 110, 181601(2017).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Urządzenie do współprzepływu z inwersją faz zapewnia prostą i nieskomplikowaną metodę generowania monodyspersyjnych kropel o wysokiej lepkości. To urządzenie ma podobną konstrukcję do zwykłych urządzeń współprzepływowych, ponieważ podstawowa struktura przepływu składa się z rurki wewnętrznej umieszczonej w rurze środkowej, której wyjście jest połączone z rurką wylotową. Istnieją jednak dwie zasadnicze różnice między urządzeniem do współprzepływu z odwróceniem faz a zwykłym urządzeniem do współprzepływu do wytwarzania kro...

Generowanie kropel staje się kluczową technologią w różnych zastosowaniach, takich jak dostarczanie leków, synteza materiałów, biodruk 3D, testy komórkowe i inżynieria żywności1,2,3,4,5,6. Urządzenia mikroprzepływowe ze złączem T7,8, co-flow1,9, or flow-focusing10,11 Struktury są szeroko stosowane do generowania monodyspersyjnych pojedynczych kropelek emulsji. Wybór bardziej lepkiej fazy ciągłej ułatwi tworzenie kropel12, a lepkość zarówno płynów ciągłych, jak i zdyspergowanych jest zwykle poniżej 0,1 Pas w mikrofluidyce kropelkowej13. Jednak w wielu zastosowaniach faza rozproszona może mieć lepkość kilkaset razy wyższą niż woda, np. glicerol14, roztwory zawierające nanocząstki15, proteins16, lub polymers17,18,19, podczas gdy trudno jest uzyskać monodyspersyjne kropelki bezpośrednio z płynów o wysokiej lepkości w stabilnym kapaniu regime11 w urządzeniach mikroprzepływowych, szczególnie dla płynów o lepkości η > 1 Pa·s14,17,18,19. Ponadto doniesiono13,18, że typowe metody mikroprzepływowe do tworzenia kropel wymagają płynów o stosunkowo niskiej lepkości i umiarkowanym napięciu międzyfazowym, aby utworzyć jednolite kropelki w stabilnym reżimie kapania.
Dla fazy rozproszonej o lepkości nieco większej niż 0,1 Pas, istnieje kilka możliwych podejść ułatwiających tworzenie kropel za pomocą typowych urządzeń mikroprzepływowych ze złączem T, współprzepływem lub skupiającym przepływ: (1) zmniejszyć lepkość fazy rozproszonej poprzez rozcieńczenie jej w lotnym rozpuszczalniku11,20; (2) Zmniejsz stosunek lepkości rozproszonej do ciągłej, zwiększając lepkość fazy ciągłej<klasa SUP="xref">1,<klasa SUP="xref">11; (3) Zmniejsz natężenie przepływu fazy rozproszonej do bardzo niskiej wartości, zachowując jednocześnie wysoki stosunek natężenia przepływu ciągłego do rozproszonego <klasa SUP="xref">14,<klasa SUP="Xref">19. Jednak te podejścia nie są praktyczne w przypadku płynów o znacznie wyższej lepkości, ponieważ znacznie obniżą tempo produkcji, jednocześnie znacznie zwiększając zużycie lotnego rozpuszczalnika lub fazy ciągłej. Ponadto doniesiono, że niektóre roztwory polimerów o wysokiej lepkości o η > 1 Pa·s nadal nie rozpadały się na kropelki przy metodach wymienionych powyżej17,19.
Istnieje również kilka ulepszonych konstrukcji urządzeń mikroprzepływowych, które wprowadzają trzecią fazę płynu do systemu, co ułatwia wytwarzanie kropelek o wysokiej lepkości. Innowacje obejmują: wprowadzenie bąbelków w celu przecięcia gwintu natryskiwania na kropelki21, niemieszający się płyn opiekuńczy o umiarkowanej lepkości, wprowadzony jako faza środkowa między fazą zanurzoną a fazą ciągłą18, oraz mikroreaktory wprowadzone do generowania kropelek o wysokiej lepkości z dwóch prekursorów o niskiej lepkości21,22,23. Jednak w miarę jak w proces zaangażowany jest jeszcze jeden płyn, system staje się bardziej skomplikowany, a urządzenia zwykle pracują w znacznie węższym reżimie przepływu niż typowe urządzenia do generowania pojedynczych kropelek emulsji.
Aby wygenerować kropelki monodyspersyjne bezpośrednio z płynu o wysokiej lepkości o >η > 1 Pa·s, zbadano metody inwersji faz kontrolowanej powierzchniowo24. Ponieważ wytwarzanie kropel o niskiej lepkości jest znacznie łatwiejsze niż w przypadku kropel o wysokiej lepkości12, wydłużone kropelki o niskiej lepkości w fazie ciągłej o wysokiej lepkości są najpierw generowane przy użyciu typowej struktury współprzepływowej, a następnie są rozbijane w wyniku zmiany zwilżalności powierzchni za strukturą współprzepływu. Uwolniony płyn o niskiej lepkości odwrotnie zamyka znajdujący się za nim płyn o wysokiej lepkości w kropelki, dzięki czemu inwersja faz jest zakończona. Zgodnie z mechanizmem inwersji faz, monodyspersyjne kropelki o wysokiej lepkości mogą być generowane w oparciu o typowe urządzenie współprzepływowe, podczas gdy wyjście urządzenia współprzepływu jest poddawane obróbce w celu zwilżenia płynem o niskiej lepkości, a następnie podłączane do szerszej rurki24,25.

<table><tbody><tr><td>VitroTubes Rurki szklane</td><td>VitroCom</td><td>8240</td><td>Square - Miniaturowe rurki szklane puste, ID = 0,4 mm, OD = 0,8 mm</td></tr><tr><td>VitroTubes Rurki szklane VitroCom</td><td></td><td>CV2033</td><td>okrągłe - Miniaturowe rurki szklane puste, ID = 0,2 mm, OD = 0,33 mm</td></tr><tr><td>VitroTubes Rurki szklane</td><td>VitroCom</td><td>CV1017</td><td>Round - Miniaturowe rurki szklane puste, ID = 0,1 mm, OD=0,17 mm</td></tr><tr><td>VitroTubes Rurki szklane</td><td>VitroCom</td><td>Q14606</td><td>Kwadrat - miniaturowa rurka szklana pusta, ID = 1,05 mm + 0,1 / - 0, OD = 1,5 mm</td></tr><tr><td>Standardowe kapilary szklane</td><td>WPI</td><td>1B100-6</td><td>Okrągłe - rurki szklane, ID = 0,58 mm, OD = 1,00 mm</td></tr><tr><td>Glicerol</td><td>Sinopharm Odczynnik chemiczny Beijing</td><td>10010618</td><td></td></tr><tr><td>Parafina w płynie</td><td>Sinopharm Odczynnik chemiczny Beijing</td><td>30139828</td><td></td></tr><tr><td>Pol(alkohol winylowy), PVA-124</td><td>Odczynnik chemiczny Sinopharm Beijing</td><td>30153084</td><td></td></tr><tr><td>Span 80</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>85548</td><td></td></tr><tr><td>Skrobia</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S9765</td><td></td></tr><tr><td>Trichloro(oktadecylo)silan</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>104817</td><td></td></tr><tr><td>Błękit toluidynowy O</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T3260</td><td></td></tr><tr><td>Miód</td><td></td><td></td><td>Miód niepokalanek pospolity, pospolity produkt spożywczy zakupiony w supermarkecie</td></tr><tr><td>DEVCON 5 Minute Epoxy</td><td>ITW&nbsp;</td><td></td><td>Klej epoksydowy</td></tr><tr><td>końcówka Igły dozujące ze stali nierdzewnej (Luer Lock)</td><td>Igła Suzhou Lanbo, Chiny</td><td></td><td>LTA820050 20G x 1/2"&nbsp;</td></tr><tr><td>Rysik wolframowo-węglikowy</td><td>Ullman</td><td>1830</td><td>Do cięcia rurek szklanych</td></tr><tr><td>Szkiełka mikroskopowe</td><td>Marka żagla</td><td>7101</td><td>76,2 mm x 25,4 mm, grubość 1 - 1,2 mm</td></tr><tr><td>Rurki polietylenowe</td><td>Scientific Commodities</td><td>BB31695-PE/5</td><td>ID = 0,86 mm, OD = 1,32 mm</td></tr><tr><td>Pompy strzykawkowe</td><td>Dłuższa pompa, Chiny</td><td>LSP01-1A</td><td>3 pompy potrzebne do eksperymentów</td></tr></tbody></table>

wytwarzanie kropelek o wysokiej lepkości za pomocą mikroprzepływowego urządzenia kapilarnego ze strukturą współprzepływu z inwersją faz

Fabricating High-viscosity Droplets using Microfluidic Capillary Device with Phase-inversion Co-flow Structure

Generowanie kropelek monodyspersyjnych o wysokiej lepkości zawsze było wyzwaniem w mikrofluidyce kropelkowej. W tym miejscu demonstrujemy urządzenie do współprzepływu z inwersją faz do generowania jednolitych kropelek o wysokiej lepkości w płynie o niskiej lepkości. Mikroprzepływowe urządzenie kapilarne ma wspólną strukturę współprzepływu, a jego wyjście łączy się z szerszą rurką. Wydłużone kropelki płynu o niskiej lepkości są najpierw zamykane w kapsułkach przez płyn o wysokiej lepkości w strukturze współprzepływu. Gdy wydłużone kropelki o niskiej lepkości przepływają przez wyjście, które jest poddawane obróbce w celu zwilżenia płynem o niskiej lepkości, inwersja faz jest następnie indukowana przez przyleganie kropelek o niskiej lepkości do końcówki wyjścia, co powoduje późniejszą odwrotną enkapsulację płynu o wysokiej lepkości. Wielkość powstałych kropelek o wysokiej lepkości można regulować, zmieniając stosunek natężenia przepływu płynu o niskiej lepkości do płynu o wysokiej lepkości. Przedstawiamy kilka typowych przykładów wytwarzania kropelek o wysokiej lepkości i lepkości do 11,9 Pas, takich jak glicerol, miód, skrobia i roztwór polimeru. Metoda zapewnia proste i nieskomplikowane podejście do generowania monodyspersyjnych kropelek o wysokiej lepkości, które mogą być wykorzystywane w różnych zastosowaniach opartych na kropelkach, takich jak synteza materiałów, dostarczanie leków, oznaczanie komórek, bioinżynieria i inżynieria żywności.

Zaprojektowano mikrofluidyczne urządzenie kapilarne o strukturze współprzepływu z inwersją faz, aby generować monodyspersyjne wodne krople o wysokiej lepkości, co przedstawiono na Rysunku 1A. Na Rysunku 1 wysokolepka faza wodna stanowiła glicerol o lepkości ηw = 1.4 Pas; niskolepka faza olejowa stanowiła parafina ciekła o lepkości ηo = 0.029 Pas; napięcie powierzchniowe między obiema fazami...

Wykazano, że urządzenie do współprzepływu z inwersją faz generuje monodyspersyjne kropelki o wysokiej lepkości powyżej 1 Pas, co jest trudne do zrealizowania w mikroprzepływach kropelkowych.

Wytwarzanie kropelek o wysokiej lepkości za pomocą mikroprzepływowego urządzenia kapilarnego ze strukturą współprzepływu z inwersją faz

The generation of monodisperse droplets with high viscosity has always been a challenge in droplet microfluidics. Here, we demonstrate a phase-inversion ...

Ogólnym celem tej procedury jest wytworzenie monorozproszonych kropel o wysokiej lepkości o lepkości powyżej jednej sekundy paskala i fazie ciągłej o niskiej lepkości poprzez inwersję faz w prostym urządzeniu mikroprzepływowym ze współprzepływem. Metoda ta może rozwiązać kluczowy problem w dziedzinie mikrofluidyki kropelkowej, dotyczący manipulacji płynami o naturalnie wysokiej lepkości, takimi jak roztwory polimerów o wysokiej zawartości glicerolu i zawiesiny nanocząstek. Główną zaletą tej techniki jest to, że początkowo generuje kropelki o niskiej lepkości, które są łatwiejsze do formowania i kontrolowania niż kropelki o wysokiej lepkości.Kolejna wersja fazowa w celu wytworzenia kropel o wysokiej lepkości jest indukowana, gdy kropelki o niskiej lepkości wypływają z wyjścia ze struktury współprzepływowej. Procedurę zademonstruje pan Zhongnan Li, absolwent Uniwersytetu Tsinghua. Aby rozpocząć przygotowanie urządzenia, użyj rysika z węglika wolframu, aby wyciąć trzycentymetrową długość okrągłej szklanej rurki o średnicy wewnętrznej i zewnętrznej odpowiednio 580 mikrometrów i jednego milimetra.Utworzy to środkową rurkę urządzenia. Aby wykonać wewnętrzną rurkę urządzenia, wytnij dwuce

fabricating-high-viscosity-droplets-using-microfluidic-capillary

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Opracowano nowy system mikrofluidyczny wykorzystujący zjawisko pompowania pasywnego oraz sterowany przez użytkownika system dostarczania płynów. Ze względu na niski koszt, łatwość obsługi, precyzję objętościową, wysoką prędkość, powtarzalność i automatyzację, system mikrofluidyczny ten ma potencjał do zastosowania w szerokim zakresie aplikacji biologicznych.

Szybki system dostarczania oparty na kropelkach do pompowania pasywnego w urządzeniach mikroprzepływowych

Łącząc generowanie monodyspersyjnych kropli z inercyjnym porządkowaniem komórek i cząsteczek, opisujemy metodę enkapsulacji pożądanej liczby komórek lub cząsteczek w pojedynczej kropli z częstotliwością rzędu kHz. Wykazujemy wydajność dwukrotnie przekraczającą wydajność enkapsulacji nieuporządkowanej w przypadku kropli z jedną lub dwiema cząsteczkami.

Wysokoprzepustowa mikroenkapsulacja pojedynczych komórek i wielu komórek

Mikroprzepływowe wytwarzanie podwójnych emulsji zazwyczaj obejmuje urządzenia o wzorzystej zwilżalności lub specjalnie wykonane elementy szklane. W tym miejscu opisujemy wytwarzanie i testowanie generatora podwójnej emulsji z polidimetylosiloksanu (PDMS), który nie wymaga obróbki powierzchni ani skomplikowanych procesów produkcyjnych i jest w stanie wytwarzać podwójne emulsje do 14 μm.

Podwójne wytwarzanie emulsji przy użyciu współosiowego urządzenia do ustawiania ostrości przepływu z polidimetylosiloksanu (PDMS)

Tutaj demonstrujemy prostą metodę produkcji mikrokropelek o kontrolowanej wielkości, monodyspersyjnych, typu woda w oleju (W/O) za pomocą kapilarnego odśrodkowego urządzenia mikroprzepływowego. Metoda ta wymaga jedynie niewielkiej objętości próbki i umożliwia produkcję o wysokiej wydajności. Spodziewamy się, że ta metoda będzie przydatna do szybkich analiz biochemicznych i komórkowych.

Kapilarne odśrodkowe urządzenie mikroprzepływowe do formowania mikrokropel monodyspersyjnych o kontrolowanej wielkości

Opisane są protokoły wytwarzania degradowalnych termoresponsywnych hydrożeli opartych na sieciowaniu hydrazonów polimerowych oligomerów na skalę masową, mikroskalową i nanoskalę, przy czym ta ostatnia służy do przygotowania zarówno nanocząstek żelowych, jak i nanowłókien.

Wytwarzanie degradowalnych termoczułych hydrożeli w różnych skalach długości za pomocą wytłaczania reaktywnego, mikrofluidyki, samoorganizacji i elektroprzędzenia

Wielowarstwowe urządzenia mikroprzepływowe często wiążą się z wytwarzaniem form wzorcowych o skomplikowanej geometrii dla funkcjonalności. W tym artykule przedstawiono kompletny protokół wieloetapowej fotolitografii z zaworami i funkcjami o zmiennej wysokości, które można dostosować do dowolnego zastosowania. W ramach demonstracji wytwarzamy mikroprzepływowy generator kropel zdolny do wytwarzania kulek hydrożelowych.

Wieloetapowa fotolitografia o zmiennej wysokości dla wielowarstwowych urządzeń mikroprzepływowych z zaworami

Tutaj prezentujemy protokół ilustrujący procesy produkcji i eksperymenty weryfikacyjne pół-trójwymiarowego (pół-3D) mikroprzepływowego chipa skupiającego przepływ do tworzenia kropel.

Wytwarzanie kropelek diakrylanu z poli(glikolu etylenowego) o kontrolowanej wielkości za pomocą pół-3-wymiarowych urządzeń mikroprzepływowych z ogniskowaniem przepływu

Demonstrujemy produkcję i użycie urządzenia mikroprzepływowego, które umożliwia wielokrotne pomiary mikroreologii śledzenia cząstek w celu zbadania reologicznych efektów powtarzających się przemian fazowych na miękkiej materii.

Połączenie mikrofluidyki i mikroreologii w celu określenia właściwości reologicznych miękkiej materii podczas powtarzających się przemian fazowych

Tutaj przedstawiono protokół produkcji urządzeń mikroprzepływowych na bazie szkła, używanych do generowania wysoce monodyspersyjnych emulsji o kontrolowanej wielkości kropli.

Urządzenia na bazie szkła do generowania kropli i emulsji

Prezentacja dwuwarstwowego urządzenia opartego na polidimetylosiloksanie (PDMS) do produkcji bibliotek kombinatorycznych w emulsjach (korkach) typu woda w oleju jest przedstawiona. Niezbędny sprzęt i oprogramowanie wymagane do automatyzacji produkcji zatyczek jest szczegółowo opisane w protokole, a także pokazano produkcję ilościowej biblioteki zatyczek fluorescencyjnych.

Dwuwarstwowe urządzenie mikroprzepływowe do kombinatorycznej produkcji korków

Protokół opisuje zaawansowaną platformę mikroprzepływową do ilościowego pomiaru dynamiki wydzielania cytokin w pojedynczych ludzkich komórkach jednojądrzastych krwi obwodowej. Platforma mierzy równolegle do trzech cytokin (IL-6, TNFα i IL-1β) dla każdej pojedynczej komórki stymulowanej lipopolisacharydem, na przykład.

Podejście mikroprzepływowe do rozwiązywania jednoczesnego i sekwencyjnego wydzielania cytokin w poszczególnych komórkach wielofunkcyjnych

Poznaj metodę generowania monodyspersyjnych kropelek o wysokiej lepkości przy użyciu mikroprzepływowego urządzenia kapilarnego ze strukturą współprzepływu z inwersją faz.

Wytwarzanie kropelek o wysokiej lepkości za pomocą mikroprzepływowego urządzenia kapilarnego ze strukturą współprzepływu z inwersją faz (Wideo) | JoVE Journal

Wytwarzanie kropelek o wysokiej lepkości za pomocą mikroprzepływowego urządzenia kapilarnego ze strukturą współprzepływu z inwersją faz

Przeglądaj więcej filmów