Urządzenia na bazie szkła do generowania kropli i emulsji

Protokół ten szczegółowo opisuje, jak wytwarzać urządzenia mikroprzepływowe na bazie szkła. Przestrzeganie tego protokołu pozwoli każdemu, kto nie ma doświadczenia, na zbudowanie i używanie tych urządzeń. Za pomocą szkła możemy łatwo przekształcić powierzchnie w hydrofobowe lub hydrofilowe, co sprawia, że urządzenia na bazie szkła są atrakcyjne do generowania stabilnych kropli emulsji.

Krople i emulsje mają wiele zastosowań w tak różnych dziedzinach, jak kosmetyka, przemysł spożywczy i dostarczanie leków. W niniejszym manuskrypcie kładziemy nieco większy nacisk na ich zastosowanie w intensywnym rolnictwie. Zalecamy cierpliwość na każdym kroku.

Sprawdź również, czy końcówka jest czysta i nie jest złamana. Nie czekaj, aż urządzenie zostanie ukończone, aby je sprawdzić. Do robienia prostych kropli użyj szklanej podstawy wykonanej ze szkiełkiem mikroskopowym, aby zbudować urządzenie.

Do końcówki użyj okrągłych szklanych kapilar o średnicy jednego milimetra. Następnie użyj igły strzykawkowej o rozmiarze 20, aby ułatwić wprowadzenie płynu do kapilary. Za pomocą żyletki lub skalpela wytnij otwór równy wielkości zewnętrznej średnicy naczynia włosowatego u podstawy igły.

Opłucz igłę wodą, aby usunąć kurz i włókna z cięcia i pozostaw igłę do wyschnięcia na powietrzu. Aby zmontować urządzenie, przyklej okrągłą kapilę do szkiełka mikroskopowego, umieszczając końcówkę kapilary od jednego do dwóch centymetrów poza końcem szkiełka mikroskopowego i dodając odrobinę żywicy epoksydowej na środku kapilary, tak aby nie kolidowała z polem widzenia ani igłą strzykawki. Następnie umieść igłę strzykawki tak, aby koniec kapilary znajdował się na środku igły i umieść niewielką ilość utwardzonej żywicy epoksydowej wokół krawędzi na dole igły.

Po kilku minutach nałóż drugą warstwę świeżej żywicy epoksydowej, zakrywając podstawę igły i omijając otwór. Następnie przykryj otwór utwardzoną żywicą epoksydową, aby zapobiec przedostawaniu się żywicy epoksydowej do wnętrza igieł. Aby generować krople, umieść urządzenie w pozycji pionowej za pomocą zacisku tak, aby końcówka była skierowana w dół jak bateria kuchenna.

Użyj pompy strzykawkowej lub zestawu napędzanego ciśnieniem, aby wpompować płyn do urządzenia. Do sporządzania kropli emulsji użyj kwadratowej kapilary o długości pięciu centymetrów dla zewnętrznej cieczy i okrągłej kapilary o średnicy jednego milimetra. Upewnij się, że długość okrągłej kapilary jest o kilka centymetrów dłuższa niż kwadratowa kapilara.

Dopasuj zewnętrzną średnicę okrągłej kapilary do wewnętrznego rozmiaru kwadratowej kapilary, aby upewnić się, że obie kapilary są wyrównane współosiowo. Następnie, aby zmontować urządzenie, przyklej kwadratową kapilę do szkiełka mikroskopowego, umieszczając końcówkę kapilary od jednego do dwóch centymetrów poza końcem szkiełka mikroskopowego i nakładając odrobinę żywicy epoksydowej na środek kapilary. Poczekaj, aż żywica epoksydowa całkowicie się utwardzi.

Następnie wprowadź okrągłą kapilę do kwadratowej kapilary tak, aby koniec okrągłej kapilary na szkiełku znajdował się kilka centymetrów od końca kwadratowej kapilary. Drugi koniec okrągłej kapilary, która znajduje się wewnątrz kwadratowej kapilary, powinien znajdować się w odległości w przybliżeniu równej średnicy okrągłej kapilary od końca kwadratowej kapilary. Przyklej okrągłą kapilę za pomocą odrobiny żywicy epoksydowej w połowie odległości między końcem okrągłej kapilary a początkiem kwadratowej kapilary i poczekaj, aż żywica epoksydowa całkowicie się utwardzi.

Aby umieścić kapilarę w podstawie igły, wytnij otwór u podstawy okrągłej nasadki, który jest wielkości zewnętrznej średnicy kapilary. Następnie, aby dopasować drugą igłę do końca kwadratowej kapilary, wytnij okrągły i kwadratowy otwór u podstawy igły, aby pomieścić staw. Po ścięciu opłucz igły wodą i pozostaw do wyschnięcia na powietrzu.

Następnie przyklej je, jak pokazano wcześniej. Aby zbudować urządzenie mikroprzepływowe, wytnij dwa małe kawałki szkiełka i za pomocą żywicy epoksydowej przyklej je do dwóch szkiełek mikroskopowych, aby utrzymać szkiełka razem. Poczekaj, aż żywica epoksydowa całkowicie się utwardzi.

Za pomocą rysika diamentowego przytnij kwadratową kapilarnę na długość około czterech centymetrów. Użyj kwadratowej kapilary z wewnętrzną stroną pasującą do zewnętrznej średnicy okrągłej kapilary, aby wyrównać kapilary współosiowo. W tym protokole użyj dwumilimetrowej kapilary bocznej.

Następnie za pomocą maszyny do ciągnięcia pipet pociągnij okrągłą kapilę, aby uzyskać dwie połówki naczyń włosowatych z cienką końcówką. Następnie za pomocą mikro kuźni przytnij końcówkę jednej z połówek kapilar do żądanej średnicy. Aby użyć drugiej połowy jako kapilary kolektora, odetnij wyciągniętą końcówkę, aby odzyskać oryginalne płaskie końce.

Przyklej kwadratową kapilarnę do szkiełek. Nie umieszczaj kapilary na środku szkiełek, ponieważ połączenia szkiełek nie powinny znajdować się w viewobszar. Następnie umieść końcówkę i kapilarnę kolektora wewnątrz kwadratowej kapilary w odległości około dwóch milimetrów od siebie.

Aby uniknąć połączenia, umieść końce zarówno końcówki, jak i kapilar kolektora po tej samej stronie. Aby wykonać połączenia z otwartymi końcami naczyń włosowatych, umieść cztery igły zakrywające te końce i przyklej igły, jak pokazano wcześniej. Aby przetestować urządzenie pod kątem wycieków, zamknij dwie igły za pomocą wygiętego kawałka rurki przytrzymywanego przez klips do segregatora.

Następnie za pomocą strzykawki ręcznie pompuj dejonizowaną wodę do urządzenia przez jedną z igieł, używając ostatniej igły jako wyjścia. Jeśli nie zaobserwuje się żadnych wycieków, przepompuj wodę przez następną igłę, powtarzając proces dla wszystkich czterech igieł. Jeśli zostanie znaleziony wyciek, dokładnie wysusz urządzenie, nałóż żywicę epoksydową i odczekaj godzinę przed ponownym testem.

Po potwierdzeniu, że nie ma wycieków, napełnij urządzenie eksperymentalną cieczą i usuń pęcherzyki powietrza. Następnie podłącz wewnętrzną strzykawkę z cieczą lub fazą rozproszoną do igły pierwszej, zewnętrzną ciecz lub fazę ciągłą do igły drugiej, a ciecz kolektora lub przeciwelektrodę do igły czwartej. Igła trzecia służy do wyjścia.

Na koniec podłącz zasilacz do igieł podających płyny wewnętrzne i kolektorowe, aby ustawić różnicę potencjałów między końcówką a płynem kolektora. W tym badaniu wygenerowano około 3,3 milimetra kropli oleju silikonowego przy użyciu końcówki o średnicy 580 mikrometrów. Krople o średnicy 1,75 milimetra zostały wygenerowane przy użyciu końcówki o średnicy 86 mikrometrów.

Dodatkowo krople emulsji były generowane za pomocą urządzeń elektroprzepływowych w trybie kroplowania, strumienia stożkowego i ubijania. W tych wynikach ta sama ciecz jest używana jako ciecz wewnętrzna i kolektorowa. Jeśli jednak celem eksperymentów jest zebranie tych kropli, jako kolektor należy użyć innej cieczy przewodzącej.

Uzbrój się w cierpliwość i poczekaj, aż żywica epoksydowa się utwardzili. Jeśli zamoczy się, nigdy nie wyschnie i będziesz musiał ponownie rozpocząć całą procedurę. Wiele emulsji może być generowanych przy użyciu kombinacji skupienia przepływu w serii planowania.

Każdy dodatkowy schemat doda powłokę do zrzutu ruchu. Można również użyć sekcji skupiających przepływ.