Name: Duplo Emulsion Geração de utilizar um dispositivo de polidimetilsiloxano (PDMS) Co-Axial Flow Foco (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-12-25T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 58 s
Description: Aprenda a gerar emulsões duplas usando um dispositivo microfluídico de PDMS com foco de fluxo coaxial. Este método simplifica a fabricação por litografia flexível sem tratamentos superficiais especializados.

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Este trabalho foi apoiado por uma concessão da pesquisa do California Institute for Quantitative Biosciences (QB3), o Bridging the Award Gap da fundação da família de Rogers, a Sandler / Programa Foundation UCSF para Breakthrough de Pesquisa Biomédica, uma bolsa da BASF, ea NSF, através Programa Faculdade Início de Carreira Desenvolvimento (CARREIRA) (DBI-1253293).

1. SU8 Mestre Fabrication <ol><li> Projetar as estruturas microfluídicos para dois fabricação camada utilizando o software AutoCAD e têm os desenhos impressos por um fornecedor em filme placa de circuito com resolução de 10 m. Os detalhes da concepção do dispositivo são dadas em uma referência anexado 11 e as geometrias de canal são mostradas na Figura 1. As camadas deverá incluir marcas de alinhamento para ajudar a colocar características de cada camada 12 de fabricação. </li><li> Coloque uma pré-limpeza de 3 polegadas de diâmetro wafer de silício em um revestidor de rotação e ligue o vácuo para afixá-lo para o mandril. Aplicar 1 ml de SU8-3035 no centro da bolacha e centrifugação durante 20 segundos a 500 rpm, em seguida 30 segundos a 2000 rpm, proporcionando uma espessura de camada de 50 um. </li><li> Remover a bolacha e assar em uma placa de aquecimento de 135 ° C durante 30 min. Permitir que o wafer arrefecer à RT antes de passar para a próxima etapa. </li><li> Exponha o wafer revestido para o st máscara de camada 1 (Figura 2A </strong&gt;) sob uma colimado 190 mW, 365 nm LED para 90 seg. Após a exposição, a colocar sobre uma bolacha de 135 ° C placa de aquecimento durante 1 min, em seguida, arrefecer attemperatura ambiente, antes de prosseguir para o passo seguinte. </li><li> Coloque o wafer no revestidor de rotação e ligue o vácuo para afixá-lo para o mandril. Aplicar 1 ml de SU8-2050 no centro da bolacha e centrifugação durante 20 segundos a 500 rpm, em seguida 30 segundos a 1375 rpm, o que resulta em uma camada que proporciona uma espessura adicional de 135 uM. </li><li> Remover a bolacha e assar em uma placa de aquecimento de 135 ° C durante 30 min, em seguida, arrefecer attemperatura ambiente, antes de passar para a próxima etapa. </li><li> Alinhar a camada de máscara 2 ND (Figura 2B) para a geometria modelada em 1.3 e expor a pastilha revestida a uma colimado 190 mW, a 365 nm LED durante 3 min. Após a exposição, colocar sobre uma placa de aquecimento de 135 ° C durante 1 min, em seguida, arrefecer attemperatura ambiente, antes de prosseguir para o passo seguinte. </li><li> Desenvolver as máscaras por imersão num banho em agitação de acetato de éter propilenoglicol monometílico, durante 30 min. Lava-se a bolachaem isopropanol e assar em uma placa de aquecimento de 135 ° C durante 1 min. Colocar o mestre desenvolvido numa placa de Petri de 100 mm para a moldagem por PDMS. </li></ol> 2. PDMS fabricação de dispositivos <ol><li> Preparar 10: 1 PDMS combinando 50 g de base de silicone com 5 g de agente de cura em um copo de plástico. Misture o conteúdo com uma ferramenta rotativa equipada com um pedaço de pau mexa. Desgaseificar a mistura no interior de um exsicador durante 30 minutos, ou até que todas as bolhas de ar são removidas. </li><li> Despeje o PDMS para dar uma espessura de 3 mm sobre o mestre e coloque de volta no secador durante mais de desgaseificação. Uma vez que todas as bolhas são removidas, o dispositivo de cozer a 60 ° C durante 2 horas. </li><li> Corte o dispositivo a partir do molde utilizando um bisturi e coloque sobre uma superfície limpa, com o lado modelado up. Cortar o molde PDMS ao meio com uma lâmina de barbear para separar master 1 da Master 2 (Figura 3a). Na peça que contém a geometria manuseio 50 um fluido impresso por Master 1, socos fluídicos as entradas e saídas com 0,75 mm de punção para biópsia. </li><li> Plasma tratar os dispositivos a 1 mbar de O2 no plasma durante 60 segundos em um aspirador de plasma 300 W. Molhar a superfície da peça unpunched de PDMS com uma gota de água Dl para retardar temporariamente PDMS-PDMS ligação e servir como um lubrificante. Durante a visualização através de um microscópio estéreo, lugar Master 1 no Master 2 superfície e deslize as superfícies relativamente até que um bloqueio mecânico é alcançada quando os quadros recesso e molduras salientes na Figura 3A companheiro. </li><li> Coloque o dispositivo num forno de 60 ° C e assar o dispositivo montado (Figura 3B) durante dois dias a 60 ° C para evaporar a água e a ligação completa. </li></ol> 3. Preparação dos Reagentes <ol><li> Encha seringa de 1 mL com água destilada para a fase interior. </li><li> Preencha seringa de 1 ml com HFE 7500 óleo fluorado com um peso. % Surfactante biocompatível surfactante 13 para a fase intermediária. </li><li> Preencha seringa de 10 ml com 10 wt. % Polietilenoe glicol (PEG) em solução de água contendo 1 em peso. % De Tween 20 e 1 em peso. % De dodecilsulfato de sódio para a fase contínua. </li></ol> 4. Sistema de Preparação <ol><li> Coloque o chip microfluídico no palco de um microscópio invertido acoplado com uma câmera digital capaz de &lt;100 ms velocidades do obturador. </li><li> Montar todas as seringas em bombas de seringa e anexar 27 agulhas G. Anexar ~ 30 cm de comprimento de tubagem de PE-2 sobre as agulhas e inserir as extremidades soltas na apropriado perfurados orifícios no dispositivo. </li><li> Inserir um comprimento de 10 cm de EP-2 para a porta de saída do dispositivo e colocar a outra extremidade num contentor de recolha de resíduos. </li><li> Primeiro o dispositivo, executando as bombas de seringa, a altas taxas de velocidades (2,000 mL / min) até que o fluido nos segmentos de tubagem atinge os orifícios de entrada do dispositivo. </li></ol> 5. Emulsão Geração <ol><li> Concentre o microscópio sobre uma região que contém o 50 um x 50 um orifício eocanal de saída a jusante. </li><li> Definir as bombas de seringa para fornecer o fluido para o gerador de emulsão dupla a taxas de fluxo de 250 mL / h durante a fase interior, com 100 ul / h durante a fase de meio, e 700 ul / h durante a fase contínua e esperar 10 minutos para equilíbrio. </li><li> Manter as velocidades de fluxo das fases interna e meia em 250? L / h e 100 l / h, respectivamente. Definir a taxa de fluxo da fase exterior em 1.050 mL / hr. Espere 3-5 minutos para a geração de casal emulsões para estabilizar sob este conjunto de condições de escoamento. </li><li> Adquirir 5 segundos de imagens de vídeo a 30 Hz para processamento off-line através de análise de imagem manual. </li><li> Repetir 5.3 e 5.4 com as taxas de fluxo indicadas na Tabela 1. As taxas de fluxo da fase interna e do meio são mantidas constantes e a taxa de fluxo da fase portadora é variada por ajustamento da configuração da bomba de seringa. </li></ol>

<ol><li>Van Der Graaf, S., Schroën, C. G. P. H., Boom, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+double+emulsions+by+membrane+emulsification+-+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Membrane+Sci%22%5BJournal%5D)">Preparation of double emulsions by membrane emulsification - A review.</a> J. Membrane Sci. 251 (1-2), 7-15 (2005).</li>
<li>Laugel, C., Baillet, A. P., Youenang Piemi, M., Marty, J., Ferrier, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oil-water-oil+multiple+emulsions+for+prolonged+delivery+of+hydrocortisone+after+topical+application%3A+comparison+with+simple+emulsions%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Pharm%22%5BJournal%5D)">Oil-water-oil multiple emulsions for prolonged delivery of hydrocortisone after topical application: comparison with simple emulsions.</a> Int. J. Pharm. 160 (1), 109-117 (1998).</li>
<li>Kim, S. H., Kim, J. W., Cho, J. C., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Double-emulsion+drops+with+ultra-thin+shells+for+capsule+templates%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Double-emulsion drops with ultra-thin shells for capsule templates.</a> Lab Chip. 11 (18), 3162-3166 (2011).</li>
<li>Lim, S. W., Abate, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrahigh-throughput+sorting+of+microfluidic+drops+with+flow+cytometry%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Ultrahigh-throughput sorting of microfluidic drops with flow cytometry.</a> Lab Chip. 13 (23), 4563-4572 (2013).</li>
<li>Bernath, K., Hai, M., Mastrobattista, E., Griffiths, A. D., Magdassi, S., Tawfik, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+compartmentalization+by+double+emulsions%3A+sorting+and+gene+enrichment+by+fluorescence+activated+cell+sorting%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Biochem%22%5BJournal%5D)">In vitro compartmentalization by double emulsions: sorting and gene enrichment by fluorescence activated cell sorting.</a> Anal. Biochem. 325 (1), 151-157 (2004).</li>
<li>Seemann, R., Brinkmann, M., Pfohl, T., Herminghaus, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Droplet+based+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Rep.+Prog.+Phys%22%5BJournal%5D)">Droplet based microfluidics.</a> Rep. Prog. Phys. 75 (1), 016601(2012).</li>
<li>Bauer, W. A. C., Fischlechner, M., Abell, C., Huck, W. T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrophilic+PDMS+microchannels+for+high-throughput+formation+of+oil-in-water+microdroplets+and+water-in-oil-in-water+double+emulsions%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Hydrophilic PDMS microchannels for high-throughput formation of oil-in-water microdroplets and water-in-oil-in-water double emulsions.</a> Lab Chip. 10 (14), 1814-1819 (2010).</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 (5721), 537-541 (2005).</li>
<li>Chang, F. C., Su, Y. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+double+emulsification+utilizing+3D+PDMS+microchannels%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Micromech.+Microeng%22%5BJournal%5D)">Controlled double emulsification utilizing 3D PDMS microchannels.</a> J. Micromech. Microeng. 18 (6), 065018(2008).</li>
<li>Romanowsky, M. B., Abate, A. R., Rotem, A., Holtze, C., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+throughput+production+of+single+core+double+emulsions+in+a+parallelized+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">High throughput production of single core double emulsions in a parallelized microfluidic device.</a> Lab Chip. 12 (4), 802-807 (2012).</li>
<li>Tran, T. M., Cater, S., Abate, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coaxial+flow+focusing+in+poly%28dimethylsiloxane%29+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">Coaxial flow focusing in poly(dimethylsiloxane) microfluidic devices.</a> Biomicrofluidics. 8 (1), 016502(2014).</li>
<li>Lithography. , Available from: 
 	
 <a target="_blank" href="https://www.memsnet.org/mems/processes/lithography.html">https://www.memsnet.org/mems/processes/lithography.html</a> (2015).</li>
<li>O'Donovan, B., Eastburn, D. J., Abate, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrode-free+picoinjection+of+microfluidic+drops%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Electrode-free picoinjection of microfluidic drops.</a> Lab Chip. 12 (20), 4029-4032 (2012).</li>
<li>Chang, F. C., Lin, H. H., Su, Y. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+W%2FO%2FW+double+emulsification+in+3-D+PDMS+micro-channels%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Controlled W/O/W double emulsification in 3-D PDMS micro-channels.</a> 3rd IEEE Int. Conf. Nano/Micro Eng. Mol. Syst. NEMS, , 792-795 (2008).</li>
<li>Romanowsky, M. B., Abate, A. R., Rotem, A., Holtze, C., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+throughput+production+of+single+core+double+emulsions+in+a+parallelized+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">High throughput production of single core double emulsions in a parallelized microfluidic device.</a> Lab Chip. 12 (4), 802(2012).</li>
</ol>

Os autores não têm nada a divulgar.

A geometria de geração de emulsão dupla descrito aqui é projetado para imitar a física de dispositivos de capilares de vidro 8. Nestes, capilares de vidro cilíndricos alinhados são usadas para criar um jacto coaxial de três fases, que é cortado em gotículas uniformes de emulsão dupla. A função do nosso dispositivo de PDMS 3D é dependente do alinhamento central das características pequenas formadas com 50 mm de altura de fabricação da fase da portadora com canais que são de 320 mícrons na altura total. Existe ...

<html> Emulsões duplas consistem em gotículas separadas a partir de uma fase de transportador por intermédio de uma camada de fluido, imiscível, e são de particular interesse devido a suas potenciais utilizações em aplicações industriais, produtos farmacêuticos e aplicações biológicas 1. Em alguns casos, a capacidade de encapsular compostos de alto valor em um núcleo de emulsão dupla permite que o material a ser protegido e lançado de uma maneira controlada. Por exemplo, as drogas podem ser encapsulados sob condições de solubilidade não apropriados para o fluido de transporte externo 2. Além disso, a camada intermédia do óleo pode ser usado como um modelo para a cápsula de encapsulamento e de entrega de drogas, cosméticos, e nutrientes 3. Em biologia, emulsões duplos também são úteis para triagem de alto rendimento, porque eles permitem um grande número de experiências sub-nanolitros a ser levada a cabo, e, em seguida, detectados utilizando um classificados de células activadas por fluorescência (FACS) instrumento 4,5. ENT &quot;&gt; O design de emulsões duplas com características de desempenho desejadas exige o controlo preciso do tamanho de emulsão dupla, composição e uniformidade. Embora os processos de emulsificação a granel, tais como emulsificação da membrana, são usadas na indústria, as emulsões resultantes são altamente polidispersos, exibindo um grande variedade de propriedades funcionais 1. O campo de gota de microfluídica é naturalmente adequadas a geração de emulsões monodispersas com composição cuidadosamente controlada 6. geração de emulsão dupla Microfluidic foi conseguido com duas estratégias principais, para preparar queda seqüencial e de fluxo capilar de vidro de focagem. emulsões duplas podem ser gerado em planares dispositivos PDMS usando uma gota de duas fases processo de tomada. Em primeiro lugar, aquosa-em-óleo são criados a partir de água-em-óleo região de um dispositivo com as paredes do canal hidrofóbico de tomada de gota. Em seguida, a emulsão pode ser fluiu ou reinjetado em uma região de tomada de gota com paredes hidrofílicos adequados para óleo em águagota de tomada 4. No entanto, o tratamento de superfície hidrófila de PMDS requer um passo de fabrico adicional e é muitas vezes temporária 7. O método mais controlável e reproduzível para formar emulsões duplas é por fluxo de co-axial de focagem, utilizando uma técnica pioneira Microfluidics capilar de vidro, pelo qual um jacto concêntrico contendo as três fases é cortado por meio de um pequeno orifício para produzir gotas monodispersas 8. Esta técnica permite a produção de gotículas muito mais pequenas do que as dimensões do canal, com o tamanho e a composição exacta da emulsão dupla é uma função das taxas de fluxo de cada fase. A grande diferença entre gota e tamanho do canal e do fluxo de bainha protetora externa impede gotas de entrar em contato com as paredes do canal, tornando desnecessário o tratamento de superfície. No entanto, esses dispositivos de vidro exigem fabricação personalizada de dicas de capilares afilados, juntamente com a montagem cuidadosa e selagem. Investigadores anteriores usaram litografia suave 3Dgrafia de gerar emulsões duplas utilizando fluxo de focagem física, mas estes dispositivos produziram emulsões com diâmetros&gt; 150 uM 9,10, cerca de uma ordem de grandeza maior do que os objectos tipicamente classificadas com FACS. Uma alternativa atractiva que incluem a funcionalidade robusta e pequena geração de gotículas de fluxo coaxial capilar de vidro de focagem com a facilidade de fabrico de PDMS litografia macia. Neste artigo, descreve um gerador de emulsão dupla que utiliza o fluxo de co-axial com foco para a produção de ≤ 50 mm emulsões e é construído inteiramente em 3D utilizando litografia macia 11. O nosso dispositivo utiliza uma abordagem de concha para fabricar dispositivos que inclui um pequeno canal de corte (Figura 1) para aproximar os processos de formação de emulsão em um bico capilar de vidro puxado. Mais importante ainda, estes dispositivos requerem nenhum tratamento de superfície específica, e toda a construção de polímero proporciona fácil e reproduzível sc fabricaçãoalable para um grande número de dispositivos duplicados. Aqui, descrevemos o projeto, fabricação e testes do gerador de emulsão dupla. Geração de emulsão dupla é mostrado para ser robusta e reproduzível para baixo para diâmetros de gotículas de 14 mm. O acoplamento de funcionalidade com a facilidade de fabrico torna este dispositivo uma opção atraente para o desenvolvimento de novas aplicações de emulsão dupla.

<table><tbody><tr><td>Photomasks</td><td>CadArt Servcies</td><td></td><td></td></tr><tr><td>3" wafers de silício, tipo P, grau de teste virgem</td><td>University Wafers</td><td>447</td><td></td></tr><tr><td>SU-8 3035</td><td>Microchem</td><td>Y311074</td><td></td></tr><tr><td>SU-8 2050</td><td>Microchem</td><td>Y111072</td><td></td></tr><tr><td>Sylgard 184 kit de elastômero de silicone</td><td>Krayden</td><td>4019862</td><td></td></tr><tr><td>seringas de 1 ml</td><td>BD</td><td></td><td></td>309628</tr><tr><td>seringas de 10 ml</td><td>BD</td><td>309604</td><td></td></tr><tr><td>27 agulhas de gauge</td><td>BD</td><td>305109</td><td></td></tr><tr><td>PE 2 tubo de polietileno</td><td>Scientific Commodities, Inc.</td><td>B31695-PE/2</td><td></td></tr><tr><td>Novec 7500</td><td>Fisher Scientific</td><td>98-0212-2928-5</td><td>Comumente conhecido como HFE 7500</td></tr><tr><td>Surfactante Biocompatível</td><td>Ran Biotechnologies</td><td>008-FluoroSurfactant</td><td></td></tr><tr><td>35,000 MW PEG</td><td>Sigma Aldrich</td><td>1546660</td><td></td></tr><tr><td>Tween 20</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P1369</td><td></td></tr><tr><td>Dodecil sulfato de sódio&nbsp;</td><td>Sigma Aldrich</td><td>L3771</td><td></td></tr></tbody></table>

duplo emulsion geração de utilizar um dispositivo de polidimetilsiloxano (pdms) co-axial flow foco

Double Emulsion Generation Using a Polydimethylsiloxane (PDMS) Co-axial Flow Focus Device

As emulsões duplas são úteis em várias aplicações biológicas e industriais nas quais é importante ter um fluido transportador aquoso. Este trabalho apresenta um dispositivo microfluídico de polidimetilsiloxano (PDMS) capaz de gerar emulsões duplas água/óleo/água usando uma geometria de foco de fluxo coaxial que pode ser fabricada inteiramente usando litografia suave. Semelhante aos dispositivos de emulsão que usam capilares de vidro, emulsões duplas podem ser formadas em canais com molhabilidade uniforme e com dimensões muito menores que os tamanhos dos canais. A geometria de focagem de fluxo tridimensional é obtida fundindo um par de lajes PDMS usando litografia macia de duas camadas e, em seguida, acoplando as lajes em uma configuração de concha. Os recursos de travamento complementares moldados nas lajes PDMS permitem o registro preciso de recursos em cada uma das superfícies da laje. O teste do dispositivo demonstra a formação de emulsões duplas de 14 μm a 50 μm de diâmetro ao usar canais grandes que são robustos contra incrustações e entupimentos.

O gerador de emulsão dupla é constituída por um dispositivo de focagem de fluxo coaxial criado utilizando PDMS 3D fabricação (Figura 1A). A geometria permite que a formação de um jacto coaxial de três fases para ser cortada num quadrado, de 50 um x 50 um orifício, permitindo a formação de água / óleo / água emulsões duplas (Figura 1B, Figura 1C). A fase aquosa interna e a fase de óleo secundária são unidas numa junção com dimensões de ca...

A geração de emulsões duplas microfluídicas normalmente envolve dispositivos com molhabilidade padronizada ou componentes de vidro fabricados sob medida. Aqui descrevemos a fabricação e o teste de um gerador de emulsão dupla totalmente polidimetilsiloxano (PDMS) que não requer tratamento de superfície ou processos de fabricação complicados e é capaz de produzir emulsões duplas de até 14 μm.

Duplo Emulsion Geração de utilizar um dispositivo de polidimetilsiloxano (PDMS) Co-Axial Flow Foco

Double emulsions are useful in a number of biological and industrial applications in which it is important to have an aqueous carrier fluid. This paper ...

O objetivo geral deste procedimento é construir e testar um dispositivo microfluídico totalmente feito de poli dimetil siloxano que utiliza focalização de fluxo coaxial para gerar emulsões duplas. Este método pode ajudar a responder perguntas fundamentais em química e biologia que exigem triagem de ultra alto rendimento, como a evolução dirigida de enzimas e a identificação de fenótipos raros. A principal vantagem desta técnica é que ela permite a produção rápida de geradores de emulsão dupla utilizando fabricação por litografia suave, sem necessidade de tratamentos superficiais especializados.Para iniciar, projete as estruturas microfluídicas para fabricação em duas camadas. Utilizando o software AutoCAD, solicite a impressão dos desenhos em filme para circuito impresso com resolução de 10 micrômetros, conforme descrito na referência mostrada aqui. Aplique um a dois mililitros de SU 8 30 35 no centro de uma pastilha de silício com diâmetro de três polegadas previamente limpa, coloque-a em um spin coater e fixe-a no suporte.Centrifugue por 20 segundos a 500 RPMs seguido por 30 segundos a 2000 RPMs. Remova a pastilha e aqueça-a em uma placa quente a 135 graus Celsius por 30 minutos. Deixe a pastilha esfriar até a temperatura ambiente antes de passar para o próximo passo.Agora exponha a pastilha revestida à máscara da primeira camada sob uma luz LED colimada por 90 segundos. Após a exposição, coloque a pastilha novamente sobre a placa aquecida a 135 graus Celsius por um minuto. Após o resfriamento, aplique um a dois mililitros de SUH 2050 no centro da pastilha.Coloque a pastilha novamente no spin coater e gire por 20 segundos a 500 RPM. Em seguida, gire por 30 segundos a 1.375 RPM. Quando o spin coater parar de girar, remova a pastilha e coloque-a novamente na placa aquecedora a 135 graus Celsius por 30 minutos.Em seguida, resfrie a pastilha até a temperatura ambiente antes de passar para a próxima etapa. Alinhe a máscara para a segunda camada com a geometria que foi delineada nas etapas anteriores e exponha novamente a pastilha revestida à luz UV por três minutos; após a exposição, coloque a pastilha sobre uma placa aquecida a 135 graus Celsius por um minuto. Após o resfriamento, desenvolva as máscaras imergindo a pastilha em um banho agitado de propilenoglicol monometil éter acetato.Após 30 minutos no banho, remova a pastilha e lave-a em isopropanol. Em seguida, aqueça a pastilha na placa quente a 135 graus Celsius por um minuto. Resfrie a pastilha e, então, coloque o molde desenvolvido em uma placa de Petri de 100 milímetros.Prepare um lote de PDMS combinando 50 gramas da base de silicone com cinco gramas do agente de cura em um copo plástico. Use uma ferramenta rotativa equipada com uma haste de mistura para homogeneizar os componentes e, em seguida, desgaseie a mistura dentro de um dessecador por cerca de 30 minutos ou até que todas as bolhas de ar sejam removidas. A seguir, despeje o PDMS sobre o molde mestre até uma espessura de três milímetros.Em seguida, coloque a placa de Petri no dessecador para desgaseificação adicional. Após a remoção de todas as bolhas, aqueça o dispositivo a 60 graus Celsius por duas horas. Corte o dispositivo de PDMS do molde usando um bisturi e coloque-o sobre uma superfície limpa com o lado do padrão voltado para cima.Em seguida, corte o PDMS ao meio com uma lâmina de barbear para separar os dois lados do dispositivo na peça contendo a geometria de manipulação de fluidos de 50 micrômetros impressa pelo molde um. Perfure as entradas e saídas de fluidos com um furador de biópsia de 0,75 milímetro. A seguir, coloque as peças de PDMS com os lados padronizados voltados para cima em uma câmara de plasma.Trate o dispositivo com plasma de oxigênio a um milibar por 60 segundos em um limpador de plasma de 300 watts. Em seguida, remova as amostras e umedeca a superfície do pedaço não curado de PDMS com uma gota de água desionizada para servir como lubrificante temporário enquanto observa o dispositivo por meio de um microscópio estereoscópico. Junte as superfícies tratadas com plasma e deslize-as até que um travamento mecânico seja alcançado.Quando as molduras recuadas e as molduras salientes se encaixarem, coloque o dispositivo em uma estufa a 60 graus Celsius e aqueça por dois dias para evaporar a água e completar a ligação. Em seguida, fixe o dispositivo montado em uma lâmina de vidro usando várias gotas de PDMS não curado e aqueça a montagem em uma estufa a 60 graus Celsius por uma hora. Para curar o PDMS, coloque o chip microfluídico sobre a platina de um microscópio invertido acoplado a uma câmera digital capaz de velocidades do obturador de pelo menos 100 microssegundos.Em seguida, acople três seringas de 10 mililitros a bombas de infusão e fixe agulhas de calibre 27 em cada uma delas. Conecte cerca de 30 centímetros de tubo PE 2 a cada uma das agulhas e insira as extremidades livres dos tubos nos orifícios perfurados apropriados no dispositivo. Em seguida, insira um trecho de 10 centímetros de tubo PE 2 na saída do dispositivo e coloque a outra extremidade em um recipiente de coleta de resíduos.Uma vez montado, prepare o dispositivo fazendo funcionar as bombas de seringa em altas velocidades. Pare as bombas. Quando o fluido nos segmentos de tubo atingir as portas de entrada do dispositivo, foque o microscópio na região do chip que contém uma orifício de 50 por 50 micrômetros e ajuste o quadro para incluir o canal de saída a jusante.Configure as bombas de seringa para fornecer o fluido ao gerador de emulsão dupla com uma taxa de fluxo de 250 microlitros por hora para a fase interna, 100 microlitros por hora para a fase intermediária e 700 microlitros por hora para a fase contínua. Aguarde 10 minutos para que o sistema atinja o equilíbrio.Em seguida, aumente a taxa de fluxo da fase externa para 1050 microlitros por hora. Aguarde mais três a cinco minutos para que a geração das duplas emulsões se estabilize nessas condições de fluxo. Após a estabilização, adquira cinco segundos de imagens em vídeo a 30 hertz.Salve os vídeos para processamento off-line por meio de análise manual de imagens. Repita este processo variando a taxa de fluxo da fase externa, utilizando os valores indicados na tabela um do protocolo textual complementar. Mantenha as taxas das fases interna e intermediária.Durante este processo, o dispositivo de emulsão dupla foi testado em diversas condições de fluxo. Para demonstrar a formação de emulsões duplas monodispersas de tamanhos variados, a razão entre a fase contínua e a soma das fases interna e intermediária é mostrada acima de cada imagem. Histogramas dos diâmetros das gotículas para razões de fluxo selecionadas mostram a uniformidade relativa no tamanho das gotículas geradas.As emulsões duplas resultantes produzem uma variação média do coeficiente de diâmetro de 5,2%. O dispositivo demonstra a capacidade de formar emulsões duplas significativamente menores que a largura do orifício, e mostra uma tendência clara de diminuição com o aumento das razões de fluxo. No maior fluxo da fase transportadora testado, foram formadas emulsões duplas de 14 micrômetros utilizando o orifício de 50 por 50 micrômetros. Após seu desenvolvimento, esta técnica abre caminho para que pesquisadores químicos e biológicos realizem experimentos de microfluídica de gotículas compatíveis com plataformas padrão de detecção por citometria de fluxo.Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como fabricar e testar geradores de emulsões duplas microfluídicas que utilizam técnicas simples de construção totalmente em PDMS.

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioengenharia

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Polidimetilsiloxano-policarbonato microfluídicos para celular Estudos Migratórios Sob Perpendicular Chemical e gradientes de oxigênio

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Dispositivo microfluídico bicamada para produção de plugue combinatório

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Fundição dupla aprimorada de polidimetilsiloxano (PDMS) via tratamento com óleo de silicone para replicação de microestrutura densamente compactada

Aprenda a gerar emulsões duplas usando um dispositivo microfluídico de PDMS com foco de fluxo coaxial. Este método simplifica a fabricação por litografia flexível sem tratamentos superficiais especializados.

Duplo Emulsion Geração de utilizar um dispositivo de polidimetilsiloxano (PDMS) Co-Axial Flow Foco

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