Name: Geração de tamanho controlado poli (etileno glicol) Diacrylate gotículas através de Semi-3-Dimensional Flow focando Microfluidic dispositivos (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-07-03T12:30:00.000+00:00
Duration: 11 min 8 s
Description: Aprenda a fabricar chips microfluídicos semi-3D de focagem de fluxo para produzir gotículas de PGD puras com tamanho controlado. Este método oferece maior área de teste e aplicações bioquímicas em larga escala.

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

Este trabalho foi apoiado pela pesquisa fundamental Shenzhen financiamento (Grant no. JCYJ 20150630170146829, JCYJ20160531195439665 e JCYJ20160317152359560). Os autores que gostaria de agradecer a Prof Y. Chen no Shenzhen institutos de avançada tecnologia, da Academia Chinesa de ciências para suporta.

1. fabricação do molde
<ol><li>Duas máscaras usando um software de desenho de projeto. Descrever o contorno da estrutura microchannel e use duas camadas separadas para máscara 1 e 2 no mesmo arquivo de desenho, por isso, verifique todas as conexões entre os diferentes canais. Imprima diferentes camadas independentemente para placa no vidro por um vendedor com resolução de 1 µm de cromo. Certifique-se de que as máscaras são escuras com estruturas projetadas transparentes, como uma polaridade negativa. Nota: A máscara 1 contém o canal de entrada de fase dispersa e um orifício. A máscara 2 contém o canal de entrada da fase contínua, o filtro e a tomada.</li>
	<li>No laboratório designado fotolitografia, limpe uma bolacha de silicone de 3 polegadas de diâmetro. Coloque a bolacha em um aplicador de rotação, ligue o aspirador para fixar a hóstia para o chuck de volta. Rotação-casaco 2-3 mL de SU-8 2025 fotorresiste negativo para a bolacha de 10 s a 1.000 rpm, então 30 s a 3.000 rpm, fornecendo a espessura da primeira camada de 20 µm.</li>
	<li>Asse macio em uma chapa de 95 ° C por 6min. Depois a bolacha revestida esfria à temperatura ambiente (RT), expô-lo através da máscara 1 sob um colimado 15 mW/cm2, 365 nm de UV para 18 s. pós-exposição, asse em uma chapa de 95 ° C por 6min e, em seguida, permitir a bolacha arrefecer à RT</li>
	<li>Repita o processo de revestimento de rotação. Aplicar 2-3 mL de SU-8 2100 fotorresiste negativo para a bolacha de 10 s a 1.000 rpm, então 30 s a 2.000 rpm, fornecendo a espessura da segunda camada de 130 µm. Depois Asse macio em uma chapa de 95 ° C por 35 min, coloque a máscara 2 sobre a segunda camada fotorresiste para expor por 30 s, que foi alinhado com a camada de canal de fase dispersa por um alinhador de UV. Pós-exposição, asse em uma chapa de 95 ° C por 7 min.</li>
	<li>Desenvolva a bolacha por imersão num banho de 50 mL de propileno glicol acetato de éter metílico mexido até características tornam-se claras sobre a bolacha e, em seguida, lavagem-a com álcool etílico. Finalmente, coloque a bolacha na plataforma termostática para assar por 2 h.</li>
</ol>2. fabricação de Chip Microfluidic Flow-foco semi-3D
<ol><li>Monômero de PDMS Mix e seu agente de cura em uma relação de peso ligeiramente diferentes para a parte superior e as camadas de fundo, normalmente de 10:1 para a camada superior e 8:1 para a camada inferior, usando agitador automático pomada para 4 min. Nota: As lajes PDMS superior e inferior são preparadas em uma relação um pouco diferente (10:1 e 8:1 respectivamente) da base PDMS para agente de cura, aumentando a força de ligação. Quando a proporção de 5:1 é escolhida para a camada inferior, a laje PDMS inferior mais aguerrida dificulta o alinhamento e reduz a força de ligação, devido à falta de flexibilidade. Além disso, a espessura da laje inferior PDMS é cerca de 1 mm para adaptar a distância de trabalho de microscópio. O chip deforma-se facilmente sob a alta pressão quando é escolhida a proporção de 1:15.</li>
	<li>Despeje a mistura no molde silicone concluído em um prato de petri de 90 mm e fornecer uma espessura de 2 ~ 3 mm. Coloque-o em uma câmara de vácuo e desgaseificar até todas as bolhas de ar desaparecem. Curar a 80 ° C, durante 1 h no forno.</li>
	<li>Permita o PDMS arrefecer RT. uso um bisturi para cortar o dispositivo pelo menos 3 mm longe as características e lentamente retire a camada PDMS do wafer de silício. Socar a entrada da fase dispersa, a entrada da fase contínua e a saída na camada superior de PDMS usando um soco de diâmetro de 0,75 mm.</li>
	<li>Limpe o PDMS com fita adesiva para remover partículas de poeira. Plasma tratar a parte superior e inferior camadas PDMS simultaneamente por 2 min em um plasma W 300 limpador. Coloque a camada superior da superfície da camada inferior e deslize as superfícies relativamente até características estão alinhadas a visualização através de um microscópio estéreo.</li>
	<li>Cure o dispositivo em um forno a 120 ° C por um dia aumentar a força e completar a ligação.</li>
</ol>3. reagentes preparação
<ol><li>Preparar a solução da fase contínua: hexadecano dissolvendo-se 18 vol % à base de silicone não iónico surfactante.</li>
	<li>Preparar a solução da fase dispersa: hidrofílico poli (etileno glicol) diacrylate (PEGDA, 255 MW,) contendo 2-hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone (98%, 224 MW) na concentração de 5 mg/mL como o foto-iniciador e rodamina B ( 95%, 479.01 MW) em uma concentração de 1 mmol/L, como os corantes fluorescentes.</li>
	<li>Encha os reservatórios de 1ml de controlador de pressão pneumática com a fase contínua. Encha a ponta de carregamento de gel de 200 µ l com a fase dispersa.</li>
</ol>4. sistema preparação
<ol><li>Coloque o dispositivo microfluidic semi-3D no palco do microscópio óptico invertido, visualização com uma câmera de alta velocidade.</li>
	<li>Conectar o tubo de propileno (FEP) de etileno fluorado no buraco perfurado da fase contínua, anexando um curto tubo de aço inoxidável e, em seguida, insira a extremidade de uma carga de gel de ponta no orifício perfurado da fase dispersa. Insira um comprimento de 20 cm de tubo de FEP na saída no aparelho e coloque a extremidade de um tubo de centrífuga de 15 mL. Nota: A configuração do sistema é ilustrada na Figura 1.</li>
</ol>5. formação de gotas
<ol><li>Coloque o dispositivo na bancada de trabalho de um microscópio invertido e certifique-se de que a junção de diferentes canais aproximadamente está localizada na posição da fonte de luz do microscópio. Foco do microscópio invertido em uma região que contém a interseção de duas fases, a região do orifício e o canal a jusante.</li>
	<li>Conjunto de pressões de duas fases, usando o controlador de pressão pneumática para entregar o líquido lentamente para a região de interseção, com 15 mbar para a fase dispersa e 30 mbar para a fase contínua. Espere 3 min para estabilização e equilíbrio até o fluxo de fluido estável carregando sem bolhas e resíduo PDMS.</li>
	<li>Os parâmetros na interface de usuário do software de controle de entrada. Ajustar a pressão da fase dispersa como a pressão de base-nível do sistema para uma constante, por exemplo, mantê-lo em 45 mbar. Aumentar a pressão da fase contínua até que o modo de separação de emulsão é alterado da jorrar para o modo streaming de ponta e, em seguida, espere 5 min para estabilização.</li>
	<li>Coloque a extremidade do tubo de FEP conectando o furo de saída para o tubo de centrifugação para recolher as gotas.</li>
</ol>6. PEGDA partículas coleta e caracterização
<ol><li>Fixar o tubo de centrifugação obliquamente a fixação. Obter as partículas PEGDA através da solidificação rápida pela exposição aos raios UV quando fase líquida de fluxo para o tubo.</li>
	<li>Ao finalizar o processo de coletando, a amostra e observar as partículas PEGDA através do microscópio fluorescente com 20 X ou 60 objetos X, respectivamente. Nota. As imagens digitais fluorescentes capturadas pela câmera são analisadas por uma rotina de software sob medida. A imagem é primeira deconvolução baseada o algoritmo R-L17 para eliminar o efeito de desfocagem do fora-de-foco de luz e a esfera de objetos na imagem são extraídos com base no método de deteção de borda sagaz; Finalmente, o diâmetro de cada objeto da esfera pode ser calculado usando Hough transformação18. Como resultado, média e desvio padrão dos diâmetros dos objetos da esfera em cada imagem podem ser estimados.</li>
</ol>

<ol><li>Teh, S. Y., Lin, R., Hung, L. H., Lee, A. P. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18231657">Droplet microfluidics.</a> Lab on a chip. 8, 198-220 (2008).</li>
<li>Xiao, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+multifunctional+NaYF4%3AEr3%2B%2CYb3%2B%2FPEGDA+hybrid+microspheres%3A+NIR-light-activated+photopolymerization+and+drug+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+communications%22%5BJournal%5D)">Novel multifunctional NaYF4:Er3+,Yb3+/PEGDA hybrid microspheres: NIR-light-activated photopolymerization and drug delivery.</a> Chemical communications. 49, 1527-1529 (2013).</li>
<li>Pan, M., Kim, M., Blauch, L., Tang, S. K. Y. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/ra/c6ra03950b#!divAbstract">Surface-functionalizable amphiphilic nanoparticles for pickering emulsions with designer fluid-fluid interfaces.</a> RSC Adv. 6, 39926-39932 (2016).</li>
<li>Zhang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+synthesis+of+rigid+nanovesicles+for+hydrophilic+reagents+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie%22%5BJournal%5D)">Microfluidic synthesis of rigid nanovesicles for hydrophilic reagents delivery.</a> Angewandte Chemie. 54, 3952-3956 (2015).</li>
<li>Shembekar, N., Chaipan, C., Utharala, R., Merten, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Droplet-based+microfluidics+in+drug+discovery%2C+transcriptomics+and+high-throughput+molecular+genetics%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Droplet-based microfluidics in drug discovery, transcriptomics and high-throughput molecular genetics.</a> Lab on a chip. 16, 1314-1331 (2016).</li>
<li>Soh, G. Y., Yeoh, G. H., Timchenko, V. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009250915006478">Numerical investigation on the velocity fields during droplet formation in a microfluidic T-junction.</a> Chemical Engineering Science. 139, 99-108 (2016).</li>
<li>Chiarello, E., Derzsi, L., Pierno, M., Mistura, G., Piccin, E. <a target="_blank" href="http://www.mdpi.com/2072-666X/6/12/1458">Generation of Oil Droplets in a Non-Newtonian Liquid Using a Microfluidic T-Junction.</a> Micromachines. 6, 1825-1835 (2015).</li>
<li>Moyle, T. M., Walker, L. M., Anna, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlling+thread+formation+during+tipstreaming+through+an+active+feedback+control+loop%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Controlling thread formation during tipstreaming through an active feedback control loop.</a> Lab on a chip. 13, 4534-4541 (2013).</li>
<li>Moon, B. U., Abbasi, N., Jones, S. G., Hwang, D. K., Tsai, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Water-in-Water+Droplets+by+Passive+Microfluidic+Flow+Focusing%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+chemistry%22%5BJournal%5D)">Water-in-Water Droplets by Passive Microfluidic Flow Focusing.</a> Analytical chemistry. 88, 3982-3989 (2016).</li>
<li>Zhu, P., Tang, X., Wang, L. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s10404-016-1717-2">Droplet generation in co-flow microfluidic channels with vibration.</a> Microfluidics and Nanofluidics. , 20(2016).</li>
<li>Kim, S. H., Kim, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+formation+of+double-emulsion+drops+in+sudden+expansion+channels%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+colloid+and+interface+science%22%5BJournal%5D)">Controlled formation of double-emulsion drops in sudden expansion channels.</a> Journal of colloid and interface science. 415, 26-31 (2014).</li>
<li>Jeong, W. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+generation+of+submicron+emulsion+droplets+via+highly+stable+tip-streaming+mode+in+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Controlled generation of submicron emulsion droplets via highly stable tip-streaming mode in microfluidic devices.</a> Lab on a chip. 12, 1446-1453 (2012).</li>
<li>Peng, L., Yang, M., Guo, S. S., Liu, W., Zhao, X. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+interfacial+tension+on+droplet+formation+in+flow-focusing+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+microdevices%22%5BJournal%5D)">The effect of interfacial tension on droplet formation in flow-focusing microfluidic device.</a> Biomedical microdevices. 13, 559-564 (2011).</li>
<li>Nunes, J. K., Tsai, S. S., 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+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(2013).</li>
<li>Anna, S. L., Mayer, H. C. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2397023?journalCode=phf">Microscale tipstreaming in a microfluidic flow focusing device.</a> Physics of Fluids. 18, 121512(2006).</li>
<li>Liu, H., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/tb/c5tb02209f#!divAbstract">Microfluidic synthesis of QD-encoded PEGDA microspheres for suspension assay.</a> J. Mater. Chem. B. 4, 482-488 (2016).</li>
<li>Richardson, W. H. <a target="_blank" href="https://www.osapublishing.org/josa/abstract.cfm?uri=josa-62-1-55">Bayesian-based iterative method of image restoration.</a> Journal of the Optical Society of America. 62, 55-59 (1972).</li>
<li>Mukhopadhyay, P., Chaudhuri, B. B. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0031320314003446">A survey of Hough Transform.</a> Pattern Recognition. 48, 993-1010 (2015).</li>
<li>Ward, T., Faivre, M., Stone, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Drop+production+and+tip-streaming+phenomenon+in+a+microfluidic+flow-focusing+device+via+an+interfacial+chemical+reaction%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%3A+the+ACS+journal+of+surfaces+and+colloids%22%5BJournal%5D)">Drop production and tip-streaming phenomenon in a microfluidic flow-focusing device via an interfacial chemical reaction.</a> Langmuir: the ACS journal of surfaces and colloids. 26, 9233-9239 (2010).</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 "flow focusing" in microchannels.</a> Applied Physics Letters. 82, 364(2003).</li>
<li>Kim, H., et al. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2790785?journalCode=apl">Controlled production of emulsion drops using an electric field in a flow-focusing microfluidic device.</a> Applied Physics Letters. 91, 133106(2007).</li>
<li>Dangla, R., Gallaire, F., Baroud, C. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microchannel+deformations+due+to+solvent-induced+PDMS+swelling%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Microchannel deformations due to solvent-induced PDMS swelling.</a> Lab on a chip. 10, 2972-2978 (2010).</li>
<li>Chiu, Y. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Universally+applicable+three-dimensional+hydrodynamic+microfluidic+flow+focusing%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Universally applicable three-dimensional hydrodynamic microfluidic flow focusing.</a> Lab on a chip. 13, 1803-1809 (2013).</li>
<li>Oh, K. W., Lee, K., Ahn, B., Furlani, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+of+pressure-driven+microfluidic+networks+using+electric+circuit+analogy%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Design of pressure-driven microfluidic networks using electric circuit analogy.</a> Lab on a chip. 12, 515-545 (2012).</li>
</ol>

Os autores não têm nada para divulgar.

A geração de gotículas no modo de focagem fluxo usando 2D e semi-3D microfluidic dispositivo anteriormente foi desenvolvida em uma variedade de relatórios8,9,15,19,20, 21. Nestes sistemas, o líquido aquoso que não poderia ser solidificado foi escolhido como a fase dispersa, tais como água desionizada8...

Sistemas baseados em gotículas microfluidic têm a capacidade de produzir altamente monodisperso gotículas de nanômetros de micrômetro de diâmetro faixa1 e mantenha o grande potencial no elevado-throughput droga descoberta2, síntese de biomoléculas3 ,4e o diagnóstico teste5. Devido as vantagens únicas de gotículas menores, tais como a maior área de superfície a relação entre o volume e as aplicações em grande escala com consumo de alguns microlitros de amostra, a tecnologia tem atraído interesse extensa em uma ampla gama de campos. A emulsificação de dois líquidos imiscíveis é um dos métodos mais comuns para gerar gotículas. Em relatórios anteriores no campo, os pesquisadores desenvolveram uma variedade de geometrias de formação diferente da gota, incluindo entroncamento, fluxo de focagem e co fluindo geometrias. A geometria do entroncamento, a fase dispersa é entregue através de um canal perpendicular para o canal principal, na qual a fase contínua flui6,7. A típica bidimensional (2D) fluxo de focagem8,9 , na geometria do fluxo de fase dispersa é cortado de lateral; e para o co fluindo geometria10,11, por outro lado, um capilar introduzindo o fluxo da fase dispersa é colocado co-axial dentro de um capilar maior para a geometria co fluindo, para que o fluxo da fase dispersa é cortado de todas as direções.
O tamanho da gota é controlado ajustando a relação de taxa de tamanho e fluxo de canal, e o tamanho mínimo produzido por co fluindo ou entroncamento é limitado a dezenas de micrômetros. Para o sistema de formação de gotículas fluxo de focagem, três modos de separação da gota formam ajustando a relação de pressão de duas fases e a concentração de surfactante, incluindo o gotejamento regime, o regime de jorrando e streaming de ponta15. Dica-fluxo contínuo modo também é chamado de formação do segmento e a aparência de uma fina será observado o segmento de desenho da ponta do cone de fluxo da fase dispersa. Estudos anteriores demonstraram gotículas menor que alguns micrômetros poderiam ser gerados que ponta-fluxo contínuo processo em 2D ou 3D semi fluxo-foco dispositivo8,12. No entanto, como uma solução aquosa contendo uma concentração muito baixa de PEGDA foi usada como a fase dispersa, a taxa de encolhimento de partículas PEGDA era cerca de 60% de gotas de diâmetro originais após foto-polimerização, enquanto PEGDA sem diluição como o fase dispersa levou ao modo instável streaming de ponta12. Tensão interfacial é um parâmetro importante do processo de emulsão e diminuirá devido à adição de tensoativo para o líquido da fase contínua, levando à diminuição do tamanho das gotas, maior frequência de geração13, ponta altamente curvada, e prevenção de instabilidade14. Além disso, quando a concentração de surfactante em massa é muito maior do que a concentração crítica micelle, a tensão interfacial é aproximadamente invariável no estado saturado13 e o modo streaming de ponta pode ocorrer15.
Baseia as observações acima, neste trabalho, desenvolvemos uma abordagem superficial para geração de gotículas PEGDA usando um semi-3D fluxo de focagem microfluidic dispositivo, fabricado pelo método de litografia macia multi-camada. Diferentes do dispositivo de fluxo de focagem 2D típico, o dispositivo de fluxo de focagem semi-3D tem um canal raso fase dispersa e um canal de fase profunda contínua, para que a fase dispersa pode ser cortada de cima e para baixo ao lado lateral. Isso fornece maior gama de ajuste para o modo de fluxo-foco, reduzindo a energia e a pressão necessária para a separação da gota. Diferente do anterior relatório12, a fase dispersa é puro PEGDAcontaining foto-iniciador, certificando-se que a taxa de encolhimento de partículas PEGDA é inferior a 10%,16; e a fase contínua é a mistura de hexadecano dissolvendo-se com uma concentração alta em massa de tensoativo não iônico à base de silicone. Gotículas de tamanho controlável e uniformes foram produzidas, ajustando a relação de pressão de duas fases. O diâmetro de gotas muda de 80 µm a 1 µm, como a separação da gota processa alterações do modo jorrando para o modo streaming de ponta. Além disso, a partícula PEGDA foi sintetizada através do processo de foto-polimerização sob exposição aos raios UV. O sistema de microfluidic de geração de gotículas com facilidade de fabricação irá fornecer mais possibilidades para aplicações biológicas.

<table><tbody><tr><td>Bolacha de silício</td><td>Huashi Co., Ltd</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SU-8 2025, 2100</td><td>Microchem Co.</td><td></td><td></td>Y111069</tr><tr><td>desenvolvedor do SU-8</td>, <td>Microchem Co.</td><td></td><td></td>Y020100</tr><tr><td>máscara de cromo</td><td>Qingyi Precision Mask Making Co., Ltd</td><td></td><td></td></tr><tr><td>polidimetilsiloxano (PDMS)</td> <td>Dow Corning</td><td>Sylgard 184</td><td></td></tr><tr><td>poli (etilenoglicol) diacrilato (PEGDA)</td> <td>Sigma</td><td>26570-48-9</td><td></td></tr><tr><td>2-hidroxi-40- (2-hidroxietoxi) -2-metilpropiofenona</td><td>TCI</td><td>H1361-5G</td><td>fotoiniciador</td></tr><tr><td>Hexadecane</td><td>Sigma</td><td>544-76- 3</td><td></td></tr><tr><td>ABIL EM 90</td><td>CHT</td><td>144243-53-8</td><td>surfactantes</td></tr><tr><td>Rodamina B</td><td>Aladdin</td><td>81-88-9</td><td>corante fluorescente</td></tr><tr><td>Spin Coater</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Máquina</td><td></td><td></td><td></td>de litografia</tr><tr><td>Agitador automático de pomada</td><td>Thinky</td><td>ARV-310</td><td></td></tr><tr><td>Forno</td><td>BluePard</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Microscópio óptico</td><td>OLYMPUS</td><td>IX71</td><td></td></tr><tr><td>Câmera de alta velocidade</td><td>Hamamatsu, Japão</td><td>ORCA-flash</td><td></td></tr><tr><td>MAESFLO Sistema de Controle de Fluidos Microfluídicos</td><td>FLUIGENT</td><td>MFCS-EZ</td><td></td></tr><tr><td>UV lâmpada</td><td>FUTANSI</td><td></td><td>365 nm Luz UV, 8000 MW/CM2</td></tr></tbody></table>

geração de tamanho controlado poli (etileno glicol) diacrylate gotículas através de semi-3-dimensional flow focando microfluidic dispositivos

Generation of Size-controlled Poly (ethylene Glycol) Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

Gotículas de diacrylate (PEGDA.) uniforme e tamanho-controláveis poli (etileno glicol) poderiam ser produzidas através do fluxo focando o processo em um dispositivo microfluidic. Este trabalho propõe um semi-three-dimensional (semi-3D) fluxo de focagem microfluidic chip para formação de gotículas. O chip do polydimethylsiloxane (PDMS) foi fabricado usando o método de litografia macia multi-camada. Hexadecano contendo surfactante foi usado como a fase contínua e PEGDA com iniciador-foto do ultravioleta (UV) foi a fase dispersa. Surfactantes permitiu a tensão de superfície local soltar e formaram uma dica mais cúspides que promoveu quebrando em microgotículas. Como a pressão da fase dispersa era constante, o tamanho das gotas de tornou-se menor com o aumento da pressão da fase contínua antes de fase dispersa fluxo foi interrompido. Como resultado, as gotas com variação de tamanho de 1 µm a 80 µm de diâmetro poderiam ser alcançadas seletivamente, alterando a relação de pressão em dois canais de entrada, e o coeficiente médio de variação foi estimado para ser abaixo de 7%. Além disso, as gotas se transformava em microgrânulos pela exposição aos raios UV para foto-polimerização. Conjugação de biomoléculas superfície tão microgrânulos têm muitas aplicações potenciais nas áreas de biologia e química.

O chip de microfluidic fluxo de focagem semi-3D foi fabricado usando técnicas de litografia macia multi-camada conforme descrito acima. O processo de fabricação e os resultados para o molde mestre no protocolare mostrado na Figura 2. A primeira camada, que proporciona um canal de 65 µm de largura por introduzir a fase dispersa e uma 50 µm Largura do orifício (Figura 2um), é de 20 µm de espessura. Uma camada de es...

Aqui, apresentamos um protocolo para ilustrar os processos de fabricação e verificando as experiências de um semi-three-dimensional (semi-3D) fluxo de focagem microfluidic chip para formação de gotículas.

Geração de tamanho controlado poli (etileno glicol) Diacrylate gotículas através de Semi-3-Dimensional Flow focando Microfluidic dispositivos

Uniform and size-controllable poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) droplets could be produced via the flow focusing process in a microfluidic device. ...

Este método pode ajudar a responder às principais questões no campo de formação de gotículas microfluídicas, incluindo a fabricação do chip PDMS com foco de fluxo semitridimensional e a produção de gotículas PGD puras. A principal vantagem dessa tática é que o dispositivo de foco de fluxo semi-3D fornece campos de teste maiores para o molde de foco de fluxo. O PGD puro garante que a proporção de partículas PGD seja inferior a 10%As implicações desta técnica podem ser estendidas a muitas implicações bioquímicas devido à maior proporção de área de superfície para volume.Bico, aplicações em larga escala serão benéficas para esta técnica com o consumo de alguns microlitros de amostra. Agora, esse método pode fornecer informações sobre a formação de gotículas PGD. Também pode ser aplicado a outros sistemas, como análise de foco de fluxo equipado com gás.Geralmente, os indivíduos novos neste método terão dificuldades devido ao entupimento no orifício e à instabilidade do molde de fluxo da ponta. Deste método é crítico, pois a fabricação de chips de foco de fluxo semi-3D é difícil de aprender porque o alinhamento das camadas PDMS superior e inferior para fabricar chips semifluídicos manualmente não é revisado. Projete as duas máscaras fotográficas usando técnicas padrão.Use duas camadas separadas para mascarar um e dois no mesmo arquivo de desenho para garantir que todas as conexões estejam alinhadas entre os diferentes canais. A máscara um contém o canal de entrada em fase dispersa e um orifício, enquanto a máscara dois contém o canal de entrada de fase contínua, o filtro e a saída. Use as duas marcas de alinhamento e imprima as diferentes camadas independentemente em uma placa cromada no vidro.Em seguida, em um laboratório de fotolitografia designado, coloque um wafer de silício limpo de 3 polegadas de diâmetro em um revestidor giratório e ligue o aspirador para fixar o wafer no mandril giratório. Gire a camada de dois a três mililitros de fotorresistente negativo SU-8 2025 no wafer por 10 segundos a 1.000 rpm. Em seguida, altere a velocidade para 3.000 rpm por 30 segundos.Isso fornecerá uma espessura de camada de 20 mícrons para a primeira camada. Asse suavemente a primeira camada, colocando-a em uma chapa quente a 95 graus Celsius por seis minutos. Em seguida, remova o wafer e deixe esfriar de volta à temperatura ambiente.Exponha o wafer macio à máscara número um sob uma luz UV colimada por 18 segundos. Após a exposição aos raios UV, pós-asse o wafer em uma chapa quente a 95 graus Celsius por seis minutos. Em seguida, deixe o wafer esfriar de volta à temperatura ambiente.Repita o processo de fiação uma segunda vez usando dois a três mililitros de fotorresistente negativo SU-8 2100. Gire o wafer por 10 segundos a 1.000 rpm e depois a 2.000 rpm por 30 segundos. Isso fornece uma segunda espessura de camada de 130 mícrons.Depois de assar suavemente o wafer em uma placa quente a 95 graus Celsius por 35 minutos, alinhe a máscara número dois na segunda camada fotorresistente e exponha-a à luz ultravioleta por 30 segundos. Em seguida, leve ao forno em uma chapa quente a 95 graus Celsius por sete minutos. Depois de resfriado de volta à temperatura ambiente, desenvolva o wafer imergindo em um banho agitado de 50 mililitros de acetato de éter metílico de propilenoglicol até que as características fiquem claras no wafer.Em seguida, lave o wafer com álcool etílico. Por fim, coloque o wafer na plataforma termostática e leve ao forno a 95 graus Celsius por duas horas. Misture um monômero PDMS e seu agente de cura por quatro minutos na proporção de 10:1 para a camada superior e uma proporção de 8:1 para a camada inferior.Usando um agitador automático de pomada, coloque o wafer de silício em uma placa de Petri de 90 milímetros e, em seguida, despeje a mistura PDMS de proporção 8: 1 sobre o molde com uma espessura de dois a três milímetros. Em seguida, desgaseifique o PDMS em uma câmara de vácuo até que todas as bolhas desapareçam. Coloque a placa de Petri em um forno e cure o PDMS a 80 graus Celsius por uma hora.Depois de resfriado de volta à temperatura ambiente, use um bisturi para cortar o dispositivo a pelo menos três milímetros de distância dos recursos e retire lentamente a camada PDMS do wafer de silício. Em seguida, perfure a entrada de fase dispersa, a entrada de fase contínua e a saída na camada superior do PDMS usando um punção de 0,75 milímetros de diâmetro. Limpe a superfície do PDMS com fita adesiva para remover quaisquer partículas de poeira.Em seguida, coloque as camadas superior e inferior do PDMS simultaneamente em um limpador de plasma e exponha ao plasma por dois minutos a 300 watts. Imediatamente após a exposição ao plasma, coloque a camada superior na camada inferior e deslize as superfícies relativamente até que os recursos estejam alinhados viewatravés de um microscópio estéreo. Cure o dispositivo em um forno a 120 graus Celsius por um dia para aumentar sua resistência e completar a colagem.Para começar, prepare a solução de fase contínua dissolvendo 18% de um surfactante não iônico à base de silicone em hexadecano. Em seguida, prepare a solução da fase dispersa começando com um diacrilato de pino hidrofílico, um milimole por litro de um corante fluorescente e adicionando cinco miligramas por mililitro de um fotoiniciador. Encha os reservatórios de um mililitro de um controlador de pressão pneumática com a fase contínua.Em seguida, encha uma ponta de carregamento de gel de 200 microlitros com a fase dispersa. Coloque o dispositivo microfluídico semi-3D no palco de um microscópio óptico invertido equipado com uma câmera de alta velocidade. Em seguida, conecte um tubo de etileno propileno fluorado ao orifício perfurado da fase contínua, conectando-o primeiro a um tubo curto de aço inoxidável, inserindo o tubo na extremidade de uma ponta de carregamento de gel e colocando a ponta no orifício perfurado da fase dispersa.Em seguida, insira um tubo FEP de 20 cm de comprimento na saída do dispositivo e coloque a extremidade em uma placa de Petri. Concentre o microscópio invertido em uma região que contenha a interseção de duas fases, a região do orifício e o canal a jusante. Em seguida, defina as pressões das duas fases usando um controlador de pressão pneumático conectado.Defina a fase dispersa em 15 milibar e a fase contínua em 30 milibar. Aguarde três minutos para que a pressão se estabilize e o fluxo de fluido estável seja alcançado, sem bolhas ou resíduos de PDMS. Em seguida, defina a pressão da fase dispersa como a pressão de nível de base do sistema para 45 milibar.Aumente a pressão da fase contínua até que o modo de quebra da emulsão seja alterado do modo de jateamento para o modo de fluxo da ponta. Em seguida, espere cinco minutos para que ele se estabilize. Uma vez configurado, coloque a extremidade do tubo conectando o orifício de saída à placa de Petri e colete as gotículas.Exponha-os à luz ultravioleta, onde eles se solidificarão rapidamente em esferas. Devido à diferença de profundidade do canal de fase disperso e do canal de fase contínua, o fluxo de fase disperso é espremido em todas as direções pelo fluxo de fase contínua. Como resultado, a ponta líquida cônica simétrica se forma para produzir gotículas continuamente.O tamanho das gotículas é alterado pela razão de pressão do fluxo de fases disperso e contínuo. Aqui, a pressão da fase contínua é modificada para afetar a força de corte, de modo que os processos de quebra de gotículas mudem do modo de jateamento para o modo de fluxo de ponta. As gotículas são solidificadas por fotopolimerização formando partículas ao sair do chip.As gotículas mostradas aqui foram formadas com diferentes razões de pressão. O raio da gota resultante tem uma relação inversa com a relação de pressão de fase contínua para fase dispersa. Essa técnica abre caminho para pesquisadores no campo de aplicações biológicas e fornece uma ferramenta poderosa para a descoberta de medicamentos, síntese de biomoléculas e testes de diagnóstico.Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como fabricar chips microfluídicos semitridimensionais e como produzir algumas gotículas micro PGD. Não se esqueça de que trabalhar com o fotorresistente PGMEA pode ser extremamente perigoso e precauções como o uso de luvas descartáveis e máscara devem sempre ser tomadas durante a realização deste procedimento.

generation-size-controlled-poly-ethylene-glycol-diacrylate-droplets

Research

JoVE Journal

Engineering

Engenharia

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

Aqui, demonstramos um método de produção simples para microgotículas de água em óleo (A/S) monodispersas e controláveis por tamanho usando um dispositivo microfluídico centrífugo baseado em capilares. Este método requer apenas um pequeno volume de amostra e permite uma produção de alto rendimento. Esperamos que este método seja útil para análises bioquímicas e celulares rápidas.

Dispositivo micro centrífuga baseada capilar para a Formação tamanho controlável de Monodisperse microgotas

Os protocolos são descritos para a fabricação de hidrogel degradáveis thermoresponsive baseado no hidrazona cross-linking de oligômeros polímeros na escala a granel, microescala e escala nanométrica, último para preparação do gel de nanopartículas e nanofibras.

Fabricando degradáveis hidrogel de Thermoresponsive em várias escalas de comprimento através da extrusão reativa, microfluídica, auto-montagem e eletrofiação

Dispositivos microfluídicos multicamadas geralmente envolvem a fabricação de moldes mestres com geometrias complexas para funcionalidade. Este artigo apresenta um protocolo completo para fotolitografia em várias etapas com válvulas e recursos de altura variável ajustáveis a qualquer aplicação. Como demonstração, fabricamos um gerador de gotículas microfluídicas capaz de produzir esferas de hidrogel.

Multi-passo fotolitografia Variável Altura para Valved multicamada microfluídicos Devices

Um dispositivo de inversão de fase de fluxo co é demonstrado para gerar gotículas de alta viscosidade monodisperso acima 1 Pas, que é difícil perceber em microfluídica da gota.

Fabricação de gotículas de alta viscosidade usando dispositivo capilar microfluídico com estrutura de co-fluxo de inversão de fase

Este trabalho fornece um método para a fabricação de plataformas baseadas em gotículas microfluidic e a aplicação de microesferas de poliacrilamida para amplificação por PCR-microesfera. O método de PCR-microesfera torna possível obter single-stranded DNA amplicons sem separar o DNA de cadeia dupla.

Uma abordagem Microfluidic gotículas e amplificação por PCR-microesfera para Single-Stranded DNA Amplicons

Este artigo descreve o processo de microfluidic e parâmetros para preparar acionamento partículas do líquido cristalinos elastômeros. Este processo permite a preparação de partículas e a variação de seus tamanho e forma (de Oblatos para fortemente prolato, núcleo-shell e morfologias Janus) de actuação bem como a magnitude de atuação.

Microfluidic preparação dos atuadores do líquido cristalino de elastômero

Ensaios de gotículas de água em óleo são úteis para química analítica, evolução enzimático e análise de células únicas, mas normalmente requerem microfluidos para formar as gotículas. Aqui, descrevemos a emulsificação de modelos de partículas, uma abordagem microfluida livre para realizar ensaios de gotículas.

Emulsificação de modelos de partículas permite ensaios de gotículas livres de microfluídicos

Aqui, é apresentado um protocolo para a fabricação de dispositivos microfluidos à base de vidro usados para gerar emulsões altamente monodisperses com tamanho de gota controlado.

Dispositivos baseados em vidro para gerar gotas e emulsões

O presente protocolo descreve a fabricação de microesferas porosas altamente abertas (HOPMs) à base de poli(ácido lático-co-glicólico) através da tecnologia microfluídica fácil baseada em formulação de emulsão única. Essas microesferas têm aplicações potenciais em engenharia de tecidos e triagem de medicamentos.

Fabricação de Microesferas Porosas Altamente Abertas (HOPMs) via Tecnologia Microfluídica

A fabricação de um dispositivo de bicamada à base de polidimetilsiloxano (PDMS) para a produção de bibliotecas combinatórias em emulsões de água em óleo (plugs) é apresentada aqui. O hardware e o software necessários para automatizar a produção de plugues são detalhados no protocolo, e a produção de uma biblioteca quantitativa de plugues fluorescentes também é demonstrada.

Dispositivo microfluídico bicamada para produção de plugue combinatório

Aprenda a fabricar chips microfluídicos semi-3D de focagem de fluxo para produzir gotículas de PGD puras com tamanho controlado. Este método oferece maior área de teste e aplicações bioquímicas em larga escala.

Geração de tamanho controlado poli (etileno glicol) Diacrylate gotículas através de Semi-3-Dimensional Flow focando Microfluidic dispositivos (Vídeo) | JoVE Journal

Geração de tamanho controlado poli (etileno glicol) Diacrylate gotículas através de Semi-3-Dimensional Flow focando Microfluidic dispositivos

Explorar mais vídeos