Dispositivos baseados em vidro para gerar gotas e emulsões

Este protocolo descreve em detalhes como fabricar dispositivos microfluidos à base de vidro. Seguir este protocolo permitirá que qualquer pessoa sem experiência construa e use esses dispositivos. Com vidro, podemos facilmente tornar superfícies hidrofóbicas ou hidrofílicas, tornando assim dispositivos à base de vidro atraentes para gerar gotas de emulsão estáveis.

Existem várias aplicações para gotas e emulsões em campos tão diversos quanto cosméticos, a indústria alimentícia e a entrega de medicamentos. Neste manuscrito, enfatizamos um pouco mais sobre seu uso na agricultura intensiva. Recomendamos ser pacientes a cada passo.

Verifique também se a ponta está limpa e não quebrada. Não espere até que o dispositivo esteja concluído para verificar estes. Para fazer gotas simples, use uma base de vidro feita com um slide de microscópio para construir o dispositivo.

Para a ponta, use capilares de vidro redondo de um milímetro de diâmetro. Em seguida, use uma agulha de seringa calibre 20 para facilitar a introdução do líquido no capilar. Usando uma lâmina de barbear ou um bisturi, esculpe um orifício igual ao tamanho do diâmetro externo do capilar na base da agulha.

Enxágüe a agulha com água para remover qualquer poeira e fibras do corte e deixe a agulha secar. Para montar o dispositivo, cole o capilar redondo ao slide do microscópio colocando a ponta do capilar de um a dois centímetros fora da extremidade do slide do microscópio e adicionando um dab de epóxi no centro do capilar de tal forma que não vai interferir com o campo de visão ou com a agulha de seringa. Em seguida, coloque a agulha de seringa de tal forma que a extremidade do capilar fique no centro da agulha e coloque uma pequena quantidade de epóxi endurecido ao redor da borda na parte inferior da agulha.

Após alguns minutos, aplique a segunda camada de epóxi fresco, cobrindo a base da agulha e evitando o orifício. Em seguida, cubra o orifício com epóxi endurecido para evitar que o epóxi flua dentro das agulhas. Para gerar gotas, coloque o dispositivo em uma posição vertical usando um grampo de tal forma que a ponta esteja virada para baixo como uma torneira de cozinha.

Use uma bomba de seringa ou uma configuração acionada por pressão para bombear o líquido para dentro do dispositivo. Para fazer gotas de emulsão, use um capilar quadrado quadrado de cinco centímetros de comprimento para o líquido externo e um capilar redondo de um milímetro de diâmetro. Certifique-se de que o comprimento do capilar redondo é vários centímetros mais longo do que o capilar quadrado.

Combine o diâmetro externo do capilar redondo com o tamanho interno do capilar quadrado para garantir que ambos os capilares estejam coaxialmente alinhados. Em seguida, para montar o dispositivo, cole o capilar quadrado ao deslizamento do microscópio colocando a ponta do capilar de um a dois centímetros fora da extremidade do slide do microscópio e aplicando um pouco de epóxi no centro do capilar. Espere até que o epóxi cure completamente.

Em seguida, introduza o capilar redondo no capilar quadrado de tal forma que o final do capilar redondo no slide esteja a poucos centímetros do final do capilar quadrado. A outra extremidade do capilar redondo que está dentro do capilar quadrado deve estar a uma distância aproximadamente igual ao diâmetro do capilar redondo a partir do final do capilar quadrado. Cole o capilar redondo usando um dab de epóxi a meio-distância entre o final do capilar redondo e o início do capilar quadrado e espere até que a epóxi cure completamente.

Para abrigar o capilar na base da agulha, esculpe um orifício na base da tampa redonda que é do tamanho do diâmetro externo do capilar. Em seguida, para encaixar a outra agulha no final do capilar quadrado, esculpe uma rodada e um orifício quadrado na base da agulha para acomodar a articulação. Depois de cortar, enxágue as agulhas com água e deixe-as secar.

Em seguida, cole-os como demonstrado anteriormente. Para construir o dispositivo microfluido, corte dois pequenos pedaços de um slide e usando epóxi, cole-os em dois slides de microscópio para manter os slides juntos. Espere até que o epóxi cure completamente.

Usando um escriba de diamante, corte o capilar quadrado para um comprimento de aproximadamente quatro centímetros. Use o capilar quadrado com um lado interno que corresponda ao diâmetro externo do capilar redondo para alinhar os capilares coaximente. Para este protocolo, use um capilar lateral de dois milímetros.

Em seguida, usando uma máquina de puxar pipeta, puxe um capilar redondo para obter dois capilares meio com uma ponta fina. Em seguida, usando uma micro forja, corte a ponta de um dos meios capilares ao diâmetro desejado. Para usar a outra metade como capilar coletor, corte a ponta puxada para que as extremidades planas originais sejam recuperadas.

Cole o capilar quadrado nos slides. Não coloque o capilar no meio dos slides, pois as juntas dos slides não devem estar na região de visualização. Em seguida, coloque a ponta e o capilar de colecionador dentro do capilar quadrado em torno de dois milímetros de distância.

Para evitar a articulação, coloque as extremidades tanto da ponta quanto dos capilares coletores do mesmo lado. Para fabricar conexões às extremidades abertas dos capilares, coloque quatro agulhas cobrindo essas extremidades e cole as agulhas como demonstrado anteriormente. Para testar o dispositivo em busca de vazamentos, feche duas agulhas usando um pedaço dobrado de tubo segurado por um clipe de aglutinante.

Em seguida, usando uma seringa, bombeie manualmente água desionizada para dentro do dispositivo através de uma das agulhas usando a última agulha como saída. Se não forem observados vazamentos, bombeie a água através da próxima agulha repetindo o processo para todas as quatro agulhas. Se um vazamento for encontrado, seque completamente o dispositivo, aplique epóxi e espere por uma hora antes de testar novamente.

Depois de confirmar que não há vazamento, encha o dispositivo com líquido experimental e remova bolhas de ar. Em seguida, conecte o líquido interno ou a seringa de fase dispersa à agulha um, o líquido exterior ou fase contínua à agulha dois, e o líquido coletor ou contra-eletrodo à agulha quatro. Agulha três é para a saída.

Por fim, conecte a fonte de alimentação às agulhas que alimentam os líquidos internos e coletores para definir uma diferença potencial entre a ponta e o líquido coletor. Neste estudo, foram geradas aproximadamente 3,3 milímetros gotas de óleo de silicone por meio de uma ponta de 580 micrômetros. E quedas de 1,75 milímetros foram geradas com uma ponta de 86 micrômetros.

Além disso, gotas de emulsão foram geradas usando dispositivos de fluxo eletro co nos modos de gotejamento, jato cone e chicoteamento. Nestes resultados, o mesmo líquido é usado como líquidos internos e coletores. No entanto, se o objetivo dos experimentos é coletar essas gotas, um líquido condutor diferente deve ser usado como coletor.

Seja paciente e espere até que a epóxi cure. Se ficar molhado, nunca secará e você precisará começar todo o procedimento novamente. Várias emulsões podem ser geradas usando em combinações de foco de fluxo em uma série de esquemas.

Cada esquema extra adicionará uma concha à queda de movimento. Seções de foco de fluxo também podem ser usadas.