Высокая пропускная способность Single-камеру и несколько клеток микро-инкапсуляции

Summary

Объединение монодисперсных падение поколения с инерционным порядком клеток и частиц, описывается метод инкапсуляции нужное количество клеток или частиц в одной капле в кГц ставки. Мы демонстрируем эффективность в два раза превышающие неупорядоченных инкапсуляции для одно-и двух-частиц падает.

Abstract

Методы микрофлюидной инкапсуляции ранее использовались для захвата клеток в водных монодисперсных каплях размером с пиколитр, обеспечивая удержание из объемной жидкой среды с применением в высокопроизводительном скрининге, цитометрии и масс-спектрометрии. Мы описываем метод, позволяющий не только инкапсулировать отдельные клетки, но и многократно захватывать определенное количество клеток (здесь мы демонстрируем одно- и двухклеточную инкапсуляцию) для изучения как изоляции, так и взаимодействия между клетками в группах контролируемых размеров. Комбинируя методы генерации капель с упорядочиванием клеток и частиц, мы демонстрируем контролируемую инкапсуляцию частиц размером с клетку для эффективной непрерывной инкапсуляции. Используя водную суспензию частиц и несмешивающееся флюоруглеродное масло, мы генерируем водные капли масла с помощью сопла, фокусирующего поток. Скорость потока в воде достаточно высока для создания упорядоченного количества частиц, которые достигают сопла на целочисленных кратных частотах частоты генерации капель, инкапсулируя контролируемое количество ячеек в каждой капле. Для получения репрезентативных результатов в качестве клеточных суррогатов используются частицы полистирола размером 9,9 мкм. Данное исследование показало, что эффективность инкапсуляции одной частицы P_k=1 составляет 83,7% и эффективность инкапсуляции двух частиц P_k=2 составляет 79,5% по сравнению с соответствующими эффективностью Пуассона 39,3% и 33,3% соответственно. Показано, что эффект постоянной концентрации клеток и частиц имеет большое значение для эффективной инкапсуляции, а также рассматривается вопрос о переходах от капель к струйным.

Введение

Суспензии водных клеток непрерывной среды имеют общую жидкую среду, которая позволяет клеткам взаимодействовать параллельно, а также гомогенизирует эффекты конкретных клеток при измерениях из среды. Высокопроизводительная инкапсуляция клеток в капли размером в пиколитры ограничивает образцы для защиты капель от перекрестного загрязнения, позволяет измерить клеточное разнообразие в образцах, предотвращает разбавление реагентов и экспрессированных биомаркеров, а также усиливает сигналы от продуктов биореактора. Капли также обеспечивают возможность повторного слияния капель в более крупные водные образцы или с другими каплями для исследований межклеточной сигнализации. ^1,2 Снижение разбавления подразумевает более сильные сигналы обнаружения для более точных измерений, а также возможность уменьшения потенциально дорогостоящих объемов образцов и реагентов. ³ Инкапсуляция клеток в капли была использована для улучшения обнаружения экспрессии ^{белка,4 антител,5,6} ферментов,7 и метаболической^{активности8} для высокопроизводительного скрининга, а также может быть использована для улучшения высокопроизводительной цитометрии. ⁹ В дополнительных исследованиях представлены приложения для био-электронапыления клеток, содержащих капли для масс-спектрометрии¹⁰ и покрытия целевых поверхностных ячеек. ¹¹ Некоторые области применения, однако, были ограничены из-за отсутствия возможности контролировать количество клеток, инкапсулированных в капли. В данной работе мы представляем способ упорядоченной инкапсуляции¹², который увеличивает продемонстрированную эффективность инкапсуляции для одной и двух ячеек и может быть экстраполирован для инкапсуляции большего числа ячеек.

Для достижения монодисперсной генерации капель, микрофлюидная "фокусировка потока" позволяет создавать капли контролируемого размера одной жидкости (смесь водных клеток) внутри другой (непрерывная масляная фаза) с помощью форсунки, в которой потоки сходятся. ¹³ Для заданной геометрии форсунки частота образования капель f и размер капель могут быть изменены путем регулировки расхода масла и воды Q_oil и Q_aq. По мере увеличения скорости потока потоки могут переходить от образования капель к нестабильной струе водной жидкости из сопла. ¹⁴

Когда водный раствор содержит взвешенные частицы, частицы инкапсулируются и изолируются друг от друга в сопле. Для генерации капель с использованием случайно распределенной водной клеточной суспензии средняя доля капель D_k, содержащих k клеток, определяется статистикой Пуассона, где D_k = λ^k exp(-λ)/(k!) и λ — среднее количество клеток в капле. Доля клеток, которые попадают в «правильно» инкапсулированные капли, рассчитывается по формуле P_k = (k x D_k)/Σ(k' x D_k'). Тонкое различие между этими двумя показателями заключается в том, что D_k относится к использованию водной жидкости и количеству капельной сортировки, которая должна быть завершена после инкапсуляции, а P_k относится к использованию образца клетки. В качестве примера можно использовать разбавленную клеточную суспензию (с низким λ) для инкапсуляции капель там, где большинство капель, содержащих клетки, содержат только одну клетку. В то время как показатель эффективности P_k будет высоким, большинство капель будут пустыми (низкий D_k), что потребует механизма сортировки для удаления пустых капель, что также снизит пропускную способность. ¹⁵

Сочетание генерации капель с инерциальным упорядочиванием дает возможность инкапсулировать капли с более предсказуемым количеством ячеек в капле и более высокой пропускной способностью, чем при случайной инкапсуляции. Инерциальная фокусировка была впервые открыта Сегре и Зильбербергом¹⁶ и относится к тенденции частиц конечного размера мигрировать в положения бокового равновесия в потоке в канале. Инерционное упорядочивание относится к тенденции частиц и клеток пассивно организовываться в равномерно распределенные, ступенчатые, постоянные скоростные последовательности. Как фокусировка, так и упорядочивание требуют достаточно высоких скоростей потока (большое число Рейнольдса) и размеров частиц (большое число Рейнольдса). ^17,18 Здесь число Рейнольдса Re =uD_h/ν и число Рейнольдса частиц Rep =Re(a/D_h)², где u — характеристическая скорость потока, D_h [=2wh/(w+h)] — гидравлический диаметр, ν — кинематическая вязкость, a — диаметр частицы, w — ширина канала, h — высота канала. Эмпирически длина поездов, необходимая для создания полностью упорядоченных поездов, уменьшается по мере увеличения Re и Re_p. Следует отметить, что высокие требования к Re и Re_p (для данного исследования порядка 5 и 0,5 соответственно) могут вступать в противоречие с необходимостью поддержания низких скоростей потока в воде во избежание струи в сопле генерации капли. Кроме того, высокая скорость потока приводит к более высоким напряжениям сдвига на элементах, которые не рассматриваются в этом протоколе. Предыдущее исследование заказанной инкапсуляции показало, что более 90% одиночно инкапсулированных клеток HL60 при условиях потока, аналогичных тем, которые были в этом исследовании, сохраняют целостность клеточной мембраны. ¹² Тем не менее, влияние величины и временных масштабов напряжений сдвига необходимо будет тщательно учитывать при экстраполяции на различные типы ячеек и параметры потока. Наложение ограничений на порядок ячеек, генерацию капель и жизнеспособность ячеек и скорости потока в воде обеспечивает идеальный рабочий режим для контролируемой инкапсуляции одиночных и нескольких ячеек.

Поскольку очень мало исследований посвящено межчастичному интервалу между ^{цепочками,19,20} определение расстояния проще всего сделать эмпирически и будет зависеть от геометрии канала, скорости потока, размера частиц и концентрации частиц. Тем не менее, равное боковое расстояние между последовательностями означает, что клетки приходят через предсказуемые, последовательные интервалы времени. Когда образование капель происходит с той же скоростью, с которой упорядоченные ячейки поступают в сопло, элементы инкапсулируются в каплю контролируемым образом. Этот метод был использован для инкапсуляции отдельных элементов с пропускной способностью порядка 15 ^кГц,12 что является значительным улучшением по сравнению с предыдущими исследованиями, в которых сообщалось о скоростях инкапсуляции порядка 60-160 Гц.4,15 В работе по контролируемой инкапсуляции более 80% капель содержали одну и только одну клетку, что является значительным улучшением эффективности по сравнению с пуассоновской (случайной) статистикой. что прогнозирует эффективность менее 40% в среднем. ¹²

В предыдущей работе по контролируемой инкапсуляции,12 среднее количество частиц в капле λ было настроено на обеспечение инкапсуляции одиночных клеток. Мы предполагаем, что с помощью настройки скорости потока мы можем эффективно инкапсулировать любое количество ячеек в капле, когда λ равно или близко к желаемому количеству ячеек в капле. В то время как инкапсуляция одиночных клеток ценна для определения индивидуальных реакций клеток на стимулы, многоклеточная инкапсуляция предоставляет информацию, относящуюся к взаимодействию контролируемых чисел и типов клеток. Здесь мы представляем протокол, репрезентативные результаты с использованием полистирольных микросфер и обсуждение контролируемой инкапсуляции нескольких ячеек с использованием пассивного инерционного канала упорядочивания и сопла генерации капель.

Protocol

Протоколы в этом разделе описываются материалов и оборудования, используемого в частности получить экспериментальные результаты. Обратите внимание, что альтернативные поставщики для химикатов и оборудования могут быть использованы.

1. Изготовление устройств и мягкие литографии

Стандартный мягкой литографии, ²¹ числа, которые были показаны в предыдущих статьях, Юпитер, ²² были использованы для создания полидиметилсилоксана (PDMS) микроканальных сетей связаны с стеклянные подложки. Помимо мастер копия формы изготовление ГУ-8 фотолитографии, процессы могут совершаться вне чистого помещения или чистой капот, однако, пыли и твердых частиц все равно должны быть сведены к минимуму, чтобы достичь согласованных результатов.

1. Разработка микро-канал шаблон, как показано на рисунке 1 в AutoCAD (AutoDesk Inc.) Применять стороннему производителю (Fineline изображений Inc) для печати с высоким разрешением (50000 точек на дюйм), транс-прозрачность маски на пленке майлара или кварца, где каналы прозрачны на темном фоне.
2. Создать кремния и SU-8 фоторезиста мастера для литья реплики. Короче говоря, спина SU-8 2050 года (MicroChem) отрицательный фоторезиста с рекомендованными производителем мин на спин-для нанесения покрытий для создания 52 мкм слоем на чистую 7,5 см или 10 см кремниевой пластины. После мягкой печь, края шарика удаление, воздействие УФ лучей через контактную маску, после контакта печь, развития и наводнения экспозиции, измерения фактической толщины SU-8 слой с помощью профилометра Dektak (Veeco). Лента мастер формы на дно 4 "и 5" чашке Петри, чтобы подготовить для литья PDMS реплики.
3. Mix PDMS эластомера базу эластомера отвердителя (Dow Corning) в соотношении 10:1 / в базу для отвердителя. Залить хорошо перемешанных PDMS предшественник на мастер кремния для создания 2-3 мм окончательного слоя. Смесь из 20 г эластомера база с 2 отвердитель г достаточно для покрытия 4 "диаметр поверхности.
4. Поместите masteГ плесени и PDMS в эксикаторе вакуум (Jencons) де-газ неотвержденного PDMS. С помощью регулятора давления (Cole Parmer), медленно уменьшать давление датчика камеры от 0 "Hg до -27" Hg в течение 20 минут, чтобы избежать излишнего пенообразования. Оставьте устройство в вакуумной камере при -27 "Hg в течение 30 минут или пока пузырьки воздуха исчезают.
5. Отпустите вакуума и двигаться формы мастера и PDMS на 65 ° C духовке (Thermo Scientific) в течение как минимум четырех часов. Устройство можно оставить в духовке на ночь для улучшения лечения.
6. Выньте его из духовки и дать остыть. Аккуратно вырежьте PDMS по круговой пластины с помощью ножа и кожура точности из PDMS. Вырежьте устройство контура, как показано на рисунке 1, с помощью скальпеля.
7. Удар жидкостный портов (по три на устройство) в трех регионах круглые показано на рисунке 1 с помощью биопсии удар. Для этого устройства, использовать 0,75 мм наружный диаметр пуансона (Харрис).
8. Придерживайтесь скотчем к узорной стороны PDMS и очистить, чтобы удалитьпыли. В экономии средств, но альтернативой обычным аппаратам плазме кислорода, ^21,22 плазмы лечения узорные стороны PDMS и чистый 3 "х 1" стекло стекло микроскопа помощью ручных лаборатории короны Протравливатель (Electro-Technic Products Inc .) ^23. Обратите внимание, что это устройство должно использоваться в вытяжном шкафу или хорошо проветриваемом помещении в результате воздействия озона разряда, и все часы и сотовые телефоны должны быть не менее десяти метров. Отрегулируйте коронного разряда для достижения стабильного коронного с минимальным искрение. Медленно махать электрода около 1/4 "над каждой поверхностью около 20 секунд, а затем немедленно привести обработанных поверхностей в контакт, чтобы сформировать сильную постоянную связь до PDMS поверхности вернуться в свои родные государства.
9. Поместите устройство на металлической пластине, место в прохладном печи, установить духовку до 120 ° С, и выпекать ночь для завершения соединения и возврата PDMS в исходное состояние гидрофобного ^24. Во время этой высокой температуры выпечки, тОн стеклянную поверхность канала также будет оказана за счет гидрофобных осаждение тонкого слоя гидрофобной на стекле. Кроме того, гидрофобные покрытия, такие как Aquapel (PPG Industries) может быть введен в жидкостного портов, используя 1 мл шприц и иглу шприца ^12. Осторожно, но твердо вводить Aquapel последующей очистки воздуха в жидкостных порты, не нарушая PDMS к стеклу связь . Настойчиво повторяю продувки на всех входных и выходных портов в то время как стереть излишки Aquapel для того, чтобы избежать любых отложений, которые могут засорить каналы при высыхании.

2. Подготовка образцов

1. Подготовить культуре клеток в соответствии с установленным порядком для выбранного типа клеток. Для конкретного устройства, используемые в этом исследовании, 8-15 мкм, частицы или клетки должны адекватно заказать для инкапсуляции. Меньше или больше типов клеток может потребоваться изменение размеров фокусирующего канала для достижения адекватного _р Re. Для меняметод приводит демонстрации показано в этой статье, 9,9 мкм полистирольных микросфер (G1000, Thermo Scientific) используются как мобильные суррогатов.
2. Подготовка водных частиц или суспензии клеток через нежный смешивания. При использовании клетки или частицы полистирола, контроля концентрации существенно (см. Рисунок 4), чтобы достичь идеального приказал инкапсуляции. Используя предыдущие данные ¹² как руководство, рассчитать нужную ячейку или концентрация частиц на основе упорядоченных расстояние поезд и микро-канал размер: одна клетка или частица в ожидаемых продольной поезд расстояние фокусировки раз канал площадь поперечного сечения. Если акция концентрации (1% в / в) недостаточно, повышают концентрацию (в данном случае до 1,5% в / в), осторожно центрифугирования фондовом образца, удаления надосадочной жидкости и повторное приостановление частиц вихря смешивания, перемешивания или мягким При использовании клеток. Подготовка достаточного объема для учета требуемый набор объем и время выполнения связанных с этвл настройки.
3. Обе клетки и частицы полистирола имеют удельный вес больше единицы. Хотя это и не показано в этом протоколе, для долгосрочных экспериментов длительностью порядка нескольких минут до нескольких часов, плавучесть соответствует решение, добавив растворенного вещества, такие как CaCl ₂ для частиц или OptiPrep (Sigma-Aldrich) для клеток.
4. Подготовьте 10 мл образец непрерывной фазе масло фторуглерода путем смешивания масла фторуглеродных FC-40 (3М) и PFPE-PEG блок-сополимер поверхностно ²⁵ (2,5% вес / вес) (Raindance технологий) в 15 мл центрифужные пробирки. Кроме того, светлых нефтепродуктов (PTI химических процессов) могут быть использованы с ABIL-EM 90 поверхностно-активных веществ (2,5% вес / вес) (Evonik Goldschmidt Corporation).

3. Экспериментальная установка

1. Включите перевернутое оптического микроскопа (Axio наблюдателей, Zeiss) и высокая скорость камеры (Phantom V310, Vision Research). Фокус и проверки каналов сабо и мусор либо вручную, перемещая устройство илис помощью моторизованного микроскопа. Некоторые мелкие обломки могут быть вытеснены, когда жидкость проходит через. Для крупных обломков или очевидной сабо, выберите другой канал на устройство, как мусор в фокусирующего канала может привести к снижению качества заказов значительно. Обратите внимание, что сабо часто может быть удален в потоке, нажав твердо на поверхности PDMS над пострадавшим регионом с тупым пинцетом.
2. Нарезать три длины трубы ПВХ (0,01 "ID/0.03" OD, Tygon) на водном входе, масло входе и выходе эмульсии. Чтобы минимизировать мертвый объем, достаточно вырезать трубы, чтобы добраться от шприцевые насосы на предметный столик микроскопа. Отрежьте трубы заканчивается в 45 ° для облегчения вставки в жидкостных портов.
3. Используйте пинцет, чтобы соответствовать нажмите концов труб в жидкостного порта кулаками на шаге 1 и нажмите подходят два 30 калибровочных тупым наконечником из нержавеющей стали шприц иглы (SmallParts) в свободные концы соответствующих водных и нефтяных входе трубы (без клея необходимо) . Место выхода трубы в т отходовeservoir. Эта трубка в дальнейшем будут перемещены в коллекцию водохранилища.
4. Перемещение устройства и придает трубке микроскопа, выравнивание, и сосредоточить внимание на устройство форсунку с помощью доступных объективных (20x был использован для эксперимента). Установите для K hler освещения и других параметров микроскоп как это требуется для оптимальной записи.
5. Наполните шприц 1 мл (BD) с хорошо смешанной водной фазы и 3 мл шприц (BD) с решением масляной фазы подготовлен в шаге 2. Обратите внимание, что любые шприцы любого объема может быть использован и должны быть тщательно отобраны в зависимости от требуемого времени работы и минимизация любых пульсации. Наклоните один шприц вертикально и вылить двигаться пузырьков воздуха в шприце розетки. Медленно нажмите поршень достаточно нажать воздуха в шприц наконечником. Держа шприц вертикально, подключите шприцев иглы шприца соответствующие уже подключен к устройству в шаге 3.3. Нажмите поршень, чтобы заставить воздух через иглу шприца до мертвого объема жидкости рushed через трубку почти на устройстве. Надежно закрепите шприц шприцевой насос (Nexus 3000, Chemyx) и заниматься блока поршень. Повторите для подключения второй шприц и смонтировать на второй насос шприца.
6. Мощность каждого насоса шприца и программы с использованием протоколов насос производителя. Установка начальных скоростей потока Q = 50 _нефть мкл / мин и Q _ад = 5 мкл / мин для масляной фазы и водную фазу, соответственно. Запуск насосов.
7. Подождите, пока каждый жидкости в устройство и заполнять каналы, выталкивая оставшиеся мертвый воздух. Это может занять несколько минут. Если есть большое количество воздуха во впускной трубопровод, временно увеличиваться с каждым расходом, пока воздух не выбрасывается. Не увеличивайте скорость потока настолько велика, что происходят большие давления в канале, что может привести к PDMS-стекло связь провал.
8. Используя начальные скорости потока, наблюдать образование капель на сопло (результаты, показанные здесь: 20x magnificatioп, частота кадров 21 005 кадров в секунду, экспозиция 3 мкс). Уменьшить поле зрения камеры только сопла максимизировать частоту кадров и уменьшить требования к памяти, если это возможно. Захват видео образец и убедитесь, что частота дискретизации достаточно, чтобы избежать наложения.
9. Чтобы избежать струйное (см. Рисунок 2), начните с низкой водной расхода. Медленно увеличивайте водный расход заметить, упорядочение частиц в конечном водный канал решение по мере увеличения скорости потока.
10. Если концентрация частиц слишком мала, чтобы обеспечить поезда с относительно небольшим числом "недостающих" частиц и образец не соответствует плавучести, физически наклонить шприц насос к шприц выходе обеспечить постепенное оседание частиц на выходе шприца. Этот метод показан в видео-протокол. Периодически вращающаяся шприц вдоль своей оси может также уменьшить нежелательные поселения.
11. После адекватного упорядочение происходит, регулировать скорость потока масла для настройки частоты генерации иРазмер капель. Средний объем падения может быть рассчитана с использованием водного расхода разделены по частоте падения поколения, измеряется захвата видео. Итеративно настроить как расход для достижения желаемого инкапсуляции ставок и падения объемов.
12. После стабильного приказал инкапсуляции подтверждается, перенести выход трубы из отходов резервуара в резервуар коллекции или кормить его в другом устройстве для последующего тестирования.
13. Определить время сбора основанных на нужное количество капель и расчетные частоты генерации.
14. Запись доля капель, содержащих 0, 1, 2, ..., N частиц количественно эффективность использования либо падение результатов поколение видео или с помощью пипетки образца собранной эмульсии для проверки.

4. Представитель Результаты

Результаты представлены достижения которых и контролируемые одночастичных и контролируемом двойном частиц инкапсуляции (рис. 3). СокращаяFC-40 расход масла в два раза, одночастичные инкапсуляции превращается в две частицы инкапсуляции. С другой стороны, мы могли бы увеличить водный расход для доставки частиц в сопло быстрее, но мы также увеличило бы риск струйная водного потока. Гистограммы на рисунке 3 представляет дробное число частиц в капле для двух случаев, а также сравнение статистики Пуассона. Случайные капли с нуля частиц в основном за счет "пропавших без вести" частиц в упорядоченном поездов, а тех случаях, когда есть больше капсулированных частиц, чем желаемый результат от местных высоких концентраций частиц и частиц, которые иногда мигрируют к одному из двух вертикальных внимание позиции. Обратите внимание, что плавучесть для, как описано в разделе 2 не были использованы. Вместо этого, шприцевой насос был физически наклонить, чтобы оседание частиц на выходе шприца, что приводит к высокой концентрации частиц в перспективе.

рисунке 4. Без полного порядка, локализованные группы порядка частиц и инкапсулируются, но многие капли без частиц. Гистограмма показывает снизилась эффективность инкапсуляции для желаемого двух частиц инкапсуляции.

Рисунок 1. Инкапсуляции устройства. а) Общая устройство входов, на выходе, и долго заказ канала. Устройство высотой 52 мкм, а ширина канала заказа составляет 27 мкм. б) На водной и нефтяной входы имеют большие фильтры мусора с пробелами порядка заказе ширина канала для увеличенный вид масла на входе. в) увеличенное изображение сопла показывает, равный ширине канала 27 мкм для водных и масляных каналов, а затем сопла сокращение от 22 мкм и внезапного расширения для более широкого канала 61 мкм.Обратите внимание, что размеры устройства, показанного здесь были проверены с помощью профилометра после микротехнологий и несколько отличаются от номинальных размеров по маске. Истинный образ заказа канал и сопло можно ознакомиться в Интернете, как Справочная Рисунок 1 . Файлов AutoCAD маски также были включены онлайн в качестве дополнения к этой рукописи.

Рисунок 2. Гистерезис капель в струйной переход с использованием более широкого устройства (80 мкм в ширину х 22 мкм высокий). а) При постоянном FC-40 расход (Q _масла = 45 мкл / мин), устойчивое образование падение происходит на частоте 10 кГц, используя водный расход Q _AQ = 8 мкл / мин. Как водный расход постепенно увеличена до 10 м ищ л / мин, струйное водного потока жидкости срабатывает. б) при скорости потока возвращается на 8 мкл / мин струйное продолжается. Обратите внимание, что устойчивое образование падение может быть восстановлен кратко приостановки водного насоса (1 секунда паузы обычно).

Рисунок 3. Одно-и двухместные частиц инкапсуляции.) Drop образование с одной клетки на каплю (Q _масла = 60 мкл / мин, Q = 9 _водный мкл / мин) со скоростью падения поколения 6,1 кГц, средний размер капли 24,4 PL, и одноклеточные эффективность захвата D _к = 79,5% и P _к = 83,7% (λ = 0,95) для образца размером N _D = 517 капель и п _р = 491 частиц. б) падение образование с двумя ячейками на каплю достигается просто за счет уменьшения FC-40 расход Q _нефти до 30 μЛ / мин. Больше (39,8 рь) капли образуются в размере 3,8 кГц с двух клеток эффективности улавливания D _к = 71,5% и P _к = 79,5% (λ = 1,80) для образца размером N _D = 383 капель и н _р = 689 частиц. CD) Два гистограммы сравнить падение инкапсуляция частиц эффективность D _к упорядоченной одно-и двух-частицы с инкапсуляцией статистике Пуассона (случайная инкапсуляции). Обратите внимание, что в обоих случаях, частицы расстояние в направлении потока составляет около 17-18 мкм полностью упорядоченный, чередуя частиц. Справочная видеозаписи как одно-и двухместных частиц инкапсуляции доступны в Интернете. Щелкните здесь для просмотра фильмов Справочная 3а . Щелкните здесь для просмотра фильмов Справочная 3b .

Рисунок 4. Концентрация сильно влияет на эффективность инкапсуляции.) Поскольку концентрация уменьшается, полный порядок не происходит, и, следовательно, "дыры" в поездах выйти, оставив несколько капель с меньшим, чем ожидалось частиц. Б) гистограмма показывает снижению эффективности ( D _к = 55,9%, P _к = 70,9%) в течение двух частиц инкапсуляции в связи с меньшим значением λ = 1,57, где есть почти столько же одночастичные падает, поскольку есть двойной частиц падает. Это произошло в результате _нефть Q = 30 мкл / мин, Q = 9 _водный мкл / мин, на тех же условиях, что и для потока рис. 3б. Представитель дополнительного видео в Интернете. Щелкните здесь для просмотра Справочная 4 фильма .

Discussion

Несмотря на относительно высокую степень упорядоченности, не все капли будет содержать нужное количество частиц или клеток. Инкапсуляции эффективность может рассчитываться как число клеток или частиц, которые становятся заключены в каплях с желаемой занятости разделить их общего числа. Эти исходные данные могут быть получены либо из высоко автоматизированный алгоритм скорости видео или изображений образца собранной эмульсии. Это можно сравнить с долей частиц P _к заключена в капле, содержащего к части...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Название реагента	Компания	Номер по каталогу	Комментарии
AutoCAD	AutoDesk
Transparency Mask	Fineline изображений Инк
SU-8 фоторезиста	MicroChem	2050
Dektak профилометра	Veeco
Чашку Петри	BD Сокол	351058
PDMS Силиконовый эластомер Kit	Корпорация Dow Corning	Sylgard 184, материал номер (240) 4019862
Вакуум-эксикатор	Jencons	250-030
Вакуум-насос	Alcatel Вакуумная техника	2010 C2
Вакуумный регулятор	Коул-Parmer	EW-00910-10
Печь	Thermo Scientific	Линдберг синий M, OV800F
Биопсия Punch, 0,75 мм	Харрис	Uni процессоров 15072
Лаборатория Corona Тритер	Электро-Technic продактс инк	BD-20AC, SKU 12051A
Стеклах	Gold Seal	3010
Aquapel	PPG Industries		Альтернативная стратегия
Полистирольных микросфер, 9,9 мкм	Thermo	G1000
OptiPrep	Sigma-Aldrich	D1556	Не продемонстрировал
Луер-Лок Шприцы	BD	1 мл: 309 628 3 мл: 309 585
FC-40 Фторуглеродные нефти	3M Инк	Sigma Aldrich, F9755
PFPE-PEG фторированные	Raindance технологии
Светлых нефтепродуктов	Химических процессов PTI	08042-47-5	Альтернативная стратегия
Поверхностно-минерального масла	Evonik Goldschmidt корпорации	ABIL EM 90	Альтернативная стратегия
Tygon ПВХ труб	SmallParts	TGY-010
30 калибровочных Луер-Лок иглу шприца, 1/2 "	SmallParts	NE-301PL-C
Инвертационный микроскоп	Carl Zeiss изображений	Axio Observer.Z1
Камера высокого скорости	Vision Research	Phantom V310
Шприцевые насосы (2)	Chemyx Инк	Nexus 3000
Силиконовое масло	Dow Corning	200 жидкости, 10 сСт	Опционально для хранения эмульсии