Двухместный Эмульсия поколения Использование Полидиметилсилоксан (PDMS) Коаксиальная Поток Фокус устройства

Общая цель этой процедуры заключается в создании и испытании микрофлюидного устройства, полностью полидиметилсубоксанового, которое использует фокусировку коаксиального потока для получения двойных эмульсий. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы химии и биологии, требующие сверхвысокопроизводительного скрининга, такие как направленная эволюция ферментов и идентификация редких фенотипов. Основное преимущество этой технологии заключается в том, что она позволяет быстро изготавливать генераторы двойной эмульсии с использованием мягкой литографии без специальной обработки поверхности.

Для начала проектирования микрофлюидных структур для изготовления двух слоев. С помощью программного обеспечения AutoCAD распечатайте проекты на пленке печатной платы с разрешением 10 микрон, как описано в приведенном здесь справочнике. Нанесите один-два миллилитра SU 8, 30, 35 в центр предварительно очищенной силиконовой пластины диаметром три дюйма на спин-маркер и прикрепите ее к патрону.

Вращайте в течение 20 секунд при 500 об/мин, а затем 30 секунд при 2000 об/мин. Извлеките пластину и выпекайте ее на горячей плите при температуре 135 градусов Цельсия в течение 30 минут. Дайте пластине остыть до комнатной температуры, прежде чем переходить к следующему этапу.

Теперь подставьте покрытую пластину на маску для первого слоя под собранной светодиодной лампой в течение 90 секунд. После экспонирования поместите пластину обратно на горячую плиту с температурой 135 градусов Цельсия на одну минуту. После остывания нанесите один-два миллилитра SUH 2050 в центр пластины.

Поместите пластину обратно на спин-кодер и вращайте в течение 20 секунд со скоростью 500 об/мин. Затем вращайте в течение 30 секунд со скоростью 1 375 оборотов в минуту. Когда спин-кодер перестанет вращаться, снимите пластину и поместите ее обратно на горячую плиту при температуре 135 градусов Цельсия на 30 минут.

Затем охладите до комнатной температуры, прежде чем переходить к следующему шагу. Выровняйте маску для второго слоя по геометрии, которая была создана на предыдущих шагах, и снова подвергните покрытую покрытием ультрафиолетовому свету на три минуты после экспонирования, поместите пластину на горячую пластину с температурой 135 градусов Цельсия на одну минуту. После охлаждения проявили маски путем погружения в перемешанную ванну с пропиленгликолем, ацетатом монометилового эфира.

Через 30 минут в ванночке достаньте и промойте ее в изопропаноле. Далее выпекайте на конфорке при температуре 135 градусов Цельсия в течение одной минуты. Остудите, а затем поместите проявленный мастер в 100-миллиметровую чашку Петри.

Приготовьте партию PDMS, соединив 50 граммов силиконовой основы с пятью граммами отвердителя в пластиковом стаканчике. С помощью вращающегося инструмента, оснащенного палочкой для перемешивания, смешайте компоненты, а затем дегазируйте смесь внутри осушителя в течение примерно 30 минут или до тех пор, пока не будут удалены все пузырьки воздуха. Далее заливаем ПДМС над мастером до толщины три миллиметра.

Затем поместите чашку Петри в сушитель для дальнейшей дегазации. Как только все пузырьки будут удалены, запекайте прибор при температуре 60 градусов Цельсия в течение двух часов. Вырежьте устройство PDMS из формы с помощью скальпеля и положите его на чистую поверхность моделью стороной вверх.

Затем разрежьте PDMS пополам лезвием бритвы, чтобы разделить две стороны устройства на части, содержащей 50-микрометровую геометрию работы с жидкостью, отпечатанную мастером. Проделайте отверстия и отверстия жидкости с помощью биопсийного пуансонса диаметром 0,75 мм. Затем поместите детали PDMS узорчатыми сторонами вверх в плазменную камеру

Обработайте аппарат кислородной плазмой под давлением одного миллибара в течение 60 секунд в плазменном очистителе мощностью 300 Вт. Затем извлеките образцы и смочите поверхность незакаленного куска PDMS каплей воды DI, чтобы она служила временной смазкой во время просмотра прибора через стереомикроскоп. Поместите обработанные плазмой поверхности вместе и сдвиньте поверхности до тех пор, пока не будет достигнута механическая блокировка.

Когда утопленные рамки и выступающие рамки соприкосятся, после сборки поместите устройство в духовку при температуре 60 градусов Цельсия и запекайте его в течение двух дней, чтобы испарить воду и завершить склеивание. Затем прикрепите собранное устройство к предметному стеклу с помощью нескольких капель неотвержденного PDMS, запекайте конструкцию в духовке при температуре 60 градусов Цельсия в течение одного часа. Для отверждения PDMS место, микрофлюидный чип на предметном столике сопряжен с инвертированным микроскопом в сочетании с цифровой камерой, которая способна выдавать выдержки не менее 100 микросекунд.

Затем установите три шприца по 10 миллилитров на шприцевые насосы и прикрепите к каждому из них иглы калибра 27 калибра. Прикрепите около 30 сантиметров из полиэтилена по две трубки к каждой из игл и вставьте свободные концы трубок в соответствующие пробитые отверстия в устройстве. Затем вставьте 10-сантиметровый ПЭ два в выходное отверстие устройства, а другой конец поместите в контейнер для сбора отходов.

После настройки заправьте устройство, запустив шприцевые насосы с высокой скоростью. Остановите насосы. Как только жидкость в сегментах трубки достигнет входных отверстий устройства, сфокусируйте микроскоп на области чипа, содержащей отверстие размером 50 на 50 микрометров, и отрегулируйте рамку так, чтобы она включала в себя выходной канал ниже по потоку.

Настройте шприцевые насосы на подачу жидкости к генератору двойной эмульсии со скоростью потока 250 микролитров в час для внутренней фазы, 100 микролитров в час для средней фазы и 700 микролитров в час. Для непрерывной фазы. Подождите 10 минут, пока система уравновесится.

Далее увеличиваем расход наружной фазы до 1050 микролитров в час. Подождите еще три-пять минут, пока образование двойных эмульсий стабилизируется при этом наборе условий потока. После стабилизации получите пятисекундное видеоизображение с частотой 30 Гц.

Сохраняйте видео для обработки в автономном режиме с помощью ручного анализа изображений. Повторите этот процесс, изменяя скорость потока внешней фазы, используя значения, приведенные в таблице 1 прилагаемого текстового протокола. Поддерживайте темпы внутренней и средней фаз.

В ходе этого процесса устройство с двойной эмульсией было испытано при различных условиях течения. Чтобы продемонстрировать образование монодисперсных двойных эмульсий различного размера, над каждым изображением показано отношение непрерывной фазы к сумме внутренней и средней фазы. Гистограммы диаметров капель для выбранных соотношений потока показывают относительную однородность размера образующихся капель.

Полученные двойные эмульсии дают изменение среднего коэффициента диаметра 5,2%Устройство демонстрирует способность формировать двойные эмульсии значительно меньше ширины отверстия и демонстрирует четкую тенденцию к снижению с увеличением коэффициентов потока. При испытанном потоке в самой высокой фазе носителя 14 микрометров были сформированы двойные эмульсии с использованием отверстия размером 50 на 50 микрометров после ее разработки. Этот метод открывает исследователям в области химии и биологии путь к проведению экспериментов по капельной микрофлюидике, совместимых со стандартными платформами обнаружения проточной цитометрии.

После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как изготавливать и тестировать микрофлюидные генераторы с двойной эмульсией, в которых используются простые все методы конструирования PDMS.