Устройства на стеклянной основе для генерации капель и эмульсий

Этот протокол подробно описывает, как изготавливать микрофлюидные устройства на основе стекла. Следование этому протоколу позволит любому, у кого нет опыта, создавать и использовать эти устройства. С помощью стекла мы можем легко сделать поверхности гидрофобными или гидрофильными, что делает устройства на основе стекла привлекательными для создания стабильных капель эмульсии.

Существует множество применений капель и эмульсий в таких разнообразных областях, как косметика, пищевая промышленность и доставка лекарств. В этой рукописи мы немного подробнее остановимся на их использовании в интенсивном сельском хозяйстве. Мы рекомендуем быть терпеливыми на каждом шагу.

Также проверьте, чтобы наконечник был чистым и не сломался. Не ждите, пока устройство будет завершено, чтобы проверить их. Для изготовления простых капель используйте стеклянную основу, изготовленную с помощью слайда микроскопа, чтобы построить устройство.

Для наконечника используйте круглые стеклянные капилляры диаметром один миллиметр. Затем используйте иглу шприца 20 калибра, чтобы облегчить введение жидкости в капилляр. С помощью лезвия бритвы или скальпеля вырежьте отверстие, равное размеру наружного диаметра капилляра у основания иглы.

Промойте иглу водой, чтобы удалить пыль и волокна от резки и дайте игле высохнуть на воздухе. Чтобы собрать устройство, приклейте круглый капилляр к предметной кольце микроскопа, поместив кончик капилляра на один-два сантиметра за пределы конца предметной кольцы микроскопа и добавив мазок эпоксидной смолы в центр капилляра так, чтобы он не мешал полю зрения или игле шприца. Затем поместите шприцевую иглу так, чтобы конец капилляра сидел в центре иглы и положил небольшое количество затвердевшей эпоксидной смолы вокруг обода в нижней части иглы.

Через несколько минут нанесите второй слой свежей эпоксидной смолы, закрыв основание иглы и избегая отверстия. Затем закройте отверстие затвердевшей эпоксидной смолой, чтобы предотвратить попадание эпоксидной смолы внутрь игл. Для генерации капель поместите устройство в вертикальное положение с помощью зажима таким образом, чтобы наконечник был обращен вниз, как кухонный кран.

Используйте шприцевой насос или напорную установку для закачки жидкости в устройство. Для приготовления эмульсионных капель используйте квадратный капилляр длиной пять сантиметров для наружной жидкости и круглый капилляр диаметром один миллиметр. Убедитесь, что длина круглого капилляра на несколько сантиметров длиннее квадратного капилляра.

Сопоставьте внешний диаметр круглого капилляра с внутренним размером квадратного капилляра, чтобы убедиться, что оба капилляра коаксиально выровнены. Далее, чтобы собрать устройство, приклейте квадратный капилляр к слайду микроскопа, поместив кончик капилляра на один-два сантиметра за пределы конца слайда микроскопа и нанеся мазок эпоксидной смолы в центр капилляра. Подождите, пока эпоксидная смола полностью отвержется.

Затем введите круглый капилляр в квадратный капилляр так, чтобы конец круглого капилляра на слайде находился в нескольких сантиметрах от конца квадратного капилляра. Другой конец круглого капилляра, который находится внутри квадратного капилляра, должен находиться на расстоянии, примерно равном диаметру круглого капилляра от конца квадратного капилляра. Приклейте круглый капилляр с помощью эпоксидной смолы на среднем расстоянии между концом круглого капилляра и началом квадратного капилляра и подождите, пока эпоксидная смола полностью не затвердеет.

Чтобы разместить капилляр в основании иглы, вырежьте отверстие у основания круглого колпачка, которое размером с наружный диаметр капилляра. Затем, чтобы подогнать другую иглу на конце квадратного капилляра, вырежьте круглое и квадратное отверстие у основания иглы, чтобы вместить сустав. После резки промойте иглы водой и дайте им высохнуть на воздухе.

Затем приклейте их, как показано ранее. Чтобы построить микрофлюидное устройство, вырежьте два небольших кусочка слайда и, используя эпоксидную смолу, приклейте их к двум слайдам микроскопа, чтобы держать слайды вместе. Подождите, пока эпоксидная смола полностью отвержется.

С помощью алмазного писца ограните квадратный капилляр длиной примерно в четыре сантиметра. Используйте квадратный капилляр с внутренней стороной, которая соответствует внешнему диаметру круглого капилляра, чтобы выровнять капилляры коаксиально. Для этого протокола используйте двухмиллиметровый боковой капилляр.

Затем, используя машину для вытягивания пипетки, вытяните круглый капилляр, чтобы получить два полукапилляра с тонким наконечником. Далее с помощью микрокузницы отрежьте кончик одного из полукапилляров до нужного диаметра. Чтобы использовать другую половину в качестве коллекторного капилляра, отрежьте вытянутый наконечник так, чтобы исходные плоские концы были восстановлены.

Приклейте квадратный капилляр к слайдам. Не ставьте капилляр в середину слайдов, так как стыки слайдов не должны находиться в области просмотра. Затем поместите наконечник и коллекторный капилляр внутрь квадратного капилляра примерно на расстоянии двух миллиметров друг от друга.

Чтобы избежать соединения, поместите концы как наконечника, так и коллекторных капилляров на одну сторону. Чтобы изготовить соединения с открытыми концами капилляров, поместите четыре иглы, покрывающие эти концы, и склейте иглы, как было показано ранее. Чтобы проверить устройство на наличие утечек, закройте две иглы с помощью изогнутого куска трубки, удерживаемого связующим зажимом.

Затем, используя шприц, вручную накачайте деионизированную воду в устройство через одну из игл, используя последнюю иглу в качестве выхода. Если никаких утечек не наблюдается, прокачайте воду через следующую иглу, повторив процесс для всех четырех игл. Если обнаружена утечка, тщательно высушите устройство, нанесите эпоксидную смолу и подождите один час, прежде чем снова тестировать.

После подтверждения отсутствия утечки заполните устройство экспериментальной жидкостью и удалите пузырьки воздуха. Затем соедините внутреннюю жидкость или дисперсный фазовый шприц с первой иглой, внешнюю жидкость или непрерывную фазу со второй иглой, а коллекторную жидкость или встречный электрод с четвертой иглой. Игла третья для выхода.

Наконец, подключите блок питания к иглам, питающим внутреннюю и коллекторную жидкости, чтобы установить разность потенциалов между наконечником и коллекторной жидкостью. В этом исследовании примерно 3,3-миллиметровые капли силиконового масла были получены с использованием 580-микрометрового наконечника. И 1,75-миллиметровые капли были сгенерированы с использованием 86-микрометрового наконечника.

Кроме того, эмульсионные капли были получены с использованием электропоточных устройств в режимах капельной, конусной струи и взбивания. В этих результатах используется та же жидкость, что и внутренняя и коллекторная жидкости. Однако, если целью экспериментов является сбор этих капель, в качестве коллектора следует использовать другую проводящую жидкость.

Наберитесь терпения и подождите, пока эпоксидная смола затвердеет. Если он намокнет, он никогда не высохнет, и вам нужно будет начать всю процедуру заново. Множественные эмульсии могут быть получены с использованием комбинаций фокуса потока в серии интриг.

Каждая дополнительная схема добавит оболочку к падению движения. Также можно использовать секции фокусировки потока.