Summary
Burada, imalat süreçleri ve bir semi-three-dimensional (yarı-3D) akışı odaklanarak mikrosıvısal çip damlacık oluşumu için doğrulama deneyler göstermek için bir iletişim kuralı mevcut.
Abstract
Üniforma ve boyut kontrol edilebilir poli (etilen glikol) diacrylate (PEGDA) damlacıkları işlemi bir mikrosıvısal cihazın odaklama akış yoluyla yapılabilir. Bu kağıt bir semi-three-dimensional (yarı-3D) akışı odaklanarak mikrosıvısal çip damlacık oluşumu için öneriyor. Polydimethylsiloxane (PDMS) çip çok katmanlı yumuşak taş baskı yöntemiyle fabrikasyon. Yüzey aktif içeren Hexadecane sürekli aşama kullanıldı ve PEGDA ultraviyole (UV) fotoğraf-başlatıcı ile dağınık dönemdi. Yüzey bırakmak yerel yüzey gerilimi izin ve küçük mikro damlacıkları kırarak terfi daha cusped bahşiş kurdu. Dağınık faz baskısı sürekli damlacıkları boyutu ile artan sürekli aşama basınç dağınık Faz akımı kırılmış önce daha küçük hale geldi. Sonuç olarak, damlacıkları boyutu çeşitlemesiyle 1 µm den çapı 80 µm seçici basınç oranı iki giriş kanalları değiştirerek elde edilebilir ve varyasyon ortalama katsayısı % 7'in altına olarak tahmin edildi. Ayrıca, damlacıkları fotoğraf-polimerizasyon için UV Işınlarına maruz kalma tarafından mikro-boncuk çevirebilir. Böyle mikro-boncuk yüzeyi conjugating biomolecules biyoloji ve Kimya alanlarında birçok potansiyel uygulamalar var.
Introduction
Mikrosıvısal damlacık tabanlı sistemleri son derece mikrometre çapında aralığı1 nanometre üzerinden monodisperse damlacıkları üretmek ve yüksek üretilen iş ilaç bulma2' de, biomolecules3 sentezi büyük potansiyele sahip yeteneği var ,4ve5test tanı. Büyük yüzey alanı hacim oranı ve örneği, bir kaç microliters tüketen ile büyük ölçekli uygulamalar gibi daha küçük damlacıklar benzersiz avantajları nedeniyle teknoloji alanları geniş bir yelpazesi geniş ilgi çekti. İki immiscible sıvı Emülsifikasyon damlacık oluşturmak için en çok kullanılan yöntemlerinden biridir. Alanın önceki raporlarda araştırmacılar farklı damlacık oluşumu geometrileri, akışı odaklanarak ve geometriler Co akan paraleldir, dahil olmak üzere çeşitli geliştirdik. Paraleldir geometride dağınık faz sürekli aşama6,7akar ana kanal dikey bir kanal üzerinden teslim edilir. Tipik iki boyutlu (2D) akışı odaklanarak8,9 geometri, dağınık faz akışı lateral güdülmesini; ve böylece dağınık faz akışı üzerinden nın yaşadığı ortak akan geometri10,11için öte yandan, dağınık Faz akımı tanıtan bir kılcal co-eksenel Co akan geometri için daha büyük bir kılcal damar içine yerleştirilir her yöne.
Damlacık boyutu kanal boyutu ve akış hızı oranı ayarlayarak denetlenir ve ortak akan veya paraleldir tarafından üretilen en küçük boyut mikrometre düzinelerce için sınırlıdır. Akışı odaklanarak damlacık oluşumu sistem için damlacık ayrılık üç modları formu iki aşamalı basınç oranını ayarlayarak ve yüzey aktif konsantrasyon damlama dahil olmak üzere, rejim, jeti rejimi ve15ipucu akarsu. İpucu akış ayrıca iş parçacığı oluşumu ve ince dağınık Faz akımı koni ucundan çizim iplik gözlenen görünümünü adı verilir. Az önceki çalışmalarda damlacıkları göstermiştir birkaç mikrometre ipucu akış rağmen oluşturulabilir 2D veya yarı-3D akışı odaklanarak aygıt8,12işlem. PEGDA çok düşük bir konsantrasyon içeren sulu bir çözüm dağınık faz kullanılan ancak, büzülme oranı PEGDA parçacıkların özgün damlacıkların çapı yaklaşık % 60 fotoğraf-polimerizasyon, seyreltme olmadan PEGDA süre sonra olduğu dağınık faz kararsız ipucu akış modu12' ye götürdü. İnterfacial gerilim olduğunu emülsiyon sürecinin önemli bir parametre ve yüzey aktif ek damlacık boyutu, daha yüksek üretimi frekans13, son derece eğimli uç, azaltmak için önde gelen sürekli aşama sıvı içine nedeniyle azalır ve istikrarsızlık14engelliyor. Ayrıca, toplu yüzey aktif konsantrasyonu kritik micelle konsantrasyonu çok yüksek olduğunda, interfacial gerilim doymuş devlet13 ' te yaklaşık değişmez ve ipucu akış modu15oluşabilir.
Bu kağıt, yukarıdaki gözlemleri dayalı çok katmanlı yumuşak taş baskı yöntemi ile fabrikasyon bir yarı-3D akışı odaklanarak mikrosıvısal aygıtı kullanarak PEGDA damlacıkları üretimi için facile bir yaklaşım geliştirdik. Böylece dağınık faz üzerinden yukarı ve aşağı lateral nın yaşadığı farklı tipik 2D aygıt akışı odaklanarak, yarı-3D akışı odaklanarak cihaz sığ dağınık faz kanal ve derin sürekli aşama kanal vardır. Bu akış odaklama modu için enerji ve damlacık ayrılık için gerekli basıncı azaltarak daha geniş ayar aralığı sağlar. Önceki rapor12, dağınık faz saf PEGDAcontaining fotoğraf-Başlatıcı, PEGDA parçacıklar büzülme oranı % 1016' dan daha düşük olduğundan emin farklıdır; ve sürekli aşama silikon tabanlı Nonyonik yüzey aktif yüksek toplu konsantrasyon ile eriterek hexadecane karışımıdır. Boyutu kontrol edilebilir ve düzgün damlacıkları iki aşamalı basınç oranını ayarlayarak üretildi. Damlacık ayrılık ipucu akış modu için jeti mod değişiklikleri işlerken damlacıkların çapı 80 µm için 1 µm değiştirir. Buna ek olarak, PEGDA parçacık UV Işınlarına maruz kalma altında fotoğraf-polimerizasyon sürecinde sentez. Damlacık üretimi mikrosıvısal sistem imalat kolaylığı ile biyolojik uygulamalar için daha fazla olanak sağlar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. kalıp imalat
- İki photomasks bir çizim yazılımı kullanarak tasarlayın. Microchannel yapısı çerçevesinde tarif ve iki ayrı katman maskesi 1 ve 2 aynı çizim dosyası kullanmak, yani farklı kanalları arasındaki tüm bağlantıları sağlamak. Bağımsız bir satıcı 1 µm çözünürlükle tarafından cam tabakta krom için farklı katmanları yazdır. Photomasks negatif polarite ile şeffaf tasarlanmış yapılar, karanlık olduğundan emin olun.
Not: Maske 1 dağınık faz giriş kanalı ve bir delik içerir. Maske 2 sürekli faz giriş kanalı, filtre ve çıkış içerir. - Belirlenen fotolitografi laboratuvarda, 3-inç çapında silikon gofret temiz. Gofret bir spin coater yerleştirin, gofret spin Chuck eklemesi vakum açın. Spin-kat 2-3 mL SU-8 2025 negatif fotorezist 10 için gofret üzerine 1000 rpm, o zaman 30 s s 3000 devirde 20 µm ilk katman kalınlığı sağlamak.
- Yumuşak fırında 6 min için 95 ° C ocağın üzerinde. Oda sıcaklığında (RT) kaplı gofret soğur sonra altında bir collimated 15 mW/cm2, 365 1 maske üzerinden maruz kalmaktadır UV 18 s. sonrası maruz kalma, nm fırında 6 min için 95 ° C ocağın üzerinde sonra gofret için RT. soğutmak izin
- Spin-kaplama işlemi yineleyin. 2-3 mL SU-8 2100 negatif fotorezist 10 için gofret üzerine uygulamak 1000 rpm, o zaman 30 s s 2000 devirde 130 µm ikinci katman kalınlığı sağlamak. 35 dk için 95 ° C ocağın üzerinde yumuşak fırında sonra maske 2 30 için ortaya çıkarmak için ikinci katman fotorezist yer dağınık faz kanal katmanla UV aligner tarafından uyumlu s. Sonrası pozlama, fırında 7 min için 95 ° C ocağın üzerinde.
- Gofret özellikleri üzerinde gofret ortaya çıkıyor, sonra etil alkol ile yıkayın kadar Propilen Glikol Metil Eter asetat 50 mL karıştırılmış bir banyoda çeker tarafından geliştirmek. Son olarak, gofret zor-2s için pişirme için termostatik platform üzerine yerleştirin.
2. yarı-3D akışı odaklanarak mikrosıvısal çip imalat
- Mix PDMS monomer ve üst ve alt katmanları, genellikle 10:1 üst tabaka için ve 8:1 alt tabaka için biraz farklı bir manevra kabiliyetine içinde kür Aracısı otomatik merhem karıştırıcı için 4 dk kullanarak.
Not: Üst ve alt PDMS döşeme biraz farklı bir oran içinde hazırlanır (10:1 ve 8:1 sırasıyla) PDMS tabanına kür Ajan, bağ gücü arttırmak. 5:1 oranı için alt katmanı seçildiğinde, daha sert alt PDMS levha hizalamayı zorlaştırır ve esneklik yetersizliği nedeniyle bağ gücü azaltır. Buna ek olarak, alt PDMS levha kalınlığı mikroskop çalışma mesafesi uyum sağlamak için yaklaşık 1 mm olduğunu. 15:1 oranı seçildiğinde çip kolayca yüksek basınç altında deforms. - 90 mm petri kabına tamamlanan silikon kalıp içine karışımı dökün ve 2 kalınlığı sağlamak ~ 3 mm. bir vakum odasında yerleştirin ve kadar tüm hava kabarcıkları ortadan degas. 80 ° c fırında 1 saat için tedavi.
- PDMS RT. kullanmak için en az 3 mm Özellikleri uzak cihazını ve yavaş yavaş silikon gofret PDMS katmandan kapalı soyma bir neşter soğutmak izin. Dağınık faz giriş, sürekli faz giriş ve çıkış bir 0,75 mm çap yumruk kullanarak üst PDMS katmanındaki bir yumruk.
- Toz parçacıkları kaldırmak için PDMS yapışkan bant ile temizleyin. Plazma tedavi alt ve üst PDMS katmanları aynı anda 2 min için bir 300 W plazma temizleyici. Üst katmanı veya alt katmanı çekilebilecek ve özellikleri ile stereo mikroskop ile ilgilenen hizalanır kadar yüzeyleri nispeten kaydırın.
- Aygıtın gücünü artırmak ve bağ tamamlamak bir günlük 120 ° c fırında tedavi.
3. reaktifler hazırlık
- Sürekli aşama çözüm hazırlamak: 18 vol % silikon tabanlı Nonyonik yüzey aktif eriterek tarafından Hexadecane.
- Dağınık faz çözüm hazırlamak: hidrofilik poli (etilen glikol) diacrylate (PEGDA, MW 255) içeren 2-hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone (%98, MW 224) 5 mg/mL konsantrasyonu fotoğraf-Başlatıcı ve rodamine B (olarak, % 95 MW 479.01) adlı bir konsantrasyon 1 mmol/L floresan boyalar olarak.
- 1 mL rezervuar pnömatik basınç denetleyicisinin sürekli aşama ile doldurun. 200 µL jel yükleme ipucu dağınık faz ile doldurun.
4. Sistem Hazırlama
- Yarı-3D mikrosıvısal aygıt ile yüksek hızlı bir fotoğraf makinesi ile ilgilenen bir ters optik mikroskobu sahne yerleştirin.
- Fluorlu etilen propilen (FEP) tüp sürekli aşama delikli deliğe kısa bir paslanmaz çelik tüp takarak bağlayın ve dağınık faz delikli deliğe jel yükleme bahşiş ucunu bağlayın. FEP tüp 20 cm uzunluğunda cihazı prize takın ve sonunda bir 15 mL santrifüj tüpü yerleştirin.
Not: Sistem yapılandırmasını Şekil 1' de gösterilmiştir.
5. damlacıkları oluşumu
- Cihazın ters bir mikroskop tezgah üzerinde yerleştirin ve farklı kanalları kavşak kabaca mikroskop ışık kaynağı bulunduğu yer alır emin olun. İki aşama kavşak içeren bir bölge, ağız bölgesi ve aşağı akım kanal ters mikroskobunun odaklan.
- Basınç iki aşamadan sıvı yavaş yavaş dağınık aşaması için 15 mbar ve sürekli aşama için 30 mbar ile kesişen bölge teslim etmek için pnömatik basınç denetleyicisi kullanarak ayarlayın. İstikrar ve denge kadar hiçbir kabarcıklar ve PDMS kalıntı taşıyan istikrarlı sıvı akış için 3 dakika bekleyin.
- Giriş parametreleri kontrol yazılımı Kullanıcı arabiriminde. Örneğin dağınık faz baskısı bir sabit sisteme taban düzeyi baskısı olarak ayarlayın, 45 mbar koru. Emülsiyon ayrılık modu için ipucu akış modu jeti üzerinden değiştirilinceye kadar sürekli aşama basınç artışı, sonra istikrar için 5 dakika bekleyin.
- Çıkış deliği damlacıkları toplamak için santrifüj tüpü bağlanma FEP tüp sonuna yerleştirin.
6. PEGDA parçacıklar toplama ve karakterizasyonu
- Santrifüj tüpü aslant fikstür içinde düzeltmek. Sıvı faz akış tüp hızlı katılaşma aracılığıyla PEGDA parçacıkların UV Işınlarına maruz kalma tarafından elde.
- Toplama işlemi tamamlanırken, örnek ve sırasıyla PEGDA parçacıkları ile 20 X ve 60 X nesneleri ile floresan mikroskop gözlemlemek.
Not. Floresan fotoğraflar kamera tarafından çekilen bir ısmarlama yazılım yordamı tarafından incelenir. İlk deconvolution R-L algoritması17 out-of-odaklanan ışık ve görüntüdeki nesnelerin açıkgöz kenar algılama yöntemiyle alan ayıklanır küre yitirmesi etkisini ortadan kaldırmak için temel görüntüsüdür; son olarak, her küre nesne çapını Hough dönüşüm18kullanılarak hesaplanabilir. Sonuç olarak, ortalama ve standart sapma küre nesneleri her görüntüde çapları, tahmin edilebilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Yarı-3D akışı odaklanarak mikrosıvısal çip yukarıda açıklandığı gibi çok katmanlı yumuşak litografi teknikleri kullanarak fabrikasyon. İmalat süreci ve sonuçları elde etmek için Ana kalıp Şekil 2' de gösterilen protocolare. 65 µm geniş kanal dağınık faz ve bir 50 µm geniş orifis (Şekil 2bir) tanıtmak için sağlar, ilk katman 20 µm kalınlığında olduğunu. Bir ek 130 µm kalınlık katmanı sürekli aşama kanal ve çıkış kanalı (Şekil 2b) sağlamak için kullanılır. Resim 2 c bitmiş bir kalıp gösterir. Giriş bir filtrede girmesini PDMS yumruk delikleri enkaz önlemek için tasarlanmıştır. Bu delik (Şekil 2d) tıkanma aşmak için yapılır.
Ana kalıp imalatı sonra döküm işlemi ve protokol sonuçlarında Şekil 3' te gösterilmektedir. Üst ve alt yarı-adet yansıtılmış yapıları ile PDMS kullanılarak hazırlanır. 0,75 mm yumruk PDMS üst tabakası giriş ve çıkış delik kullanmak. Oksijen Plazma tedaviden sonra aynı anda, üst ve alt PDMS döşeme özellikleri önemli ölçüde aygıtı performansını etkilemez daha az sıralama hatası ile hizalanır. Bütün yarı-3D cihaz yaklaşık 5 cm uzunluğundadır. Aşağı akım kanal ekleme 10 cm uzun yongaları denedik. Ancak, büyük çip, daha zor uyum süreci nedeniyle artan hizalama bölge. Buna ek olarak, (örneğin 2.5 cm uzun çip Biz kullanılan) kısa çipi de hizalama işlemi esneklik eksikliği nedeniyle güçleştirir.
Yarı-3D akışı odaklanarak mikrosıvısal aygıt ve tipik damlacık oluşumu süreci Şekil 4' te gösterilmiştir. Dağınık faz kanal ve sürekli aşama Kanal derinliği fark nedeniyle dağınık Faz akımı her yönden sürekli aşama akış tarafından sıkılmış olabilir bekleniyor. Sonuç olarak, simetrik konik sıvı formlar sürekli damlacıkları üretmek için ipucu. Damlacıkları boyutunu dağınık ve sürekli aşama akışı basınç oranı tarafından değiştirilir. Bizim deneyler için dağınık faz (PD) basınç korunur sürekli taban düzeyi basınç ve basınç sürekli faz olarak (PC) değiştirilmiş kesme kuvvetleri, etkilemeye böylece üzerinden damlacık ayrılık süreçleri değiştirmek Şekil 5' te gösterildiği gibi uç akış modu püskürtmek moduna. Damlacıkları fotoğraf-polimerizasyon oluşturan moleküller tarafından katılaşmış. UV Işınlarına maruz kalma damlacıkları monomer polymerizes. Şekil 6 farklı basınç oranı ile parçacıkların floresan görüntüleri gösterir; ve görüntü analizi Şekil 7birbasınç oranı bir fonksiyonu olarak çizilen damlacık boyutu ortaya koymaktadır. Elektrik devresi yöntemi24, ile kıyasen eşdeğer sıvı devre içinde aşağıdaki şekil 7bgösterilir. Biz kabaca üç bölümden Hidrolik direnci hesaplanır: dağınık faz kanalıdır 1.26 X 1014Pa • s • m-3 (R3); orifis ve aşağı akım kanal toplamıdır 6.08 X 1012Pa • s • m-3 (R4 + R5); sürekli aşama kanal ve filtre 2.19 X 1012Pa • s • m-3 (R2) ve 1.10 X 1012Pa • s • m-3 (R1) vardır. Tüm hidrolik dirençleri ve akış oranları arasındaki ilişkileri gösterilir aşağıdaki gibi:
PB iki aşamadan microchannel kesişimi basıncıdır. Dağınık faz (PD) baskısı 45 mbar korunur, basınç oranı için karşılık gelen akış hızı oranı dönüştürülür:
QC 0.8859PC - 1.62891 =
QD = 2.1302 - 0.0217PC
Damlacık boyutu akış hızı oranı şekil 7 cbir fonksiyonu olarak çizilir. Bu rakam gösterir artan basınç oranı (PC / PD) spindlier uç ve azalan damlacık güdülmesini dispersiyon Faz akımı yol açar. PEGDA parçacıkların boyutu aralığı 1 µm varyasyon (CV) % 7'in altında bir ortalama katsayısı ile 80 µm değişir. Vardı bu yüzden sadece bir düzine kadar damlacıkları mikroskop görünümünde daha küçük damlacıklar 60 X nesnesiyle floresan mikroskop aracılığıyla tespit edildi. Buna ek olarak, daha küçük damlacıklar yaklaşık yirmi veya otuz piksel yarıçap içinde vardı. Daha küçük damlacıklar varyansını katsayıları karakterize zordu ve bu küçük damlacıklar CVs değil belirtilen bu yüzden küçük baz yanlış bir hesaplama için yol açacak.
Resim 1 : Deneysel sistem yapılandırma Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Resim 2: Mater kalıpları için çok katmanlı yumuşak litografi. (a) maske 1 20 µm özellikleri oluşumu için kullanılan. Asıl dağınık faz kanal ve bir delik içerir. (b) maskesi 130 µm özellikleri oluşumu için kullanılan 2. Asıl sürekli aşama kanal ve çıkış kanal içerir. (c) yekpare master. (d) CAD çizimi ve tıkanma girişi bulunan filtre, SEM. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3: döküm ve bağ PDMS mikrosıvısal çip için işler. (a) yarı-3D PDMS aygıt Meclisi Şematik diyagramı. (b) yapıları PDMS SEM(c) monolitik mikrosıvısal aygıtı altında levha. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Resim 4: Bir yarı-3D akışı odaklanarak mikrosıvısal sistemleri prensibi çalışma açıklayıcı. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 5 : Çeşitli damlacık ayrılık işlemlerin bir açıklayıcı floresans mages. (a-d) püskürtmek modu ve (e-f) ipucu akış modu. PC sürekli aşama baskısı ve PD dağınık faz baskısı. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 6 . PEGDA parçacıklar farklı basınç oranı altında. Floresans görüntüleri parçacıklar farklı boyutlarda ve parçacıklar (a-b) optik mikroskop ve (c-d) confocal altında tarama mikroskobu lazer. PC sürekli aşama baskısı ve PD dağınık faz baskısı. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 7 . Damlacık boyutu. (a) sorumlu boyutları basınç oranı temelinde. Siyah kare damlacık boyutu dağıtım temsil eder ve karşılık gelen varyasyon katsayısı üst simge sayılardır. Daha küçük damlacıklar o küçük damlacıklar CV olduğunu değil belirtti böylece daha küçük damlacıklar, varyansını katsayıları karakterize etmek zordur. (b) sıvı devre Illustration. (c) damlacık boyutu ve akış hızı oranı arasındaki ilişki. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Damlacıkları 2D ve yarı-3D mikrosıvısal aygıt kullanarak akış odaklama modunda nesil daha önce çeşitli raporlar8,9,15,19,20geliştirdi, 21. Bu sistemler değil katılaşmış sulu sıvı sodyum sulu bir çözüm deiyonize su8,15,20,21gibi dağınık faz olarak seçildi hidroksit19 ve istikrarlı ipucu akış modu oluşumu ihtiyacı destek yüksek gerilim elektrik alanı8,21. Buna ek olarak, böyle akışı odaklanarak damlacık oluşumu daha istikrarlı bir seyreltme dağınık faz olarak olmadan PEGDA kullanımının olduğu benzer bir PEGDA12, düşük konsantrasyon sulu çözeltisi ile saf su sistemidir.
Yarı-3D akışı odaklanarak mikrosıvısal sistemimizde olmadan yüksek gerilim elektrik alanı, su katılmamış PEGDA çözüm için form istikrarlı damlacık ayrılık sürecinde zorluk artan dağınık faz sıvı olarak kullanılmıştır. Biz ipucu akış modu yüzey aktif konsantrasyonunu artırarak daha istikrarlı bulundu; ve ayrıca, yüzey aktif konsantrasyonu artan yerel yüzey gerilimi azalmış ve damlacık boyutu azaltmak için önde gelen bir daha cusped ipucu kurdu. Sonuç olarak, boyutu kontrol edilebilir (çapı 80 µm için 1 µm) damlacıkları basınç oranı sadece bir kolaylığı imalat ve yüksek tekrarlanabilirlik şekilde ayarlayarak elde edilebilir.
Bununla birlikte, bizim yarı-3D akışı odaklanarak mikrosıvısal sistemi için önemli bir kısıtlama yoktur. Böylece akış odaklama modu microchannel deformasyon nedeniyle yüksek basınç altında kararsız olmak PDMS esnek malzeme türüdür. Buna ek olarak, her ne kadar bu o hexadecane PDMS22şişlik neden olur rapor edildi, bizim microchannel böyle etkisi tarafından neden önemli deformasyon gözlemlemek yoktu. 80 µm ve dağınık faz için geniş kanal 100 µm seçildi ve hafif deformasyon ne zaman basınç artış gözlendi. Yani, biz ağız bölgesinde akış hızı çok yüksek basınç altında çok yüksek olduğunu hexadecane şişme etkisi nedeniyle değil, ama kaçınılmaz deformasyon için önde gelen tavsiye ediyorum. Bütün düz bir aygıtı kullanmaya devam 7 saat sonra biraz bükülür. Pratik veri grubu ölçmek için yaklaşık 4 saat sürer ve cihazın son derece sakat değil. Ayrıca, bu araştırmaya değer olduğunu şiddetli ayrılık süreci paraleldir kullanarak kararsız akışı odaklama modunda sonuçlandı. Y-Kavşağı, akışı odaklanan yapısı (15 °, 45 °, 65 ° dahil) iki faz kanallar arasında bir açı ile bir nazik akışı-odaklanarak daha istikrarlı bir modu için yapmak üzere seçildi. Ancak, hiçbir ipucu akış modu bu mikrosıvısal aygıtlar'ın altında oluştu ve sadece daha büyük damlacıkları oluşan altında püskürtmek modu. Dağınık Faz akımı tam genişliğinde yüksek basınç oranı Y-kavşak23kullanarak altında yaklaşık 30 µm yapıldı Ayrıca bildirildi. Son olarak, üzerinde dağınık aşama uygulanan taban düzeyi basıncı biraz düşüktü ve düşük basınç oluşturma sıklığını, özellikle küçük damlacıklar azaltır. Daha yüksek üretim hızı bizim gelecekteki çalışma paralellik yapısında yoluyla elde edilebilir için bekleniyor.
Daha küçük damlacık daha yüksek reaksiyon hızı ve verimliliği daha yüksek yüzey-hacim oranı neden olur. Biyolojide, küçük damlacık antikor tarama ve ilaç keşif için korneasında dekorasyon tarafından kullanılacak olan biyolojik moleküller üzerine çalışmaları, genetik hedef gibi ekleyerek ve hücreleri ve manyetik ve floresan ekleyerek üreten işlev parçacık kapsülleme malzeme. Biz yarı-3D akışı odaklanmak PDMS aygıt ve küçük damlacık üretimi, imalatı ile ilgili bizim iletişim kuralları böyle bir alan sürekli ve daha derin çalışmalar için katkıda bulunacak ve biyolojik uygulamaları çeşitli kullanılabilir umuyoruz.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar ifşa gerek yok.
Acknowledgments
Bu eser (Grant No finansman Shenzhen temel araştırma tarafından desteklenmiştir JCYJ 20150630170146829, JCYJ20160531195439665 ve JCYJ20160317152359560). Yazarlar, Shenzhen ileri teknoloji enstitüleri, Çin için çekmek Bilimler Akademisi Prof. Y. Chen teşekkür etmek istiyorum.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Silicon wafer | Huashi Co., Ltd | ||
| SU-8 2025, 2100 | Microchem Co. | Y111069 | |
| SU-8 developer | Microchem Co. | Y020100 | |
| Chromium mask | Qingyi Precision Mask Making Co., Ltd | ||
| polydimethylsiloxane(PDMS) | Dow Corning | Sylgard 184 | |
| poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) | Sigma | 26570-48-9 | |
| 2-hydroxy-40-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone | TCI | H1361-5G | photoinitiator |
| Hexadecane | Sigma | 544-76- 3 | |
| ABIL EM 90 | CHT | 144243-53-8 | surfactants |
| Rhodamine B | Aladdin | 81-88-9 | fluorescent dye |
| Spin Coater | |||
| Lithography machine | |||
| Automatic ointment agitator | Thinky | ARV-310 | |
| Oven | BluePard | ||
| Optical microscope | OLYMPUS | IX71 | |
| High-speed camera | Hamamatsu, Japan | ORCA-flash | |
| MAESFLO Microfluidic Fluid Control System | FLUIGENT | MFCS-EZ | |
| UV lamp | FUTANSI | 365 nm UV light, 8000 MW/CM2 |
References
- Teh, S. Y., Lin, R., Hung, L. H., Lee, A. P. Droplet microfluidics. Lab on a chip. 8, 198-220 (2008).
- Xiao, Q., et al. Novel multifunctional NaYF4:Er3+,Yb3+/PEGDA hybrid microspheres: NIR-light-activated photopolymerization and drug delivery. Chemical communications. 49, 1527-1529 (2013).
- Pan, M., Kim, M., Blauch, L., Tang, S. K. Y. Surface-functionalizable amphiphilic nanoparticles for pickering emulsions with designer fluid-fluid interfaces. RSC Adv. 6, 39926-39932 (2016).
- Zhang, L., et al. Microfluidic synthesis of rigid nanovesicles for hydrophilic reagents delivery. Angewandte Chemie. 54, 3952-3956 (2015).
- Shembekar, N., Chaipan, C., Utharala, R., Merten, C. A. Droplet-based microfluidics in drug discovery, transcriptomics and high-throughput molecular genetics. Lab on a chip. 16, 1314-1331 (2016).
- Soh, G. Y., Yeoh, G. H., Timchenko, V. Numerical investigation on the velocity fields during droplet formation in a microfluidic T-junction. Chemical Engineering Science. 139, 99-108 (2016).
- Chiarello, E., Derzsi, L., Pierno, M., Mistura, G., Piccin, E. Generation of Oil Droplets in a Non-Newtonian Liquid Using a Microfluidic T-Junction. Micromachines. 6, 1825-1835 (2015).
- Moyle, T. M., Walker, L. M., Anna, S. L. Controlling thread formation during tipstreaming through an active feedback control loop. Lab on a chip. 13, 4534-4541 (2013).
- Moon, B. U., Abbasi, N., Jones, S. G., Hwang, D. K., Tsai, S. S. Water-in-Water Droplets by Passive Microfluidic Flow Focusing. Analytical chemistry. 88, 3982-3989 (2016).
- Zhu, P., Tang, X., Wang, L. Droplet generation in co-flow microfluidic channels with vibration. Microfluidics and Nanofluidics. , 20 (2016).
- Kim, S. H., Kim, B. Controlled formation of double-emulsion drops in sudden expansion channels. Journal of colloid and interface science. 415, 26-31 (2014).
- Jeong, W. C., et al. Controlled generation of submicron emulsion droplets via highly stable tip-streaming mode in microfluidic devices. Lab on a chip. 12, 1446-1453 (2012).
- Peng, L., Yang, M., Guo, S. S., Liu, W., Zhao, X. Z. The effect of interfacial tension on droplet formation in flow-focusing microfluidic device. Biomedical microdevices. 13, 559-564 (2011).
- Nunes, J. K., Tsai, S. S., Wan, J., Stone, H. A. Dripping and jetting in microfluidic multiphase flows applied to particle and fiber synthesis. J Phys D Appl Phys. , 46 (2013).
- Anna, S. L., Mayer, H. C. Microscale tipstreaming in a microfluidic flow focusing device. Physics of Fluids. 18, 121512 (2006).
- Liu, H., et al. Microfluidic synthesis of QD-encoded PEGDA microspheres for suspension assay. J. Mater. Chem. B. 4, 482-488 (2016).
- Richardson, W. H. Bayesian-based iterative method of image restoration. Journal of the Optical Society of America. 62, 55-59 (1972).
- Mukhopadhyay, P., Chaudhuri, B. B. A survey of Hough Transform. Pattern Recognition. 48, 993-1010 (2015).
- Ward, T., Faivre, M., Stone, H. A. Drop production and tip-streaming phenomenon in a microfluidic flow-focusing device via an interfacial chemical reaction. Langmuir: the ACS journal of surfaces and colloids. 26, 9233-9239 (2010).
- Anna, S. L., Bontoux, N., Stone, H. A. Formation of dispersions using "flow focusing" in microchannels. Applied Physics Letters. 82, 364 (2003).
- Kim, H., et al. Controlled production of emulsion drops using an electric field in a flow-focusing microfluidic device. Applied Physics Letters. 91, 133106 (2007).
- Dangla, R., Gallaire, F., Baroud, C. N. Microchannel deformations due to solvent-induced PDMS swelling. Lab on a chip. 10, 2972-2978 (2010).
- Chiu, Y. J., et al. Universally applicable three-dimensional hydrodynamic microfluidic flow focusing. Lab on a chip. 13, 1803-1809 (2013).
- Oh, K. W., Lee, K., Ahn, B., Furlani, E. P. Design of pressure-driven microfluidic networks using electric circuit analogy. Lab on a chip. 12, 515-545 (2012).
