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Chemistry

चरण-उलटा सह-प्रवाह संरचना के साथ Microfluidic केशिका डिवाइस का उपयोग कर उच्च चिपचिपापन बूंदों बनाना

Published: April 17, 2018 doi: 10.3791/57313
Automatic Translation
1, 2, 2, 2
1School of Mechanical Engineering, University of Science and Technology Beijing, 2State Key Laboratory of Tribology, Tsinghua University

Summary

एक चरण-उलटा सह प्रवाह डिवाइस 1 क़दम, जो छोटी बूंद microfluidics में एहसास करने के लिए मुश्किल है ऊपर monodisperse उच्च चिपचिपापन बूंदें उत्पन्न करने के लिए प्रदर्शन किया है ।

Abstract

उच्च चिपचिपापन के साथ monodisperse बूंदों की पीढ़ी हमेशा छोटी बूंद microfluidics में एक चुनौती रही है । यहाँ, हम एक कम चिपचिपापन तरल पदार्थ में वर्दी उच्च चिपचिपापन बूंदों उत्पन्न करने के लिए एक चरण-उलटा सह प्रवाह डिवाइस का प्रदर्शन । microfluidic केशिका डिवाइस एक व्यापक ट्यूब को जोड़ने से बाहर निकलने के साथ एक आम सह प्रवाह संरचना है । कम चिपचिपापन तरल पदार्थ की लंबी बूंदों पहले सह प्रवाह संरचना में उच्च चिपचिपापन तरल पदार्थ द्वारा समझाया जाता है । के रूप में लंबी कम चिपचिपापन बूंदों बाहर निकलें के माध्यम से प्रवाह, जो कम चिपचिपापन द्रव द्वारा गीला हो इलाज किया जाता है, चरण उलटा तो बाहर निकलने की नोक, जो बाद व्युत्क्रम में परिणाम के लिए कम चिपचिपापन बूंदों के आसंजन द्वारा प्रेरित है उच्च चिपचिपापन तरल पदार्थ का encapsulation । परिणामी उच्च चिपचिपापन बूंदों का आकार कम चिपचिपापन तरल पदार्थ के प्रवाह की दर अनुपात उच्च चिपचिपापन द्रव को बदलने के द्वारा समायोजित किया जा सकता है । हम इस तरह के ग्लिसरॉल, शहद, स्टार्च, और बहुलक समाधान के रूप में ११.९ क़दम, के लिए एक चिपचिपापन के साथ उच्च चिपचिपापन बूंदों की पीढ़ी के कई विशिष्ट उदाहरण प्रदर्शित करता है । विधि monodisperse उच्च चिपचिपापन बूंदें उत्पंन करने के लिए एक सरल और सीधा दृष्टिकोण प्रदान करता है, जो छोटी बूंद-आधारित अनुप्रयोगों की एक किस्म में इस्तेमाल किया जा सकता है, जैसे सामग्री संश्लेषण, दवा वितरण, सेल परख, इंजीनियरिंग, और खाद्य इंजीनियरिंग.

Introduction

बूंदों की पीढ़ी के कई अनुप्रयोगों में एक महत्वपूर्ण तकनीक बन रहा है, जैसे दवा वितरण, सामग्री संश्लेषण, 3 डी प्रिंटिंग, सेल परख, और खाद्य अभियांत्रिकी1,2,3,4 , 5 , 6. Microfluidic उपकरणों के साथ टी-जंक्शन7,8, सह-प्रवाह1,9, या प्रवाह ध्यान केंद्रित10,11 संरचनाओं व्यापक रूप से उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जाता है monodisperse एकल इमल्शन बूंदें । एक अधिक चिपचिपा सतत चरण का चयन12बूंदों के गठन की सुविधा होगी, और दोनों निरंतर और फैलाया तरल पदार्थ के viscosities आमतौर पर छोटी बूंद microfluidics13में ०.१ क़दम नीचे हैं । हालांकि, कई अनुप्रयोगों में, फैलाया चरण एक चिपचिपापन कई सौ बार पानी की तुलना में अधिक है, इस तरह के रूप में ग्लिसरॉल14, समाधान नैनोकणों15, प्रोटीन16, या पॉलिमर17 युक्त हो सकता है , 18 , 19, जबकि यह microfluidic उपकरणों में एक स्थिर टपकता शासन11 में उच्च चिपचिपापन तरल पदार्थ से सीधे monodisperse बूंदें प्राप्त करने के लिए मुश्किल है, विशेष रूप से तरल पदार्थ के लिए η की चिपचिपापन के साथ > 1 Pa · s14 ,17,18,19. इसके अलावा, यह13रिपोर्ट किया गया है,18 कि छोटी बूंद गठन के लिए ठेठ microfluidic तरीकों एक अपेक्षाकृत कम चिपचिपापन और उदारवादी चेहरे तनाव के साथ तरल पदार्थ की आवश्यकता के लिए एक स्थिर टपकाव में वर्दी बूंदें फार्म शासन.

थोड़ा ०.१ से बड़ा चिपचिपापन के साथ एक फैलाया चरण के लिए, वहां कई संभव दृष्टिकोण ठेठ टी जंक्शन, सह प्रवाह, या प्रवाह ध्यान केंद्रित microfluidic उपकरणों के साथ छोटी बूंद गठन की सुविधा के लिए कर रहे हैं: (1) फैलाया की चिपचिपाहट घटाएं यह एक अस्थिर विलायक11,20में कमजोर द्वारा चरण; (2) निरंतर चरण1,11की चिपचिपाहट बढ़ाने के द्वारा फैलाया-to-सतत चिपचिपापन अनुपात घटाएं; (3) एक उच्च निरंतर करने के लिए फैलाया प्रवाह दर अनुपात 14,19रखते हुए, एक अत्यंत कम मूल्य के लिए बिखरे हुए चरण के प्रवाह की दर में कमी । हालांकि, इन तरीकों बहुत उच्च चिपचिपापन के साथ तरल पदार्थ के लिए व्यावहारिक नहीं हैं, क्योंकि वे काफी उत्पादन दर कम होगा, जबकि नाटकीय रूप से अस्थिर विलायक या सतत चरण के उपभोग की स्थापना । addtion में, यह बताया गया है कि कुछ उच्च η के साथ चिपचिपापन बहुलक समाधान > 1 Pa · s अभी भी बूंदों में ऊपर17,19उपर्युक्त दृष्टिकोण के साथ नहीं तोड़ा था ।

वहाँ भी microfluidic उपकरणों के कई बेहतर डिजाइन जो उच्च चिपचिपापन बूंदों की पीढ़ी की सुविधा है, जो प्रणाली में तरल पदार्थ का एक तीसरा चरण शुरू करने के लिए कर रहे हैं । नवाचारों में शामिल हैं:21बूंदों, मध्यम चिपचिपाहट के साथ एक immiscible chaperoning द्रव, dipsersed चरण और सतत चरण18के बीच मध्य चरण के रूप में शुरू में एक jetting धागे में कटौती शुरू की और microreactors दो कम चिपचिपापन के अग्रदूत21,22,23से उच्च चिपचिपापन बूंदें उत्पंन करने के लिए शुरू की । हालांकि, एक और तरल पदार्थ के रूप में इस प्रक्रिया में शामिल है, प्रणाली और अधिक जटिल हो जाता है, और उपकरणों आमतौर पर एक पायस बूंदों की पीढ़ी के लिए विशिष्ट उपकरणों की तुलना में एक बहुत संकरा प्रवाह शासन में काम करते हैं ।

monodisperse बूंदें सीधे एक उच्च चिपचिपापन द्रव से उत्पंन करने के लिए के साथ η > 1 Pa · s, सतह नियंत्रित चरण-उलटा तरीकों की जांच की गई है24। के रूप में कम चिपचिपापन बूंदों की पीढ़ी के उच्च चिपचिपापन बूंदों की तुलना में बहुत आसान है12, एक उच्च चिपचिपापन सतत चरण में लंबी कम चिपचिपापन बूंदों पहले एक ठेठ सह प्रवाह संरचना का उपयोग कर उत्पंन कर रहे हैं, और फिर टूट रहे है कारण सह प्रवाह संरचना की सतह गीला बहाव के परिवर्तन के लिए । जारी कम चिपचिपापन द्रव व्युत्क्रम बूंदों में बहाव उच्च चिपचिपापन द्रव encapsulates ताकि चरण उलटा पूरा हो गया है । सह प्रवाह डिवाइस के बाहर निकलने के लिए कम चिपचिपापन द्रव द्वारा गीला किया जा करने के लिए माना जाता है, जबकि चरण उलटा तंत्र के अनुसार, monodisperse उच्च चिपचिपापन बूंदों एक ठेठ सह प्रवाह डिवाइस के आधार पर उत्पन्न किया जा सकता है, और फिर एक व्यापक ट्यूब से जुड़ा24 ,25.

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Protocol

1. उत्पादन एक चरण-उलटा सह प्रवाह केशिका डिवाइस जलीय, उच्च चिपचिपापन बूंदों ~ ५०० माइक्रोन के एक व्यास के साथ की पीढ़ी की प्रक्रिया को देख के लिए ।

नोट: स्क्वायर बाहरी ट्यूब यहां इस्तेमाल किया उच्च चिपचिपापन बूंदों की पीढ़ी की प्रक्रिया की छवियों को लेने के लिए है । अगर छवियों को लेने की कोई जरूरत नहीं है, डिवाइस के एक सरलीकृत संस्करण प्रोटोकॉल चरण 2 के अनुसार किया जा सकता है ।

  1. केशिका डिवाइस के विधानसभा के लिए विभिन्न आकारों के साथ तीन ग्लास ट्यूबों तैयार करें ।
    1. १.०५ mm के एक भीतरी आकार के साथ एक वर्ग ग्लास ट्यूब ले लो, और ट्यूब का एक टुकड़ा ~ लंबाई में 4 सेमी कटौती । इस डिवाइस की बाहरी ट्यूब होगी ।
    2. ५८० माइक्रोन और 1 मिमी की एक बाहरी व्यास (ओडी) के एक भीतरी व्यास (आईडी) के साथ एक दौर ग्लास ट्यूब ले लो, और ट्यूब का एक टुकड़ा ~ लंबाई में 3 सेमी कटौती । इस उपकरण के मध्य ट्यूब होगा ।
    3. आईडी = २०० माइक्रोन और ओडी = ३३० माइक्रोन के साथ एक दौर ग्लास ट्यूब ले लो, और ट्यूब का एक टुकड़ा ~ लंबाई में 2 सेमी कटौती । इस उपकरण के भीतरी ट्यूब होगा ।
  2. hydrophobic होने के लिए मध्य ट्यूब के एक छोर की सतह गीलाीकरण को संशोधित करें ।
    1. एक 1 मिलीलीटर कांच की शीशी लें, और कांच की शीशी में ०.३ मिलीलीटर trichloro (octadecyl) silane (ओटीएस) जोड़ें ।
    2. आईडी के साथ मध्य ट्यूब ले लो = ५८० माइक्रोन प्रोटोकॉल कदम 1.1.2 में तैयार है, और यह की एक अंत में ओटीएस में कांच की शीशी में ~ 10 एस के लिए डुबकी ।
    3. मध्य ट्यूब बाहर ले लो, और अनुपचारित अंत से नाइट्रोजन गैस के साथ ट्यूब फ्लश ।
  3. केशिका डिवाइस की सुविधा के लिए सुई तैयार करते हैं ।
    1. एक 20G कुंद टिप सुई वितरण ले लो, और एक ब्लेड के साथ प्लास्टिक Luer हब के किनारे पर ~ ०.५ mm x ०.५ mm के साथ एक स्लॉट में कटौती ।
      नोट: इस सुई कम चिपचिपापन तेल चरण के लिए प्रवेश के रूप में सेवा करेंगे ।
    2. एक और 20G कुंद टिप सुई वितरण ले लो, और प्लास्टिक Luer हब के किनारे पर दो स्लॉट में कटौती । Luer हब के व्यास से गुजर रही एक पंक्ति में दो स्लॉट संरेखित करें ।
      नोट: एक स्लॉट ~ ०.५ मिमी x ०.५ मिमी का एक आकार है, जबकि अन्य स्लॉट ~ १.० मिमी x १.० मिमी का एक आकार है. इस सुई उच्च चिपचिपापन जलीय चरण के लिए प्रवेश के रूप में सेवा करेंगे ।
    3. एक और 20G कुंद टिप सुई वितरण ले लो, और प्लास्टिक Luer हब के किनारे पर दो स्लॉट में कटौती । Luer हब के व्यास से गुजर रही एक पंक्ति में दो स्लॉट संरेखित करें ।
      नोट: एक स्लॉट ~ १.५ मिमी x १.५ मिमी का एक आकार है; जबकि अंय स्लॉट ~ १.० mm x १.० mm का एक आकार है । इस सुई सफाई प्रयोजनों के लिए प्रवेश के रूप में सेवा करेंगे ।
  4. के अनुसार कांच ट्यूबों इकट्ठा चित्र 1a।
    1. एक नियमित रूप से ७.६२ सेमी x २.५४ सेमी ग्लास स्लाइड केशिका डिवाइस सब्सट्रेट के रूप में ले लो ।
    2. आईडी के साथ बाहरी ट्यूब = १.०५ mm रखो, प्रोटोकॉल कदम 1.1.1 में तैयार, ग्लास स्लाइड पर ~ 1 गिलास स्लाइड के छोटे किनारे बाहर निकालना सेमी ।
    3. आईडी के साथ मध्य ट्यूब = ५८० माइक्रोन, प्रोटोकॉल कदम १.२ में तैयार है, और गिलास स्लाइड पर अंत से बाहरी ट्यूब में मध्य ट्यूब के hydrophobic अंत डालें, और बाहरी ट्यूब के बाहर मध्य ट्यूब के ~ 1 सेमी रखो ।
    4. आईडी = २०० माइक्रोन, प्रोटोकॉल कदम 1.1.3 में तैयार के साथ भीतरी ट्यूब ले लो, और मध्य ट्यूब में भीतरी ट्यूब के एक छोर डालें, और मध्य ट्यूब के बाहर भीतरी ट्यूब के ~ 1 सेमी रहते हैं ।
    5. epoxy गोंद का प्रयोग करने के लिए गिलास स्लाइड के centerline साथ स्थिति में तीन ट्यूबों तय । तो रुको ~ 5 मिनट या अब गोंद के लिए पूरी तरह से जमना ।
  5. केशिका डिवाइस पर लेट्स इकट्ठा ।
    1. कम चिपचिपापन तेल चरण, प्रोटोकॉल कदम 1.3.1 में तैयार के लिए प्रवेश सुई ले लो, और Luer हब सब्सट्रेट पर भीतरी ट्यूब के अंत को कवर करते हैं, और तो सब्सट्रेट पर Luer हब को ठीक करने के लिए epoxy गोंद का उपयोग करें ।
    2. , प्रोटोकॉल कदम 1.3.2 में तैयार उच्च चिपचिपापन जलीय चरण के लिए प्रवेश सुई ले लो, और Luer हब भीतरी ट्यूब और मध्य ट्यूब के बीच जंक्शन को कवर करते हैं, और फिर सब्सट्रेट पर Luer हब को ठीक करने के लिए epoxy गोंद का उपयोग करें ।
    3. प्रवेश सुई, प्रोटोकॉल कदम 1.3.3 में तैयार ले लो, और, सफाई के लिए, Luer हब मध्य ट्यूब और बाहरी ट्यूब के बीच जंक्शन को कवर करते हैं, और फिर सब्सट्रेट पर Luer हब को ठीक करने के लिए epoxy गोंद का उपयोग करें ।
    4. रुको ~ 5 मिनट या अब गोंद के लिए पूरी तरह से जमना ।
    5. epoxy गोंद का उपयोग करने के लिए सब्सट्रेट पर सुइयों के Luer हब सील ।
  6. ~ 30 मिनट रुको या अब गोंद पूरी तरह से जमना के लिए, और फिर डिवाइस का उपयोग करने के लिए तैयार है ।

2. एक चरण-उलटा, ~ ५०० माइक्रोन के एक व्यास के साथ जलीय उच्च चिपचिपापन बूंदों के निर्माण के लिए सह प्रवाह केशिका डिवाइस बनाओ ।

नोट: डिवाइस यहां बनाया प्रोटोकॉल चरण 1 में डिवाइस का एक सरलीकृत संस्करण है ।

  1. केशिका डिवाइस के विधानसभा के लिए विभिंन आकारों के साथ दो गिलास ट्यूबों तैयार करते हैं ।
    1. आईडी = ५८० माइक्रोन और ओडी = 1 मिमी के साथ एक दौर ग्लास ट्यूब ले लो, और लंबाई में ~ 3 सेमी के साथ ट्यूब का एक टुकड़ा काट । इस उपकरण के मध्य ट्यूब होगा ।
    2. आईडी = २०० माइक्रोन और ओडी = ३३० माइक्रोन के साथ एक दौर ग्लास ट्यूब ले लो, और लंबाई में ~ 2 सेमी के साथ ट्यूब का एक टुकड़ा काट । इस उपकरण के भीतरी ट्यूब होगा ।
  2. hydrophobic होने के लिए मध्य ट्यूब के एक छोर की सतह गीलाीकरण को संशोधित करें ।
    1. एक 1 मिलीलीटर कांच की शीशी में ओटीएस के ०.३ मिलीलीटर जोड़ें ।
    2. आईडी के साथ मध्य ट्यूब = ५८० माइक्रोन, प्रोटोकॉल कदम 2.1.1 में तैयार है, और यह की एक अंत के लिए कांच की शीशी में ओटीएस में ~ 10 एस डुबकी ले लो ।
    3. मध्य ट्यूब बाहर ले लो, और फिर अनुपचारित अंत से नाइट्रोजन गैस के साथ ट्यूब फ्लश ।
  3. केशिका डिवाइस की सुविधा के लिए सुई तैयार करते हैं ।
    1. एक 20G कुंद टिप वितरण सुई, जो कम चिपचिपापन तेल चरण के लिए प्रवेश के रूप में सेवा करेंगे तैयार करते हैं । फिर, प्लास्टिक Luer हब के किनारे पर एक ब्लेड के साथ ~ ०.५ mm x ०.५ mm का एक स्लॉट कट ।
    2. एक और 20G कुंद टिप सुई वितरण ले लो, और प्लास्टिक Luer हब के किनारे पर दो स्लॉट में कटौती । Luer हब के व्यास से गुजर रही एक पंक्ति में दो स्लॉट संरेखित करें ।
      नोट: एक स्लॉट ~ ०.५ मिमी x ०.५ मिमी का एक आकार है, जबकि अन्य स्लॉट ~ १.० मिमी x १.० मिमी का एक आकार है. यह दूसरी सुई उच्च चिपचिपापन जलीय चरण के लिए प्रवेश के रूप में सेवा करेंगे ।
  4. के अनुसार कांच ट्यूबों इकट्ठा चित्र 1a .
    1. एक नियमित रूप से ७.६२ सेमी x २.५४ सेमी ग्लास स्लाइड केशिका डिवाइस सब्सट्रेट के रूप में ले लो ।
    2. आईडी के साथ मध्य ट्यूब = ५८० माइक्रोन, प्रोटोकॉल कदम २.२ में तैयार, कांच स्लाइड के छोटे से किनारे पर ~ 1 सेमी बाहर निकालना hydrophobic अंत के साथ ग्लास स्लाइड पर रखो ।
    3. आईडी के साथ इनर ट्यूब = २०० माइक्रोन, प्रोटोकॉल कदम 2.1.2 में तैयार है, और बीच ट्यूब में कांच स्लाइड पर अनुपचारित अंत से भीतरी ट्यूब के एक छोर डालें, और मध्य ट्यूब के बाहर भीतरी ट्यूब के ~ 1 सेमी रखो ।
    4. epoxy गोंद का प्रयोग करने के लिए गिलास स्लाइड के centerline साथ स्थिति में दो ट्यूबों ठीक ।
    5. के लिए रुको ~ 5 मिनट या अब गोंद के लिए पूरी तरह से जमना ।
  5. केशिका डिवाइस पर लेट्स इकट्ठा ।
    1. कम चिपचिपापन तेल चरण, प्रोटोकॉल कदम 2.3.1 में तैयार के लिए प्रवेश सुई ले लो, और Luer हब सब्सट्रेट पर भीतरी ट्यूब के अंत को कवर करते हैं, और तो सब्सट्रेट पर Luer हब को ठीक करने के लिए epoxy गोंद का उपयोग करें ।
    2. प्रोटोकॉल चरण 2.3.2 में तैयार, उच्च चिपचिपापन जलीय चरण के लिए प्रवेश सुई ले लो, और Luer हब भीतरी ट्यूब और मध्य ट्यूब के बीच जंक्शन को कवर करते हैं, और फिर सब्सट्रेट पर Luer हब को ठीक करने के लिए epoxy गोंद का उपयोग करें ।
      नोट: मध्य ट्यूब के दूसरे छोर डिवाइस का आउटलेट है ।
    3. रुको ~ 5 मिनट या अब गोंद के लिए पूरी तरह से जमना ।
    4. epoxy गोंद का उपयोग करने के लिए सब्सट्रेट पर सुइयों के Luer हब सील ।
  6. रुको ~ 30 मिनट या अब गोंद पूरी तरह से जमना के लिए ।
  7. आउटलेट टयूबिंग के साथ मध्य ट्यूब के मुक्त अंत कनेक्ट, यानी, आईडी के साथ पॉलीथीन टयूबिंग = ०.८६ mm और लंबाई में ~ 20 मिमी ।
    नोट: बाहरी टयूबिंग के मामूली विकृति कनेक्शन की मुहर सुनिश्चित करेगा, ताकि कोई गोंद यहां की जरूरत है । आउटलेट टयूबिंग चरण उलटा के लिए एक व्यापक बाहरी ट्यूब के रूप में कार्य करता है । इस बिंदु पर, डिवाइस का उपयोग करने के लिए तैयार है ।

3. बनाओ चरण-उलटा Co-प्रवाह केशिका डिवाइस ~ २०० माइक्रोन के एक व्यास के साथ जलीय उच्च चिपचिपापन बूंदों की पीढ़ी की प्रक्रिया को देख के लिए ।

नोट: यहां बनाया गया डिवाइस छोटी बूंदों को बनाने के लिए प्रोटोकॉल चरण 1 के डिवाइस का एक छोटा संस्करण है ।

  1. केशिका डिवाइस के विधानसभा के लिए विभिन्न आकारों के साथ तीन ग्लास ट्यूबों तैयार करें ।
    1. आईडी = ४०० माइक्रोन के साथ एक वर्ग ग्लास ट्यूब ले लो, और ट्यूब का एक टुकड़ा ~ लंबाई में 4 सेमी, जो डिवाइस की बाहरी ट्यूब हो जाएगा काट ।
    2. आईडी = २०० माइक्रोन और ओडी = ३३० माइक्रोन के साथ एक दौर ग्लास ट्यूब ले लो, और ट्यूब का एक टुकड़ा ~ लंबाई में 3 सेमी, जो डिवाइस के मध्य ट्यूब हो जाएगा काट ।
    3. आईडी = १०० माइक्रोन और ओडी = १७० माइक्रोन के साथ एक दौर ग्लास ट्यूब ले लो, और ट्यूब का एक टुकड़ा ~ लंबाई में 2 सेमी, जो डिवाइस के भीतरी ट्यूब हो जाएगा काट ।
  2. hydrophobic होने के लिए मध्य ट्यूब के एक छोर की सतह गीलाीकरण को संशोधित करें ।
    1. एक 1 मिलीलीटर कांच की शीशी लें, और कांच की शीशी में ओटीएस के ०.३ मिलीलीटर जोड़ें ।
    2. आईडी के साथ मध्य ट्यूब = २०० माइक्रोन, प्रोटोकॉल कदम 3.1.2 में तैयार है, और यह के लिए गिलास शीशी में ओटीएस में एक छोर डुबकी ~ 10 एस के लिए ले लो ।
    3. मध्य ट्यूब बाहर ले लो, और फिर अनुपचारित अंत से नाइट्रोजन गैस के साथ ट्यूब फ्लश ।
  3. केशिका डिवाइस की सुविधा के लिए सुई तैयार करते हैं ।
    1. एक 20G कुंद टिप वितरण सुई, जो कम चिपचिपापन तेल चरण के लिए प्रवेश के रूप में सेवा करेंगे तैयार करते हैं । फिर, एक ब्लेड के साथ, एक स्लॉट में कटौती ~ ०.२ mm x ०.२ mm प्लास्टिक Luer हब के किनारे पर ।
    2. एक और 20G कुंद टिप तैयार सुई वितरण, और प्लास्टिक Luer हब के किनारे पर दो स्लॉट में कटौती । Luer हब के व्यास से गुजर रही एक पंक्ति में दो स्लॉट संरेखित करें ।
      नोट: एक स्लॉट ~ ०.२ मिमी x ०.२ मिमी का एक आकार है, जबकि अन्य स्लॉट ~ ०.४ मिमी x ०.४ मिमी का एक आकार है. यह दूसरी सुई उच्च चिपचिपापन जलीय चरण के लिए प्रवेश के रूप में सेवा करेंगे ।
    3. एक और 20G कुंद टिप सुई वितरण ले लो, और प्लास्टिक Luer हब के किनारे पर दो स्लॉट में कटौती । दो स्लॉट Luer हब का व्यास गुजर लाइन में गठबंधन कर रहे हैं ।
      नोट: एक स्लॉट ~ ०.८ मिमी x ०.८ मिमी का एक आकार है, जबकि अन्य स्लॉट ~ ०.४ मिमी x ०.४ मिमी का एक आकार है. यह तीसरी सुई सफाई प्रयोजनों के लिए एक प्रवेश के रूप में सेवा करेंगे ।
  4. प्रोटोकॉल चरणों का पालन करें १.४-१.६ के लिए प्रोटोकॉल चरण १.१ में तैयार उन के बजाय प्रोटोकॉल चरण ३.१ में तैयार ग्लास ट्यूबों का उपयोग कर, और प्रोटोकॉल चरण ३.३ में तैयार उन के बजाय प्रोटोकॉल चरण १.३ में तैयार सुइयों का उपयोग कर डिवाइस को समाप्त करने के लिए ।

4. तरल तेल में ग्लिसरॉल बूंदों की पीढ़ी अवलोकन

नोट: आंकड़े 1b-D में दिखाए गए चित्रों को लेने के लिए, प्रोटोकॉल चरण 1 में तैयार डिवाइस का उपयोग करें; आरेख 3में दिखाई गई छवियां लेने के लिए, प्रोटोकॉल चरण 3 में तैयार डिवाइस का उपयोग करें ।

  1. प्रयोग में प्रयोग किए जाने वाले समाधान तैयार करें ।
    1. उच्च चिपचिपापन जलीय चरण के रूप में ग्लिसरॉल का प्रयोग करें, और यह नीले रंग के लिए ०.५ वीएमएएस% Toluidine ब्लू हे जोड़ें ।
    2. कम चिपचिपापन तेल चरण के रूप में तरल तेल का प्रयोग करें, और यह surfactant के रूप में 1% वीएमएएस स्पैन ८० जोड़ें ।
  2. तीन 1 एमएल सिरिंज और तीन सिरिंज पंप तैयार करें ।
    नोट: प्रोटोकॉल चरण ४.१ में तैयार किए गए तरल पदार्थ के लिए तीन सिरिंज: एक उच्च चिपचिपापन ग्लिसरॉल इंजेक्शन के लिए, प्रोटोकॉल कदम शुू में तैयार, और कम चिपचिपापन तरल तेल इंजेक्शन के लिए अंय दो, प्रोटोकॉल चरण 4.1.2 में तैयार, क्रमशः ।
    1. मध्य ट्यूब करने के लिए प्रवेश करने के लिए ग्लिसरॉल युक्त सिरिंज कनेक्ट.
    2. एक भीतरी ट्यूब के प्रवेश के लिए तरल तेल युक्त सिरिंज कनेक्ट, जबकि सफाई प्रयोजनों के लिए प्रवेश करने के लिए अंय कनेक्ट ।
  3. एक औंधा माइक्रोस्कोप पर प्रोटोकॉल चरण 1 में तैयार डिवाइस प्लेस, और लीक द्रव को अवशोषित करने के लिए बाहरी ट्यूब के आउटलेट के तहत एक Kimwipe का एक टुकड़ा जगह है ।
    चेतावनी: Kimwipe क्षेत्र के बाहर द्रव रिसाव न होने दें ।
  4. सिरिंज पंप के प्रवाह की दर निर्धारित करें ।
    नोट: जब वहां फंस बुलबुले या मध्य ट्यूब के बाहर निकलने के आसपास बूंदों के प्रयोजनों सफाई के लिए बाहरी ट्यूब से जुड़े सिरिंज पंप का उपयोग करें । अंयथा, बस छोड़ पंप बंद कर दिया ।
    1. Qw = 10 μL/मिनट के मध्य ट्यूब करने के लिए ग्लिसरॉल इंजेक्शन के प्रवाह की दर निर्धारित करें ।
    2. क्षo = 30 μL/मिनट के भीतरी ट्यूब के लिए तरल तेल इंजेक्शन के प्रवाह की दर निर्धारित करें ।
    3. ग्लिसरॉल बूंदें उत्पन्न करने के लिए दो पंपों चलाएँ ।
  5. ~ ०.५ मिनट के लिए रुको जब तक प्रवाह स्थिर रहे है और ग्लिसरॉल बूंदों समान रूप से मध्य ट्यूब के निकास पर उत्पंन कर रहे हैं । फिर, छोटी बूंद पीढ़ी की प्रक्रिया के वीडियो या छवियों को ले लो ।
    नोट: आंकड़ों में चित्र 1b-C प्रोटोकॉल चरण 1 में तैयार डिवाइस का उपयोग कर लिया जा सकता है, जबकि चित्रा 3 ए में छवियों प्रोटोकॉल चरण 3 में तैयार डिवाइस का उपयोग कर लिया जा सकता है । वीडियो या छवियों के रूप में जल्द ही सभी पंपों को रोकने के लिए ले रहे हैं, और सही दूर माइक्रोस्कोप से डिवाइस ले लो.
  6. उच्च चिपचिपापन बूंदों को इकट्ठा करने के लिए तैयार ।
    1. आउटलेट के साथ एक ऊर्ध्वाधर विमान में डिवाइस प्लेस नीचे बताया, और आउटलेट के तहत एक पेट्री पकवान डाल दिया । पेट्री डिश के नीचे आउटलेट ~ 2 मिमी के साथ डिवाइस को ठीक करने के लिए टेप का उपयोग करें ।
    2. पेट्री डिश में प्रोटोकॉल कदम 4.1.2 में तैयार कुछ तरल तेल डालो, और बस डिवाइस के आउटलेट विसर्जित कर दिया ।
  7. दो सिरिंज पंपों को फिर से qw पर चलाएं = 10 μL/min और Qo = 30 μL/मिनट, और पेट्री डिश में ग्लिसरॉल बूंदें इकट्ठा ।
    नोट: प्रवाह स्थिर होने तक ~ 1 मिनट के लिए प्रतीक्षा करें और ग्लिसरॉल बूंदों को बाहरी ट्यूब के बाहर निकलने पर समान रूप से जेनरेट किया जाता है, पेट्री डिश में दी गई बूंदों की छवि को लिया जा सकता है, जैसा कि प्रोटोकॉल 1 में तैयार डिवाइस के लिए चित्र 1 d में दिखाया गया है , या प्रोटोकॉल चरण 3 में तैयार किए गए डिवाइस के लिए आरेख ।

5. पैदा करने और तरल तेल में ग्लिसरॉल बूंदों के साथ सरलीकृत उपकरण चरण 2 में तैयार इकट्ठा ।

नोट: यह qo/qwके भिंन प्रवाह दर अनुपात के अंतर्गत उत्पंन ग्लिसरॉल बूंदों की छवियां लेने और चित्रा 2में डेटा बिंदुओं के लिए बूंदों के अनुरूप आकार भिंनता को मापने के लिए है ।

  1. समाधान के लिए प्रोटोकॉल चरण ४.१ निंन द्वारा प्रयोग में उपयोग करने के लिए तैयार करें ।
  2. दो 1 मिलीलीटर सीरिंज और दो सिरिंज पंप तैयार करें ।
    नोट: प्रोटोकॉल चरण ४.१ में तैयार तरल पदार्थ के लिए दो सीरिंज: उच्च चिपचिपापन ग्लिसरॉल इंजेक्शन के लिए एक, प्रोटोकॉल कदम शुू में तैयार, और कम चिपचिपापन तरल तेल इंजेक्शन के लिए अंय, प्रोटोकॉल चरण 4.1.2 में तैयार, क्रमशः ।
    1. मध्यम ट्यूब के लिए प्रवेश करने के लिए ०.८ मिलीलीटर ग्लिसरॉल युक्त सिरिंज कनेक्ट.
    2. भीतरी ट्यूब के प्रवेश करने के लिए ०.८ मिलीलीटर तरल तेल युक्त सिरिंज कनेक्ट.
  3. उच्च चिपचिपापन बूंदों को इकट्ठा करने के लिए तैयार ।
    1. आउटलेट के साथ एक ऊर्ध्वाधर विमान में डिवाइस प्लेस नीचे बताया, और आउटलेट के तहत एक ३५ mm पेट्री पकवान डाल दिया । पेट्री डिश के नीचे आउटलेट ~ 2 मिमी के साथ डिवाइस को ठीक करने के लिए टेप का उपयोग करें ।
    2. पेट्री डिश में प्रोटोकॉल कदम 4.1.2 में तैयार कुछ तरल तेल डालो, और बस डिवाइस के आउटलेट विसर्जित कर दिया ।
  4. सिरिंज पंप के प्रवाह की दर निर्धारित करें ।
    नोट: चित्रा 2में प्रत्येक प्रवाह दर अनुपात के लिए, ग्लिसरॉल qw = 2 μL/मिनट की प्रवाह दर को ठीक करें, जबकि तरल आयल क्यूओ के प्रवाह की दर को बढ़ाने के लिए विभिंन मूल्यों के लिए आवश्यक प्रवाह दर अनुपात के अनुसार q oQw। प्रत्येक प्रवाह दर अनुपात के लिए, प्रतीक्षा ~ 1 मिनट तक प्रवाह स्थिर रहे है और वर्दी ग्लिसरॉल बूंदों पेट्री पकवान में एकत्र कर रहे हैं, तो बूंदों की छवियों को ले लो ।
    1. Qw = 2 μL/मिनट के मध्य ट्यूब में इंजेक्शन ग्लिसरॉल के प्रवाह की दर निर्धारित करें ।
    2. तरल तेल के प्रवाह की दर सेट के भीतरी ट्यूब में इंजेक्शन क्यूओ = 6 μL/
    3. ग्लिसरॉल बूंदें उत्पन्न करने के लिए दो पंपों चलाएँ ।
      नोट: बूंदों की पीढ़ी प्रक्रिया सीधे एक सेलफोन कैमरा, या एक डिजिटल कैमरा एक तिपाई पर घुड़सवार के साथ मनाया जा सकता है ।
  5. रुको ~ 1 मिनट तक बहती स्थिर रहे हैं, और वर्दी ग्लिसरॉल बूंदों को इकट्ठा करने के लिए एक नया पेट्री पकवान बदल जाते हैं ।

6. चरण-उलटा सह-प्रवाह डिवाइस का उपयोग करके लिक्विड आयल में अन्य उच्च-चिपचिपाहट बूंदें उत्पन्न करें ।

नोट: यह चित्रा 4में छवियों के लिए है । प्रयोगों में इस्तेमाल किया सभी कम चिपचिपापन तेल चरण प्रोटोकॉल कदम 4.1.2 में इस्तेमाल के रूप में ही है.

  1. चित्रा 4aके लिए उच्च चिपचिपापन जलीय चरण के रूप में शुद्ध शहद का प्रयोग करें ।
  2. चित्रा 4Bके लिए 6 वीएमएएस% स्टार्च समाधान तैयार करें ।
    चेतावनी: एक उचित उच्च तापमान ग्लास मीडिया बोतल और एक उच्च तापमान टोपी का उपयोग करें । गर्मी प्रतिरोधी दस्ताने पहनें ।
    1. एक १०० मिलीलीटर ग्लास मीडिया बोतल में पानी की ४७ ग्राम जोड़ें और बोतल में एक हलचल बार डाल दिया ।
    2. एक पानी स्नान में बोतल रखो और १०० डिग्री सेल्सियस के लिए तापमान निर्धारित किया है ।
    3. पानी स्नान १०० ° c तक पहुंच के बाद गर्म पानी में स्टार्च पाउडर के 3 जी जोड़ें ।
    4. बोतल की टोपी को कवर और के लिए सरगर्मी रखने ~ 4 h जब तक समाधान स्पष्ट है ।
    5. समाधान का उपयोग करने से पहले कमरे के तापमान के लिए नीचे ठंडा जब तक रुको ।
  3. आरेख 4cके लिए 10 वीएमएएस% PVA-१२४ समाधान तैयार करें ।
    चेतावनी: एक उचित उच्च तापमान ग्लास मीडिया बोतल और एक उच्च तापमान टोपी का उपयोग करें । गर्मी प्रतिरोधी दस्ताने पहनें ।
    1. एक १०० मिलीलीटर ग्लास मीडिया बोतल में पानी की ४५ ग्राम जोड़ें और बोतल में एक हलचल बार डाल दिया ।
    2. एक पानी स्नान में बोतल रखो और ७० डिग्री सेल्सियस के लिए तापमान निर्धारित किया है ।
    3. पानी स्नान ७० डिग्री सेल्सियस तक पहुंचने के बाद बोतल में PVA-१२४ पाउडर के 5 ग्राम जोड़ें ।
    4. बोतल की टोपी को कवर और के लिए सरगर्मी रखने ~ 1 h जब तक समाधान स्पष्ट है ।
    5. समाधान का उपयोग करने से पहले कमरे के तापमान के लिए नीचे ठंडा जब तक रुको ।
  4. तरल तेल में उच्च चिपचिपापन बूंदें उत्पंन ।
    1. प्रोटोकॉल चरण 5 में ग्लिसरॉल के बजाय चरण ६.१-६.३, में तैयार उच्च-चिपचिपापन तरल पदार्थ का उपयोग करते हुए प्रोटोकोल चरण 5 का पालन करें ।
    2. qw = 1 μL/min और qo = 5 μL/मिनट की प्रवाह दर सेटिंग का उपयोग करें चित्रा 4के लिए ।

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Representative Results

एक चरण-उलटा, सह प्रवाह संरचना के साथ एक microfluidic केशिका डिवाइस monodisperse जलीय उच्च चिपचिपापन बूंदों उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, के रूप में चित्र 1aमें दिखाया गया है । चित्रा 1में, उच्च चिपचिपापन जलीय चरण ग्लिसरॉल था, जो ηडब्ल्यू = १.४ क़दम का चिपचिपापन है; कम चिपचिपापन तेल चरण तरल आयल, जो ηका चिपचिपापन हैहे = ०.०२९ क़दम; दो चरणों के बीच सतह तनाव γ = २७.७ mN/ मध्य ट्यूब में, लंबी तेल बूंदों एक अच्छी तरह से टपकता मोड9,13में ग्लिसरॉल द्वारा समझाया जा सकता है, क्योंकि ग्लिसरॉल की चिपचिपाहट तरल आयल की तुलना में बहुत अधिक है, और केशिका संख्या, सीए , दोनों चरणों की 10-4-10-2के रूप में कम कर रहे हैं, जहां Ca = ηu/γ, U = Q/A द्रव का औसत वेग है, और एक पार का क्षेत्र है चैनल के अनुभाग । के रूप में लंबी तेल की बूंदों के बाहर एक व्यापक बाहरी ट्यूब में मध्य ट्यूब के निकास के प्रवाहित, के रूप में आंकड़ा 1bमें दिखाया गया है, तेल की बूंदों के बीच ट्यूब के hydrophobic टिप पर तोड़ दिया, और व्युत्क्रम ग्लिसरॉल के बहाव की टोपी encapsulated, ताकि उच्च चिपचिपापन ग्लिसरॉल बूंदों प्राप्त किया गया, के रूप में चित्रा 1Cमें दिखाया गया है । छोटी बूंद आकार और किसी भी दो आसंन तेल बूंदों के बीच की दूरी अपरिवर्तित रखा जाता है के रूप में लंबे समय के रूप में, गठित ग्लिसरॉल बूंदों monodisperse24,25हो जाएगा । चित्र 1b-C में छवियां चरण 1 के डिवाइस का उपयोग करके प्राप्त की गईं, और प्रायोगिक प्रोटोकॉल चरण 4 का अनुसरण कर रही हैं । ग्लिसरॉल बूंदों qo पर उत्पंन = 30 ul/min और qw = 10 ul/मिनट चित्र 1 dमें दिखाया गया है, जिसमें बूंदों ५२१ माइक्रोन का औसत व्यास था, और भिन्नता के गुणांक (CV) छोटी बूंद आकार, औसत छोटी बूंद आकार से विभाजित मानक विचलन के रूप में परिभाषित किया गया था, CV = ०.९%, जो इंगित करता है बूंदें monodisperse थे ।

उच्च चिपचिपापन बूंदों के आकार को एक निश्चित क्यूडब्ल्यूके साथ प्रवाह दर अनुपात qo/qw बदलकर समायोजित किया जा सकता है । सामांय प्रयोगात्मक परिणामों का एक सेट, प्रोटोकॉल चरण 2 के डिवाइस के साथ प्रोटोकॉल चरण 5 के निंनलिखित प्रयोगों से प्राप्त, चित्रा 2में दिखाया गया है । के रूप में qw ठीक किया गया था, छोटी बूंद आकार Qoकी वृद्धि के साथ कम हुई । इसके अलावा प्रवाह दर अनुपात में वृद्धि हो सकती है छोटी बूंदों, लेकिन बूंदों की मात्रा अंश तदनुसार कम होता है, और वहां कुल खींचें और भीतर दबाव उपकरणों के अंदर एक नाटकीय वृद्धि हुई है । इसलिए, चित्रा 2में प्रवाह दर अनुपात की सीमा के भीतर, छोटी बूंद आकार मध्य ट्यूब के भीतरी व्यास के लिए तुलनीय था ।

छोटी छोटी नलियों के साथ एक युक्ति का प्रयोग किया जाता है जब छोटा बूंद आकार आगे की कमी हो सकती है । ठेठ प्रयोगात्मक परिणाम, प्रोटोकॉल चरण 3 से डिवाइस के साथ प्रोटोकॉल चरण 4 के बाद, चित्रा 3में दिखाया गया है, जहां मध्य ट्यूब एक आईडी = २०० माइक्रोन था.

प्रोटोकॉल चरण 2 से एक ही डिवाइस विभिन्न उच्च चिपचिपापन तरल पदार्थ है, जो ग्लिसरॉल से अधिक viscosities है से monodisperse बूंदें उत्पन्न करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । शहद की monodisperse बूंदों के विशिष्ट परिणाम (11 क़दम), स्टार्च समाधान (८.५ क़दम), और बहुलक समाधान (२.५ क़दम) चित्रा 4में दिखाया गया है । चित्रा 4 में तरल पदार्थ की तैयारी प्रोटोकॉल चरण 6 में विस्तृत है ।

Figure 1
चित्रा 1: चरण-उलटा सह-प्रवाह डिवाइस का उपयोग कम चिपचिपापन तरल तेल में उच्च चिपचिपापन ग्लिसरॉल बूंदों की पीढ़ी । (A) चरण-उलटा सह-प्रवाह उपकरणों की योजनाबद्ध । (B) ग्लिसरॉल बूंदों की जनरेशन का प्रेक्षण मध् यम ट्यूब में ऑयल-इन-ग्लिसरॉल स्लग फ्लो से बाहरी ट्यूब में ग्लिसरॉल-इन-ऑयल एकल इमल्शन में होता है । (C) चरण-उलटा प्रक्रिया का समय अनुक्रम छवियां । (D) monodisperse ग्लिसरॉल बूंदों और बूंदों के आकार का वितरण । बूंदों का औसत व्यास ५२१ माइक्रोन, और CV = ०.९% है । [24] से अनुमति के साथ पुनर्मुद्रित । कॉपीराइट २०१७ अमेरिकन केमिकल सोसायटी । पैमाने सलाखों ५०० माइक्रोन हैं । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्रा 2: प्रवाह दर अनुपात के परिवर्तन के साथ छोटी बूंद आकार की भिंनता qO/qw जबकि qw = 2 μL/min. प्रत्येक डेटा बिंदु के लिए, 30 बूंदें मापा जाता है, और औसत व्यास की सूचना है । मानक विचलन की त्रुटि पट्टियां प्लॉट में उपयोग किए गए प्रतीक से छोटी होती हैं, क्योंकि वे यहां दिखाई नहीं देती हैं । [24] से अनुमति के साथ पुनर्मुद्रित । कॉपीराइट २०१७ अमेरिकन केमिकल सोसायटी । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 3
चित्र 3: आईडी के मध्य ट्यूब के साथ डिवाइस से उत्पन्न छोटे ग्लिसरॉल बूंदों = २०० माइक्रोन. (क) उपकरण के बाहरी ट्यूब में ग्लिसरॉल बूंदों के उत्पादन का अवलोकन. (B) परिणामी monodisperse ग्लिसरॉल बूंदों का औसत व्यास के साथ २१२ माइक्रोन और CV = १.९% । [24] से अनुमति के साथ पुनर्मुद्रित । कॉपीराइट २०१७ अमेरिकन केमिकल सोसायटी । पैमाने सलाखों २०० माइक्रोन हैं । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 4
चित्र 4: विभिंन समाधानों से उत्पंन उच्च-चिपचिपापन बूंदों के विशिष्ट उदाहरण । [24] से अनुमति के साथ पुनर्मुद्रित । कॉपीराइट २०१७ अमेरिकन केमिकल सोसायटी । (एक) ६१२ माइक्रोन और CV के एक औसत व्यास के साथ शहद बूंदें = ०.७% । (ख) ६०० माइक्रोन और cv के एक औसत व्यास के साथ स्टार्च बूंदें = ०.९%, (ग) PVA-१२४ बहुलक बूंदों ७७३ माइक्रोन और cv के एक औसत व्यास के साथ = ०.७% । सभी पैमाने सलाखों के १.० मिमी हैं. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

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Discussion

चरण-उलटा सह-प्रवाह डिवाइस monodisperse उच्च चिपचिपापन बूंदों उत्पन्न करने के लिए एक सरल और सीधे आगे विधि प्रदान करता है । इस उपकरण के लिए आम सह प्रवाह उपकरणों के लिए एक समान संरचना है, के रूप में बुनियादी सह प्रवाह संरचना एक भीतरी ट्यूब मध्य ट्यूब में डाला के होते हैं, जो निकास के आउटलेट टयूबिंग से जुड़ा है । हालांकि, वहां दो के बीच मुख्य अंतर है चरण-उलटा सह प्रवाह उपकरण और आम सह प्रवाह डिवाइस के लिए उच्च चिपचिपापन बूंदों की एक चिपचिपाहट के साथ पीढ़ी के लिए η > 1 Pa · s ।

सबसे पहले, आम के सह-प्रवाह उपकरणों में, एक पतला टिप के साथ एक भीतरी ट्यूब का प्रयोग किया जाता है, जबकि एक सीधे भीतरी ट्यूब चरण-उलटा सह-प्रवाह उपकरणों में इस्तेमाल किया जा सकता है । पतला टिप आम तौर पर है आईडी = 20 माइक्रोन और ओडी = 30 माइक्रोन1,8, ताकि एक पिपेट खींचने आमतौर पर पतला टिप बनाने के लिए आवश्यक है. चरण-संस्करण co-प्रवाह डिवाइस, एक दौर ग्लास ट्यूब के साथ आईडी = १००-२०० माइक्रोन पतला किया जा रहा बिना सीधे इस्तेमाल किया जा सकता है ।

दूसरा, आम सह प्रवाह उपकरणों में, एक उच्च चिपचिपापन तरल पदार्थ कम चिपचिपापन तरल पदार्थ से समझाया जा करने के लिए भीतरी ट्यूब में इंजेक्ट किया जाता है; जबकि चरण-उलटा सह प्रवाह उपकरणों में, एक कम चिपचिपापन तरल पदार्थ भीतरी ट्यूब में इंजेक्ट किया जाता है एक उच्च चिपचिपापन तरल पदार्थ है, जो बहुत एहसास आसान है द्वारा समझाया जाएगा । उदाहरण के लिए, जब हम तरल तेल में ग्लिसरॉल बूंदें उत्पंन करने के लिए एक सामांय सह-प्रवाह डिवाइस का उपयोग करते हैं, तो प्रवाह दर अनुपात qo/qw को एक अच्छी तरह से नियंत्रित टपकाव का एहसास करने के लिए कम से 25 होना चाहिए मोड, जो किसी वॉल्यूम भिंन में परिणाम ग्लिसरॉल बूंदों की तुलना में अधिक नहीं 4% । इसके विपरीत, चरण-संस्करण सह प्रवाह उपकरणों में, प्रवाह दर अनुपात qo/qw के रूप में कम के रूप में २.५ के रूप में एक अच्छी तरह से नियंत्रित टपकता मोड का एहसास हो सकता है, इसलिए, ग्लिसरॉल बूंदों की 28% की एक मात्रा अंश महसूस किया जा सकता है ।

चरण-उलटा co-प्रवाह डिवाइस, चरण उलटा मध्य ट्यूब के hydrophobic निकास पर लंबी तेल छोटी बूंद के गोलमाल से प्रेरित है.... इसलिए, मध्य ट्यूब के निकास की सतह गीला करने के उपचार चरण-उलटा विधि, के लिए एक महत्वपूर्ण कदम है, जहां मध्य ट्यूब के बाहर निकलने के लिए कम चिपचिपापन चरण द्वारा गीला हो इलाज किया जाना चाहिए चरण उलटा । इसके अलावा, वहां एक महत्वपूर्ण प्रवाह की दर है जिसके ऊपर लंबी तेल की बूंदों गोलमाल नहीं होगा और चरण उलटा बाद में24नहीं हो जाएगा । जब तेल की बूंदों hydrophobic निकास पर गोलमाल नहीं कर सकते, एक निश्चित प्रवाह दर अनुपात के साथ दोनों तरल पदार्थ की प्रवाह दर कम, जब तक लंबी तेल बूंदें तोड़ और चरण उलटा प्रेरित । इसके अलावा, यदि दोनों उच्च चिपचिपापन तरल पदार्थ और कम चिपचिपापन द्रव इलाज सतह पर समान गीला है, तो चरण-उलटा विधि अमान्य हो जाएगा ।

हालांकि हम केवल इस काम में जलीय उच्च चिपचिपापन बूंदों की पीढ़ी के लिए प्रोटोकॉल और उदाहरण प्रदान करते हैं, चरण-उलटा सह प्रवाह उपकरण भी कम चिपचिपापन जलीय समाधान में उच्च चिपचिपापन तेल बूंदें उत्पंन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है23। इस तरह के एक उपकरण में, मध्यम ट्यूब के ऊपर से उच्च चिपचिपापन चरण गीला किया जा करने के लिए इलाज की जरूरत है, जबकि मध्य ट्यूब के निकास के लिए कम चिपचिपापन चरण द्वारा गीला हो इलाज करने की जरूरत है । चरण-उलटा सह प्रवाह डिवाइस तेजी से छोटी बूंद-आधारित अनुप्रयोगों के विकास में एक अच्छी तरह से नियंत्रित तरीके से उच्च चिपचिपापन तरल पदार्थ encapsulate करने के लिए एक सरल तरीका प्रदान करता है ।

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

यह काम चीन की राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (५१४२०१०५००६ और ५१३२२५०१) द्वारा समर्थित किया गया था । हम उच्च चिपचिपापन विचारों पर अपने उपयोगी चर्चा के लिए डैनियल धंयवाद ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
VitroTubes Glass Tubing VitroCom 8240 Square - Miniature Hollow Glass Tubing, I.D.=0.4mm, OD=0.8mm
VitroTubes Glass Tubing VitroCom CV2033 Round - Miniature Hollow Glass Tubing, I.D.=0.2mm, O.D.=0.33mm
VitroTubes Glass Tubing VitroCom CV1017 Round - Miniature Hollow Glass Tubing, I.D.=0.1mm, O.D.=0.17mm
VitroTubes Glass Tubing VitroCom Q14606 Square - Miniature Hollow Glass Tubing, I.D.=1.05mm+0.1/-0, OD=1.5mm
Standard Glass Capillaries WPI 1B100-6 Round - Glass Tubing, I.D.=0.58mm, O.D.=1.00mm
Glycerol Sinopharm Chemical Reagent Beijing 10010618
Paraffin Liquid Sinopharm Chemical Reagent Beijing 30139828
Poly(vinyl alcohol), PVA-124 Sinopharm Chemical Reagent Beijing 30153084
Span 80 Sigma-Aldrich 85548
Starch Sigma-Aldrich S9765
Trichloro(octadecyl)silane Sigma-Aldrich 104817
Toluidine Blue O Sigma-Aldrich T3260
Honey Chaste tree honey, common food product purchased from supermarket
DEVCON 5 Minute Epoxy ITW  Epoxy glue
Blunt Tip Stainless Steel Dispensing Needles (Luer Lock) Suzhou Lanbo Needle, China LTA820050 20G x 1/2" 
Tungsten/Carbide Scriber Ullman 1830 For cutting glass tubing
Microscope Slides Sail Brand 7101 76.2 mm x 25.4 mm, Thickness 1 - 1.2 mm
Polyethylene Tubing Scientific Commodities BB31695-PE/5 I.D. = 0.86 mm, O.D. = 1.32 mm
Syringe Pumps Longer Pump, China LSP01-1A 3 pumps needed for the experiments

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References

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Li, J., Man, J., Li, Z., Chen, H. Fabricating High-viscosity Droplets using Microfluidic Capillary Device with Phase-inversion Co-flow Structure. J. Vis. Exp. (134), e57313, doi:10.3791/57313 (2018).

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