Name: Ultrafiltrasyon / Nanofiltrasyon Membran Performans Testleri için üç boyutlu Baskılı mikroakışkan Çapraz akış Sistemi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-02-13T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 19 s
Description: Öğrenin, ultrafiltrasyon ve nanofiltrasyon membran performans testleri için üç boyutlu baskılı mikroakışkan çapraz akış sisteminin tasarımını ve çalıştırılmasını. Bu yöntem, düşük maliyetle membran kirlenmesini değerlendirmeye olanak tanır.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Yazarlar cihazın üç boyutlu baskı için Stratasys (Rehovot, İsrail) teşekkür ederim. Biz membran örnekleri için Microdyne-Nadir (Almanya) minnettarız. Bu araştırma CJA İsrail Bilim Vakfı (Hibe 1474-1413) tarafından desteklenmiştir

1. Tasarım ve mikroakışkan Test Sistemi Fabrikasyon <ol><li> Bir üst kısmı ve bir CAD programında alt kısmında (Şekil 1): İki ayrı parçalar olarak mikroakışkan cihaz tasarlayın. </li><li> 60 mm dikdörtgen bir 40 mm çizmek için dikdörtgen aracını kullanarak alt kısmı yapmaya başlayın. </li><li> çember aracıyla bir köşesinde bir 6,2 mm çaplı daire kenarlarından 10 mm merkezli oluşturun. doğrusal model aracıyla 6 delik toplam 20 mm aralıkla dikdörtgen karşısında delikleri çoğaltmak. </li><li> köşe aracını kullanarak, 1 mm bir çapa sahip dikdörtgenler fileto. </li><li> a&#39;ya aracıyla bölüm 10 mm a&#39;ya. </li><li> Üst yüzün merkezinde, dikdörtgen aracı ile 1 mm ve a&#39;ya kesme aracı ile bir dikdörtgen 30 mm oluşturmak akış kanalı için 0,2 mm kesti. </li><li> daire aracını kullanarak akış kanalının sonunda 1 mm çaplı daire yapmak. Sonra satırı aracı ile en yakın daireyi bağlayan bir yol inşafileto aracıyla yapılan 4 mm yarıçaplı dahil 10 mm yüz 40 mm. süpürüldü kesim aracı ile bu yolda bir kesim olun. </li><li> çember aracıyla akış yolunun merkezinde 3.9 mm çaplı daire oluşturmak ve bağlantı parçaları için izin a&#39;ya kesme aracı ile 8 mm kesti. </li><li> Tekrarlayın 1.7 ve akış kanalı karşı tarafında 1.8 adımları. </li><li> üst kısmı tekrar ile 1.2-1.5 adımları tekrarlayın. Sonra üst yüzün ortasında bir dikdörtgen 1 mm 30 mm oluşturmak için dikdörtgen aracını kullanarak bir nüfuz kanal oluşturmak ve a&#39;ya kesme aracını kullanarak 0,5 mm kesti. </li><li> Bir ucundan nüfuz kanal 5 mm merkezli bir 1 mm daire yapmak için daire aracını kullanın. satırı aracı ile fileto aracı ile yapılan 4 mm yarıçaplı olmak üzere 6 cm yüzleri, 1 cm birine daire bağlayan bir yol inşa. süpürüldü kesim aracı ile yol boyunca bir kesim olun. </li><li> çember aracıyla eski ile 8 mm nüfuz yolda merkezinde ek 3.9 mm çaplı daire oluşturmak ve kesmeTrude aracı kesti. </li><li> parça dikdörtgen aracı ile 40 mm kenarları, üst anda, fileto aracıyla 4 mm yarıçapları ekleyerek 5 mm dikdörtgenler 40 mm oluşturun. kolları için aşağı 3 mm a&#39;ya a&#39;ya aracını kullanın. </li><li> kanalı içeren her parçanın yüzünde yumuşak lastik polimer ile kaplama 0.05 mm olmak üzere sert şeffaf polimer kullanılarak bir çok malzeme fotopolimer 3-D yazıcı ile yazdırma parçaları. üreticinin standart protokol, kalibrasyon ve ayarları kullanın. </li><li> Dokunun ipler (M5) besleme, retentatında içine ve deliklerini nüfuz. permeat için parçaları &quot;yem ve retentatına ve 1/16 için parçaları&quot; 1/8 bağlamak için tesisatçı bandı kullanın. </li><li> 1/8 &quot;boru (Şekil 2) ile mikroakışkan pompa cihazları, vanalar, basınç sensörü ve geri basınç regülatörü bağlayın. </li><li> tüpleri girişine 0.45 mikron filtre takın. </li><li> akış-ölçer ve beher dengeler üzerinde 1/16 &quot;boru ile nüfuz Deşarj. </li><li&gt; tie-telle 3-yollu vana vida ve standart servo regülatör backpressure sürekli rotasyon servo takın. </li><li> Servo kalkanına servolar ve güç kaynağını bağlayın. </li><li> mikrodenetleyiciye basınç dönüştürücü, anahtarlar ve servo kalkanı takın. </li><li> veri kaydı ve sistem kontrolü için bir bilgisayara mikro, dengeleri, akış ölçer ve pompa bağlayın. </li><li> seri bağlantı noktasına veri yazdırmak için dengeleri yapılandırın. </li></ol> 2. Test Edilecek Membranlar hazırlayın <ol><li> x 8 mm 40 mm membranlar kesti. </li><li> sese tabi tutularak, aşırı saf su (3 x 10 dakika) membranlan bekletin. </li><li> Daha sonra 1 saat boyunca 50/50 ultra saf su / etanol içinde membranlar ıslatın. </li><li> 4 ° C&#39;de ultra saf su içinde, aşırı saf su ve mağaza ile membranlar durulayın. 8 </li></ol> 3. hazırlayın Çözümler Nanofiltrasyon Membranları ile test edilecek <ol><li> Bir Erlenmeyer şişesine ultra saf su 500 ml ekleyin. Sonra BSA An 0.04 gNaCI D 0.29 g. </li><li> Ayrı bir Erlenmeyer şişesine ultra saf su 500 ml ekleyin. Daha sonra MgSO 4 0.6 g ekleyin. </li><li> Üçüncü bir Erlenmeyer şişesine ultra saf su 500 ml ekleyin. Daha sonra NaCI 0.29 g ekleyin. </li><li> Ekle heyecan plakalar üzerinde her şişesi ve yer şişeler içine barlar karıştırın. 500 rpm&#39;de 5 dakika boyunca karıştırın. </li></ol> 4. Bir Nanofiltrasyon Kirlenme Experiment gerçekleştirin Not: R, (yaklaşık 24 ° C) &#39;de deney yapın. İlk akış ölçere bağlı olmayan hücreleri akış vanaları kapatarak, tek bir zar ölçmek için sistemi yapılandırmak. <ol><li> Ultra saf su deposu ve MgSO 4 çözüm içine diğer giriş borusu (Şekil 2) içine bir pompa giriş hortumunu takın. </li><li> Sistemdeki tüm hava kabarcıklarını çıkarmak amacıyla boru yoluyla su ve MgSO 4 çözüm çizmek için bir şırınga kullanın. </li><li> ile, akış hücresinin alt kısmında bir nanofiltrasyon membran eklemeakış hücresinin üst kısmında besleme kanalı ve yere doğru aktif tarafı. </li><li> elle fındık bağlayın ve kaçağı en aza indirecek şekilde daha sonra bir anahtar ile eşit sıkın. </li><li> rezervuar seçim anahtarı ile ultra saf su seçin. </li><li> 2 ml / dakika pompa akış hızını ayarlamak ve pompayı çalıştırın. </li><li> 4 bar basınç regülatörü ayarlayın. </li><li> Rezervuarlar su deposu ile başlayan her 45 dakikada bir geçiş deneysel parametreleri ayarlayın. </li><li> auto rezervuar anahtarını ayarlayın ve deney başlar. </li><li> 60 dk Sonraki 30 dakika bir tüp içinde MgSO 4 süzüntünün toplanması. </li><li> 91 dakikada şişesi BSA ve NaCl çözeltisi içeren MgSO 4 şişeyi değiştirin. </li><li> Hızla pompayı durdurun ve tüp MgSO 4 leftover kaldırmak için giriş tüp aracılığıyla BSA çözüm çizmek için bir şırınga kullanın. Sonra tekrar pompayı başlatın. </li><li> 150 dakika BSA Sonraki 30 dakika boyunca bir tüp içinde nüfuz toplar. </li><li> 225 dakika sonra, sistemi kapatın ve nano kaldırmak<html> akış hücresinden filtrasyon membran. </li><li> bir şırınga kullanılarak, ultra saf su ile test çözümü giriş borusunu çalkalayın. </li><li> Tekrarlayın test edilen her ek membranın için 4,1-4,15 adımları. </li><li> NaCI sadece testler için, tekrar 4.1-4.10 ve 4.14-4.16 NaCl çözeltisi ile MgSO 4 çözüm değiştirilmesi ve 90 dakika yerine 225 dakika sonra deney sona adımları. </li></ol> Nanofiltrasyon membran 5. Hesapla Tuz Reddi <ol><li> ultra saf su ile potansiyostat test hücresinin elektrodları yıkayın. </li><li> Bir pipet, test hücresi elektrotları üzerine MgSO 4 çözümün mevduat 5 ul. </li><li> çözümün rekor direnci. </li><li> Tekrarlayın 5,1-5,3 dört kez daha adımları ve ortalama değerini hesaplamak. </li><li> Yineleyin her çözüm toplanan nüfuz NaCl ve BSA / NaCl çözümleri için yanı sıra 5.1-5.4 adımları. </li><li> Denklem 1 ile bir tuz reddi hesaplayın: 6eq1.jpg &quot;/&gt; burada Ω s Test çözeltisinin direnci ve Ω s sızmasının direncidir. direnci doğrudan tuz konsantrasyonuna karşı gelir, bir çözelti, iletkenliği ile ters orantılıdır. </li></ol> 6. Çözüm hazırlayın Ultrafiltrasyon Membranları ile test edilecek <ol><li> 4 L&#39;lik bir deney şişesine, aşırı saf su 1 ilave edin. Daha sonra BSA 0.32 g ekleyin. </li><li> bir heyecan plaka üzerinde beher ve yerine karıştırma çubuğu yerleştirin. 500 rpm&#39;de 5 dakika boyunca karıştırın. </li><li> kapta 500 rpm&#39;de 5 dakika için daha karıştırın ultra saf su ilave 3 ilave edin. </li></ol> 7. Bir Ultrafiltrasyon Kirlenme Deneyi gerçekleştirin Not: R, (yaklaşık 24 ° C) bir deney yapın. İlk hücreleri akmaya tüm vanaları açarak paralel olarak 4 membranlar ölçmek için sistemi yapılandırmak. <ol><li> th içine ultra saf su deposu ve diğer giriş tüpünün içine bir pompa giriş tüpü yerleştirine BSA çözeltisi (Şekil 2). </li><li> sistemdeki tüm hava kabarcıklarını çıkarmak amacıyla tüp aracılığıyla su ve BSA çözüm çizmek için bir şırınga kullanın. </li><li> besleme kanalları karşı aktif kenarları, akış hücreleri alt kısmına ultrafiltrasyon membranlar yerleştirin ve mikroakışkan cihazın üst yarısı hücreleri kapatın. </li><li> Sabitleyin fındık elle, daha sonra bir anahtar ile eşit sıkın. Yanlış sıkma su sızıntısı neden olabilir. </li><li> rezervuar anahtarı ile ultra saf su seçin. </li><li> 8 ml / dak pompa akış hızını ayarlamak ve pompayı çalıştırın. </li><li> 0.4 bar basınç regülatörü ayarlayın. </li><li> üreticinin protokolüne uygun olarak veri toplama yazılımı ile membran akı değerleri izleme. </li><li> Ortalama akı ± 10% 200 LMH kadar basınç regülatörü ayarlayın. </li><li> akı ±% 20 200 LMH değilse bireysel membran değiştirin. </li><li> Deneysel çalışma parametreleri girin. İlk ultra saf su rese seçin200 ± 20 LMH kadar sabit bir akımı ile 60 dakika süre ile rvoir. Sonra, basınç regülatörünün manuel kontrol ile 420 dakika boyunca BSA rezervuar seçin. Son olarak, deney sonunda yıkama sistemine basınç regülatörünün manuel kontrol, 15 dakika boyunca Ultra saf su haznesini seçin. </li><li> auto rezervuar anahtarını ayarlayın ve deney başlar. </li><li> Çalışma tamamlandıktan sonra, sistemi kapatmak ve akış hücreleri zarlarını çıkarın. </li><li> ultra saf su ile bir şırınga, floş pompa giriş borusu ile. </li></ol>

<ol><li>Guo, W., Ngo, H. -H., Li, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+mini-review+on+membrane+fouling%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresource+technol%22%5BJournal%5D)">A mini-review on membrane fouling.</a> Bioresource technol. 122, 27-34 (2012).</li>
<li>Fane, A. G., Fell, C. J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+fouling+and+fouling+control+in+ultrafiltration%5BTitle%5D)+AND+%22Desalination%22%5BJournal%5D)">A review of fouling and fouling control in ultrafiltration.</a> Desalination. 62, 117-136 (1987).</li>
<li>Tang, C. Y., Chong, T. H., Fane, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Colloidal+interactions+and+fouling+of+NF+and+RO+membranes%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+colloid+interfac%22%5BJournal%5D)">Colloidal interactions and fouling of NF and RO membranes: a review.</a> Adv. colloid interfac. 164 (1-2), 126-143 (2011).</li>
<li>De Jong, J., Lammertink, R. G. H., Wessling, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Membranes+and+microfluidics%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Membranes and microfluidics: a review.</a> Lab on a chip. 6 (9), 1125-1139 (2006).</li>
<li>Haas, R., Gutman, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Glycosphingolipids+Enhance+Bacterial+Attachment+and+Fouling+of+Nanofiltration+Membranes%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol.+Lett%22%5BJournal%5D)">Glycosphingolipids Enhance Bacterial Attachment and Fouling of Nanofiltration Membranes.</a> Environ. Sci. Technol. Lett. 2, (2015).</li>
<li>Nabe, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+modification+of+polysulfone+ultrafiltration+membranes+and+fouling+by+BSA+solutions%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Membr.+Sci%22%5BJournal%5D)">Surface modification of polysulfone ultrafiltration membranes and fouling by BSA solutions.</a> J. Membr. Sci. 133 (1), 57-72 (1997).</li>
<li>Ang, W., Elimelech, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protein+%28BSA%29+fouling+of+reverse+osmosis+membranes%3A+Implications+for+wastewater+reclamation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Membr.+Sci%22%5BJournal%5D)">Protein (BSA) fouling of reverse osmosis membranes: Implications for wastewater reclamation.</a> J. Membr. Sci. 296 (1-2), 83-92 (2007).</li>
<li>Bernstein, R., Belfer, S., Freger, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+modification+of+dense+membranes+using+radical+graft+polymerization+enhanced+by+monomer+filtration%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Surface modification of dense membranes using radical graft polymerization enhanced by monomer filtration.</a> Langmuir. 26 (14), 12358-12365 (2010).</li>
<li>Kaufman, Y., Kasher, R., Lammertink, R. G. H., Freger, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+NF%2FRO+separation%3A+Cell+design%2C+performance+and+application%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Membr.+Sci%22%5BJournal%5D)">Microfluidic NF/RO separation: Cell design, performance and application.</a> J. Membr. Sci. 396, 67-73 (2012).</li>
<li>Kaufman, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Towards+supported+bolaamphiphile+membranes+for+water+filtration%3A+Roles+of+lipid+and+substrate%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Membr.+Sci%22%5BJournal%5D)">Towards supported bolaamphiphile membranes for water filtration: Roles of lipid and substrate.</a> J. Membr. Sci. 457, 50-61 (2014).</li>
</ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Bu protokol, nanofiltrasyon ve ultrafiltrasyon membranları test edilmesi için bir üç boyutlu baskılı mikroakışkan çapraz akışlı cihazın tasarımını tarif eder. Son zamanlarda, nanofiltrasyon membran klima ile bu protokolün bir varyasyon başarısını göstermiştir ve sonraki bakteri kültürü enjeksiyonu ile glikosfingolipidlerin ve lipopolisakkaridinin ve membran performans farklılıkları ile kirlenme var. Bu tekniği kullanan 5 Gelecekteki uygulamalar farklı foulantlar ile membran performansı değişiklikleri değerlen...

<html> Membran teknolojisi yığın solüsyonundan eriyiklerin ayrılmasını gerektiren endüstriyel ve diğer işlemler için tamamlayıcı, ancak membran kirlenme büyük bir çabalar sürmektedir. Diyafram birikimi atık boyutu göre ayrılması için ultrafiltrasyon membranları kullanımını içerir oluşur 1 yaygın örnekleri, acı ya da deniz suyundan iyonları ve daha büyük çözünen ayrılması için 2 ve ince film kompozit diyaframlar. kirlilik 3 karakteristik işaretler transmembran basıncında artış ve akı bir düşüş vardır. Bu membranın verimliliğini azaltır ve bağlı kimyasal veya diğer temizlik protokollerine ömrünü kısaltır. Bu nedenle membran performansı kirlenme değerlendirmek ve mekanizmaları ve kirlenme, biyolojik kirliliğe ve membranlar üzerinde biyofilm etkilerini anlamak için iyi bir göstergedir. Ayrıca, performans değerlendirmesi, yeni membranların tasarım veya değişiklik önemlidir. eft &quot;&gt; Mikroakışkan cihazlarda membranların kullanımı Faiz son on yılda artan olmuştur. 4 Son zamanlarda, biz bir nanofiltrasyon membran yüzeyini kirlenme mikrobiyal bileşenler lipopolisakkarid etkisi ve glikosfıngolipid okudu ve mikrobiyal şartlandırıldık yüzeyin sonraki duyarlılık eki. 5 A mikroakışkan çapraz akışlı cihaz nanofiltrasyon membran performansını değerlendirmek için kullanıldı. membran yüzey alanı küçük olduğundan bu zar yüzey kirlilik için küçük miktarlarda yalnızca özel ticari olmayan lipit bileşenlerinin kullanımını sağladı. Sistem boyutu membran malzeme ve çözümleri düşük hacimli etkin kullanımını sağladı. Bu protokol, biz zar performans testleri için mikroakışkan cihazın tasarım ve imalat tarif ve basınç akış sistemi içine cihazın katılmasını özetlemektedir. Cihazın Gösterme Testi ile gösterilmiştirBir örnek tıkanıklıkları tamamen açan, BSA kullanarak ultrafiltrasyon membranlar ve nanofiltrasyon membran performansı ng. 6,7

<table><tbody><tr><td>BSA</td><td>SIGMA-ALDRICH</td><td>A6003</td><td></td></tr><tr><td>NaCl</td><td>DAEJUNG</td><td>7548-4100</td><td></td></tr><tr><td>MgSO4</td><td>EMSURE</td><td>1058861000</td><td></td></tr><tr><td>NF Membran</td><td>Filmtec</td><td>NF200</td><td></td></tr><tr><td>30 kDa UF Membran</td><td>MICRODYN NADIR</td><td>UH030</td><td></td></tr><tr><td>50 kDa UF Membran</td><td>MICRODYN NADIR</td><td>UH050</td><td></td></tr><tr><td>Basınç Dönüştürücü</td><td>Midas 43006711</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Küresel Vanalar</td><td>AV-RF</td><td>Q91SA-PN6.4</td><td></td></tr><tr><td>3 Vana</td><td>iLife Tıbbi Cihazlar</td><td>902.071</td><td></td></tr><tr><td>Basınç Regülatörü</td><td>Swagelok</td><td>KCB1G0A2A5P20000</td><td></td></tr><tr><td>Akış ölçer</td><td>Bronkhorst</td><td>L01-AGD-99-0-70S</td><td></td></tr><tr><td>Teraziler</td><td>MRC</td><td>BBA-1200</td><td></td></tr><tr><td>Pompa</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-00354-JI</td><td></td></tr><tr><td>1/8" Boru</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-06605-27</td><td></td></tr><tr><td>1/16" Boru</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-06407-41</td><td></td></tr><tr><td>1/16" Bağlantı Parçaları</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-30486-70</td><td></td></tr><tr><td>1/8" Bağlantı Parçaları</td><td>Kiowa</td><td>QSM-B-M5-3-20</td><td></td></tr><tr><td>Mikrodenetleyici</td><td>Adafruit</td><td>50</td><td>Arduino UNO R3</td></tr><tr><td>Sürekli Rotasyon Servo</td><td>Adafruit</td><td>154</td><td></td></tr><tr><td>Standart Servo</td><td>Adafruit</td><td>1142</td><td></td></tr><tr><td>Güç Kaynağı</td><td>Adafruit</td><td>658</td><td></td></tr><tr><td>Servo Shield</td><td>SainSmart</td><td>20-011-905</td><td></td></tr><tr><td>Anahtar Parçaları</td><td>Express</td><td>060-376</td><td></td></tr><tr><td>0.45 Mikron Filtreler</td><td>EMD Millipore</td><td>SLHV033RS</td><td></td></tr><tr><td>Potansiyostat</td><td>Gamry</td><td>PCI4</td><td></td></tr><tr><td>Sonikatör</td><td>MRC</td><td>DC-150H</td><td></td></tr><tr><td>Connex 3D Yazıcı</td><td>Stratasys</td><td>Objet Connex</td><td></td></tr><tr><td>Veroclear&nbsp;</td><td>Stratasys</td><td>RGD810&nbsp;</td><td>akış hücresi baskı için şeffaf polimer</td></tr><tr>Akış <td>hücresindeki conta katmanları için</td> <td>Tangoblack-plus</td><td>Stratasys</td><td>FLX980</td> yumuşak kauçuksu polimer</tr></tbody></table>

ultrafiltrasyon / nanofiltrasyon membran performans testleri için üç boyutlu baskılı mikroakışkan Çapraz akış sistemi

Three-Dimensionally Printed Microfluidic Cross-flow System for Ultrafiltration/Nanofiltration Membrane Performance Testing

En aza indirilmesi ve membran kirlenme yönetimi çeşitli endüstriyel prosesler ve membran teknolojisini kullanan diğer uygulamaları zorlu bir mücadeledir. kirlenme süreci anlamak optimizasyon ve membran bazlı filtrasyon yüksek verimlilik yol açabilir. Burada paralel olarak 4 zarların kadar test edebilirsiniz otomatik üç boyutlu (3-D) baskılı mikroakışkan çapraz akışlı filtrasyon sisteminin tasarımını ve imalat göstermektedir. Mikroakışkan hücreler mikroakışkan hücre vücut için şeffaf sert polimer kullanılan ve operasyon sırasında sızıntılarını önleyen ince bir kauçuk-benzeri polimer tabaka, dahil çoklu malzeme fotopolimer 3-D baskı teknolojisi kullanılarak basılmıştır. ultrafiltrasyon performansı (UF) ve nanofiltrasyon (NF) zarlar test edilmiş ve membran kirlenme modeli tıkayıcı sığır serum albümini (BSA) ile gözlenebilir. BSA içeren Besleme solüsyonları membran akışı düşüş gösterdi. Bu protokol uzanabilirEd diğer organik, organik olmayan veya mikrobik ihtiva eden çözeltiler ile kirlenme ya biyokirliliklerin ölçülür. mikroakışkan tasarımı test edilen nedeniyle membran küçük yüzey alanına, örneğin polisakkaritler, proteinler ya da lipidler için, yüksek maliyetli ve az miktarlarda kullanılabilir olan test malzemeleri için özellikle avantajlıdır. Bu modüler sistem de kolayca membran yüksek verimlilik testleri için genişletilebilir.

mikroakışkan akış hücreleri çok malzeme foto-polimeri üç boyutlu (3-D) yazıcı kullanarak bir CAD programı kullanılarak tasarlandı ve basıldı. Membranlar kolayca (Şekil 1) eklenen ve cihazdan çıkarılabilir böylece bu hücre, iki parça halinde tasarlanmıştır. Her bölüm, yapısal bütünlüğü için bir sert, açık bir polimerden basılmış 1 cm kalınlığında, ve membran bakan taraf kauçuk-benzeri polimer çok ince 50 um tabaka ile üstten kaplanmıştır. atma su sızıntısını engelleyen bir sızdırmazlık özelliği ile hücre...

Tasarım ve bir üç boyutlu (3-D) fabrikasyonu basılı mikroakışkan çapraz akışlı süzme sistemi gösterilmektedir. sistem performansını test etmek ve ultrafiltrasyon ve nanofiltrasyon (ince film kompozit) zarlarının kirlenmesinin gözlemlemek için kullanılır.

Ultrafiltrasyon / Nanofiltrasyon Membran Performans Testleri için üç boyutlu Baskılı mikroakışkan Çapraz akış Sistemi

Minimization and management of membrane fouling is a formidable challenge in diverse industrial processes and other practices that utilize membrane ...

Bu prosedürün genel amacı, polimer membranların performansını ve kirlenme eğilimini test etmek amacıyla 3D yazıcıyla üretilmiş bir mikroakışkan çapraz akış hücresinin tasarımını ve çalışmasını göstermektir. Bu yöntem, membran alanındaki araştırmacıların, yüksek basınçlarda ve iyi tanımlanmış akış koşulları altında, minimum maliyetlerle mikroakışkanlar kullanarak membran performansını ve kirlenme eğilimini incelemelerine yardımcı olabilir. Bu küçük ölçekli düzeneğin avantajları arasında; yüksek hacimli materyallerin küçük miktarlarda ayrıştırılabilmesi, pahalı reaktif materyaller gerektiren membran çalışmalarının gerçekleştirilebilmesi ve birden fazla yeni membran formülasyonunun veya modifikasyonunun paralel olarak test edilebilmesi yer almaktadır.Mikroakışkan cihazı, bilgisayar destekli bir çizim programı kullanarak iki ayrı parça halinde tasarlayarak başlayın. Alt katmanı oluşturmak için, dikdörtgen aracını kullanarak 40 milimetre x 60 milimetre boyutlarında bir dikdörtgen çizin. Dikdörtgenin bir köşesine, daire aracını kullanarak 6,2 milimetre çapında bir daire oluşturun.Bu daireyi sol kenardan 10 milimetre ve alt kenardan 10 milimetre uzaklıkta ortalayın. Ardından, dikdörtgen boyunca toplam altı delik oluşturmak için 20 milimetre aralıklarla doğrusal desen aracını kullanarak delikleri çoğaltın. Son olarak, dikdörtgenleri bir milimetrelik yarıçapla yuvarlamak için radius (fillet) aracını kullanın.Ardından, ekstrüzyon (extrude) aracını kullanarak parçayı 10 milimetre dışarı doğru uzatın. Üst yüzeyin merkezinde, dikdörtgen aracını kullanarak 30 milimetre boyutunda ve 1 milimetre genişliğinde bir dikdörtgen oluşturun. Daha sonra, yüzeye 0.2 milimetre derinliğinde bir kanal açmak için ekstrüzyonla kesme (extrude cut) aracını kullanın.Ardından, akış kanalının ucuna bir milimetre çapında bir daire oluşturmak için daire aracını kullanın. Daha sonra, fillet aracı ile oluşturulmuş dört milimetrelik bir yarıçap da dahil olmak üzere, daireyi en yakın 40 milimetre x 10 milimetre yüzeye bağlayan bir yol oluşturmak için çizgi aracını kullanın. Swept cut aracını kullanarak bu yol boyunca bir kesik oluşturun.Ardından, sağ düzlem görünümüne geçin ve akış yolunun merkezinde 3,9 millimeter çapında bir daire oluşturmak için daire aracını kullanın. Daha sonra, bağlantı parçalarına yer açmak için ekstrüzyon kesme aracını kullanarak sekiz millimeter derinliğinde bir kesme işlemi yapın. Dikdörtgen kanalın diğer tarafında da aynı işlemi tekrarlayarak simetrik bir görüntü oluşturun.Mikroakışkan test sisteminin üst katmanını tasarlamak için, öncelikle alt katmanla aynı boyutlarda, altı vida deliği bulunan bir dikdörtgen oluşturun. Ardından, üst yüzeyin merkezinde, önce dikdörtgen aracıyla 30 milimetre x 1 milimetrelik bir dikdörtgen oluşturarak 30 milimetrelik, 1 milimetre genişliğinde ve 0,5 milimetre derinliğinde bir süzüntü kanalı oluşturun. Daha sonra, dikdörtgeni üst yüzeyden 0,5 milimetre derinliğe kadar kesmek için ekstrüzyonla kesme (extrude cut) aracını kullanın.Şimdi, daire aracını kullanarak permeat kanalının merkezine, kanalın bir ucundan beş milimetre uzaklıkta, bir milimetrelik bir daire çizin. Ardından, daha önce yaptığınız gibi, daireyi dikdörtgenin bir santimetre çarpı altı santimetrelik yüzeylerinden birine bağlamak için dört milimetre yarıçaplı bir şerit içeren bir yol oluşturmak üzere çizgi ve kavis araçlarını kullanın. Yolu takip ederek kesme işlemi yapmak ve bir kanal oluşturmak için süpürülmüş kesme aracını kullanın.Ardından, daire aracını kullanarak süzüntü yolu üzerinde merkezi bulunan 3,9 milimetre çapında ek bir daire oluşturun. Ve daireyi yüzeyin sekiz milimetre içine doğru kesmek için ekstrüzyonla kesme aracını kullanın. Parçanın üstteki 40 milimetrelik kenarlarında, dikdörtgen aracıyla 40 milimetreye beş milimetrelik dikdörtgenler oluşturun ve radyus aracıyla dört milimetrelik bir radyus ekleyin.Tutamaklar için ekstrüzyon aracını kullanarak üç milimetre aşağıya doğru ekstrüzyon yapın. Son olarak, üst ve alt parçaları, sert şeffaf bir polimer ile çok malzemeli bir fotopolimer 3D yazıcı kullanarak yazdırın. Üretici protokolüne uygun olarak, kanal içeren her parçanın yüzeyine yumuşak, kauçuksu bir polimer ile 0.05 milimetre kalınlığında bir kaplama uygulayın.Başlangıç olarak; pompa, valfler, basınç dönüştürücü, servolar, akış ölçer, regülatörler ve mikrodenetleyiciyi içeren mikroakışkan düzeneğini, beraberindeki metin protokolünde açıklandığı şekilde kurun. Ardından, akış hücrelerine giden tüm valfleri açarak sistemi dört membranı paralel olarak ölçecek şekilde yapılandırın. Pompa giriş tüplerinden birini ultra saf su rezervuarına, diğer giriş tüpünü ise litre başına 0.08 gram BSA çözeltisi içeren bir rezervuara yerleştirin.Sistemdeki tüm hava kabarcıklarını gidermek için bir şırınga kullanarak boruları hazırlayın. Ardından, ultrafiltrasyon membranlarının aktif yüzeyleri besleme kanallarına bakacak şekilde membranları akış hücrelerinin alt kısmına yerleştirin. Daha sonra hücreleri kapatın ve vidaları cihazdaki deliklerden geçirerek sıkın.Somunları başlangıçta elle sıkın. Ardından, hazne üzerinde eşit basınç oluşması için bir anahtar kullanarak cihazın etrafında dönüşümlü olarak sıkma işlemini gerçekleştirin. Hatalı sıkma işlemi su sızıntısına yol açabileceğinden, herhangi bir tarafı aşırı sıkmayın.Ardından, rezervuar anahtarını kullanarak ultra saf suyu seçin. Pompa akış hızını dakikada sekiz mililitreye ayarlayın ve ardından pompayı başlatın. Pompa çalışırken, basınç regülatörünü 0.4 bar değerine ayarlayın.Membranların akış değerlerini veri toplama yazılımı kullanarak izleyin ve ortalama akış hızı saatlik metrekare başına 180 ile 220 litre arasına ulaşana kadar basınç regülatörünü ayarlayın. Deneyi başlatmadan önce, eğer tek bir membran bu aralığın 20 litre/m²/saat yakınlığına gelemiyorsa, o membranı değiştirin. Hazır olduğunda, ilk olarak birinci rezervuardaki ultra saf suyu saatlik metrekare başına 180 ile 220 litre arasındaki sabit bir akış hızıyla 60 dakika boyunca seçerek deneysel çalışmayı kurun.Ardından, basınç regülatörünün manuel kontrolü ile 420 dakika daha ikinci rezervuvardaki BSA'yı seçin. Sistemi yıkamak için deneyin son 15 dakikasında birinci rezervuvardaki ultra saf suyu seçin. Bu adım sırasında basınç regülatörünün manuel kontrolünü kullanın.Ardından, rezervuar anahtarını otomatik konuma getirin ve deneyi başlatın. Deneysel çalışma tamamlandıktan sonra sistemi kapatın ve membranları akış hücrelerinden çıkarın. Daha sonra, bir şırınga yardımıyla ultra saf su çekerek BSA giriş borusunu durulayın.Nanofiltrasyon membranlarının kirlenme performansını ölçmek için, çeşitli çözeltiler sistemden geçirilirken permeat akısını ölçmek amacıyla hatta bir debimetre bağlandı. İlk olarak sistem 45 dakika boyunca su ile dengelendi ve ardından 45 dakika boyunca 10 millimolar magnezyum sülfat uygulandı. Daha sonra sistem, 0,8 grams per liter BSA sisteme 45 dakika boyunca beslenmeden önce, stabil bir akı elde edilene kadar ek 45 dakika boyunca tekrar saf suya döndürüldü.Son olarak, sistem son 45 dakika boyunca saf suya geri döndürüldü. 10 milimolar NaCl koşulları altındaki kontrol membranının akısına kıyasla akıdaki azalma, BSA nedeniyle meydana gelen membran kirlenmesini göstermiştir. Burada gösterilen grafik, ultrafiltrasyon membranlarının kirlenmesini sergilemektedir.50 kilodalton membranlar üzerindeki akı mavi ile gösterilmiştir. 30 kilodalton membranlar üzerindeki akı ise kırmızı ile gösterilmiştir. Deneyin sonunda 50 kilodalton membran daha yüksek bir normalize akıya sahip olsa da, aradaki fark anlamlı değildi.Çok materyalli 3D mürekkep püskürtmeli fotopolimerizasyon temel teknolojisinin, dayanıklı ve sızdırmazlığı sağlamak ile sızıntıları önlemek için kritik öneme sahip olan basılı kauçuk benzeri bir conta tabakası içeren bir akış hücresi üretmek için gerekli olduğunu tespit ettik. Bu videoyu izledikten sonra, ultrafiltrasyon veya nanofiltrasyon membran uygulamaları için kendi özel 3D basılı mikroakışkan çapraz akış hücrenizi nasıl tasarlayacağınız ve çalıştıracağınız konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız.

three-dimensionally-printed-microfluidic-cross-flow-system-for

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

Biz elastomerik polidimetilsiloksan (PDMS)-tabanlı photolithographically tanımlanan hassas birimleri kapatın ve özellik için ekstra enerji ihtiyacını Mikrovalf dizileri imalat ve otomatikleştirmek için protokolleri göstermektedir. Bir paralel subnanoliter ses mikseri ve entegre bir mikroakışkan perfüzyon sistemi sunulmaktadır.

Elastomerik Mikrovalf Diziler Kontrollü mikroakışkan Chips

Mikroakışkan cihazlar gerçek zamanlı olarak ve uygun fiziksel ölçeklerde karmaşık doğal süreçler görselleştirmek için kullanılabilir. Biz yeraltı bakteri büyüme ve taşımacılık eğitimi için doğal gözenekli ortamın temel özellikleri taklit basit bir mikroakışkan cihaz geliştirdik.

Gözenekli Ortam Mikrobiyal Ulaştırma incelenmesi için basit mikroakışkan Sistemleri: Mikrodünya Pencere

Kaynak: Kurz, D. L. ve diğerleri. Gözenekli ortamlarda biyotıkanmayı incelemek için mikrofluidik platform. J. Vis. Exp. (2022)Video, biyofilm oluşumunu incelemek için mikrofluidik cihazın kullanıldığını gösteriyor. Mikrokanala bakteriyel bir süspansiyon getirilir ve ardından biyofilm gelişimi için kuluçka yapılır. Akış daha sonra yeniden başlatılır ve basınç izleme ile görüntüleme kullanılarak biyofilm oluşumu ve gözenek tıkanıklığı zamanla tespit edilir.

Biyofilm oluşumu sırasında gerçek zamanlı görüntüleme ve basınç takibi için mikrofluidik bir cihaz

Bu makalede, mikroakışkan hızlı prototipleme platformları için farklı teknikleri açıklıyoruz. Önerilen teknikler, ultraviyole (UV) duyarlı ve sıcaklıkta kürlenen epoksiler, polidimetilsiloksan (PDMS) bazlı borular, tel bağlama ve anizotropik yapışkan filmlere dayanmaktadır. Sunulan montaj prosedürleri, hem tek kullanımlık cihazlar hem de yeniden kullanılabilir mikroakışkan sistemler için geliştirilmiştir.

Yüksek Verimli Mikroakışkan Hızlı ve Düşük Maliyetli Prototipleme Paketleme Yöntemleri

Üç boyutlu (3D) mikrostrüktürlü kompozit kirişler 3D gözenekli microfluidic ağlara nanokompozitlerin yönettiği ve lokalize sızma yoluyla imal edilir. Bu imalat yönteminin esnekliği fonksiyonel 3 boyutlu takviyeli nanokompozit makroskopik çeşitli ürünler elde etmek amacıyla, farklı ısı ile sertleşen malzeme ve nanofillers kullanımını sağlar.

Mikroakışkan Sızma yoluyla üç boyutlu mikrostrüktürlü nanokompozitlerin İmalat

Bu ayrıntılı bir yöntem olup bağışıklık geliştirilmesinde kullanım için üç boyutlu kağıt tabanlı mikroakışkan cihazları imal etmek. Cihaz montaj yaklaşımımız çok katmanlı bir tür katkı üretim yapmaktadır. Bu kağıt temelli sistemler bu tür Örnek sonuçları sağlamak için yapılan bir sandviç immünoeseyinde göstermektedir.

İmmüno için üç boyutlu Paper-based mikroakışkan Cihazlar İmalat

Bu proje, küçük laboratuvarların hassas çok katmanlı mikroakışkan cihazların üretimi için kullanımı kolay bir platform geliştirmesine izin verir. Platform, 10 μm hizalama hatası olan çok katmanlı mikroakışkan cihazların elde edildiği üç boyutlu baskılı mikroskop maske hizalama adaptöründen &lt; oluşur.

Çok Katmanlı Mikroakışkan Cihazların İmalatı için Üç Boyutlu Baskılı Mikroskop Maske Hizalama Adaptörü Tasarımı ve Geliştirilmesi

Bu protokolde, fizyolojik olarak ilgili bir mikrovasküler ortamı yeniden üretebilen ve tüm lökosit adezyon / migrasyon kaskadını yeniden üretebilen bir biyomimetik mikroakışkan testi, inflamatuar hastalıkta lökosit-endotel hücre etkileşimlerini incelemek için kullanılmaktadır.

Enflamasyon Sırasında Lökosit-Endotelyal Hücre Etkileşimini İnceleyen Mikrofizyolojik Bir Sistem

Bu protokol, açık kuyu formatını sıvı akış yetenekleriyle bütünleştiren yeniden yapılandırılabilir bir membran tabanlı hücre kültürü platformunu açıklar. Bu platform standart protokollerle uyumludur ve hem mühendislik hem de biyobilim laboratuvarlarının ihtiyaçlarını karşılayarak açık kuyu ve mikroakışkan kültür modları arasında tersine çevrilebilir geçişlere izin verir.

Statik Bariyer Doku Modellerinin Dinamik Mikrofizyolojik Sistemlere Dönüştürülmesi

Plasenta karşısında Ksenobiyotik ve Nanomalzemelerin Ulaştırma Hızı belirlenmesi kullanarak<em&gt; Ex vivo</em&gt; İnsan Plasental Perfüzyon Modeli

Öğrenin, ultrafiltrasyon ve nanofiltrasyon membran performans testleri için üç boyutlu baskılı mikroakışkan çapraz akış sisteminin tasarımını ve çalıştırılmasını. Bu yöntem, düşük maliyetle membran kirlenmesini değerlendirmeye olanak tanır.

Ultrafiltrasyon / Nanofiltrasyon Membran Performans Testleri için üç boyutlu Baskılı mikroakışkan Çapraz akış Sistemi

Daha fazla video keşfet