Üç Boyutlu Polimerik Baskı Tozlarından Kılcal Akışlı Tutumlu Görüntüleme Tekniği
4 Ekim 2022
Önerilen teknik, paketlenmiş bir toz yatağından akışkan akışı görüntülemek için yeni, verimli, tutumlu ve invaziv olmayan bir yaklaşım sağlayacak ve yüksek mekansal ve zamansal çözünürlük sağlayacaktır.
Önerilen teknik, yüksek mekansal ve zamansal çözünürlük sağlayan paketlenmiş bir toz yatağından akışkan akışı görüntülemeye yönelik yeni, verimli, tutumlu ve invaziv olmayan bir yaklaşımdır. Bu teknik, akış hücreleri uygun maliyetli, yeniden kullanılabilir, küçük ve tutumlu bilimin baskın yönünü gösteren kolayca işlenebildiği için avantajlıdır. Tozlara dokunmak ve toz sıkıştırmasını onaylamak, tekrarlanabilir bir teşhis aracı üretmenin anahtarıdır.
Mikroakışkan akış hücresini, boş akış hücresinin polimerik tozla paketlenebilmesi için kanalın bir ucunu kapatmak için çıkışı perafoam ile kaplayarak hazırlamaya başlamak için. Metrik kağıt cetveli doğrudan akış kanalının altına bantlayın. Mikroakışkan akış hücresini, perafoam ve cetvel bağlı olarak sallayın.
Akış hücresinin kütlesi, paketlenmemiş akış hücresi kütlesidir. Tozu aktarmak için plastik bir pipet kullanın. Tozu kanala sokarken, tozu sıkıştırmak için akış hücresine en az beş kez dokunun.
Toz, akış kanalının açılmasının başlangıcına ulaşana kadar paketlemeye devam edin. Akış hücresinin dış yüzeyinde bulunan tozu alkole batırılmış bir mendille çıkarın. Tozlar paketlendikten sonra, gevşek bir şekilde paketlenmiş toz için akış hücresini görsel olarak inceleyin.
Akış hücresi içindeki toz gevşek bir şekilde paketlenmiş görünüyorsa, akış hücresine beş kez daha dokunun. Toz ambalajı tutarlı ve kompakt görünüyorsa, polimerik tozun kütlesini ölçmek için akış hücresini tartın. Kamera dedektörünün çok fazla ışıkla taşmasını önlemek için, ışık tablasını siyah polilaktik asit filamentinde 3D baskılı kapak gibi opak bir malzemeyle örtün.
Işığın tozu aydınlatmasına izin vermek için malzemenin, mikro kanalın boyutunda bir açıklığa sahip olduğundan emin olun. Mobil cihazdaki kameranın ıslak ve kuru toz arasındaki kontrastı yakalayabildiğinden emin olmak için ışık tablasını düşük ila orta ışık yoğunluğunda kullanın. Mobil cihazdaki kamerayı doğrudan ışıklı tablanın üzerine hizalayın.
Fotoğraf makinesinin ışık tablasının üst kısmına dik olduğunu onaylayın. Fotoğraf makinesini mobil cihaza odakladıktan sonra, kayıt düğmesini seçin. Bir pipet kullanarak mikrokanalın açık girişine 125 mikrolitre sıvı ekleyin.
Akışı iki dakika boyunca veya tüm toz gözle görülür şekilde ıslanana kadar kaydedin. Kolay erişim için video dosyasını mobil cihazdan bilgisayara aktarın. Yazılım yüklendikten sonra, izleyici yazılımını açın.
Dosya menüsünden, aktarılan video dosyasını bilgisayarın masaüstüne yüklemek için dosyayı aç'ı seçin. Başlangıç çerçevesini ve adım boyutunu tanımlamak için, klip ayarları simgesini tıklatın. Ardından kalibrasyon aracına ve ardından yeniye tıklayın ve kalibrasyon çubuğunu seçin.
Videodaki cetveli yakınlaştırmak için, büyütülecek alana sağ tıklayın ve listeden yakınlaştır'ı seçin. Uygun şekilde büyütüldükten sonra, mikrokanala bantlanmış cetvel üzerinde bir milimetrenin başlangıcını ve sonunu tanımlayın ve mesafeyi tanımlamak için 1 mm yazın. Koordinat erişim aracına tıklayın.
Adımı yaparken başlangıç çerçevesini kullanarak x ve y ekseninin kaynağını ayarlayın. Bir nokta kütlesi oluşturmak için oluştur'a tıklayın. Ardından nokta faresini seçin.
Dikdörtgenin boyutunu değiştirmek için shift plus control'ü kullanın. Başlangıç noktası, giriş ve kanalın bağlandığı yerdir. Yazılımın doğru alanı analiz ettiğini doğrulamak için birkaç kez aramayı tıklayın.
Yazılım düzgün çalışıyorsa, aramaya tıklayın ve yazılımın videoyu analiz etmeyi bitirmesini bekleyin. Arsa üzerindeki açık kırmızı daireler, derlenen bilgilerin tam zamanını ve mesafesini temsil eder. Bir ila iki saniye arasındaki aralıkta, sıvının kat ettiği mesafe iki katına çıkmıştır.
İki ila beş saniye arasındaki aralıkta, sıvının kat ettiği mesafe de iki katına çıktı. Beş ila 10 saniye arasında, sıvı hala hızlı bir şekilde hareket ediyor. Bununla birlikte, 15 saniye sonra akış hızı her beş saniyede bir yaklaşık iki milimetre hıza yavaşlıyor.
Bu prosedüre katılırken hatırlanması gereken en önemli şey, tozlarınızı sıkıştırmaktır. Prosedür seramik ve metalik tozlar için gerçekleştirilebilir ve paket desen sistemlerinde akışı izlemek için jeolojik saha çalışmaları için yüksek potansiyele sahiptir. Bu teknik, araştırmacıların parçacık bağlanmasını gözlemlemek için kimyasal olarak modifiye edilmiş yüzeyleri ve nanopartiküllerle yüklü sıvıları keşfetmelerinin yolunu açtı.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Önerilen teknik, dolu toz yataklı bir sıvı akışını görüntülemek için yeni, verimli, ekonomik ve invaziv olmayan bir yaklaşımdır. Bu yöntem, yüksek mekansal ve zamansal çözünürlük sağlayarak çeşitli uygulamalar için avantajlı hale getirir.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Akışkanlar dinamiği
- Mikroakışkanlar
- Görüntüleme teknikleri
Arka Plan
- Teknik, dolu toz yataklarındaki sıvı akışını görüntüleme üzerine odaklanmaktadır.
- Akış hücrelerinin maliyet etkinliğini ve yeniden kullanılabilirliğini vurgulamaktadır.
- Yöntemin tasarımında ekonomik bilim ilkeleri vurgulanmaktadır.
- Önemli adımlar arasında tekrarlanabilirlik için toz sıkıştırması yer almaktadır.
Çalışmanın Amacı
- Sıvı akışının invaziv olmayan görüntüleme tekniğini geliştirmek.
- Görüntülemede mekansal ve zamansal çözünürlüğü artırmak.
- Araştırmacılar için maliyet etkin bir çözüm sağlamak.
Kullanılan Yöntemler
- Mikroakışkan akış hücresinin hazırlanması.
- Çıkışın perafoam ile kapatılması.
- Akış hücresinin polimerik toz ile doldurulması.
- Görüntüleme sırasında ölçüm için metrik kağıt cetvelin kullanılması.
Ana Sonuçlar
- Teknik, yüksek mekansal çözünürlük gösterir.
- Zamansal çözünürlük önemli ölçüde artırılmıştır.
- Akış hücrelerinin yeniden kullanılabilir ve kullanımı kolay olduğu gösterilmiştir.
- Sonuçların tekrarlanabilirliği, uygun toz sıkıştırması ile doğrulanmıştır.
Sonuçlar
- Önerilen görüntüleme tekniği etkili ve verimlidir.
- Ekonomik bilim ilkeleriyle uyumludur.
- Bu yöntem çeşitli araştırma uygulamaları için faydalı olabilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
Rapid, cost-effective imaging of capillary flow in 3D-printed polymeric powders addresses a critical need for high-throughput material screening in early-stage pharmaceutical and biotechnological R&D. This frugal technique enables precise, quantitative assessment of fluid transport properties in novel powder systems, supporting material selection and formulation optimization. Its accessibility and reproducibility facilitate broader adoption across discovery and preclinical workflows, enhancing portfolio decision-making.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables quantitative interrogation of fluid transport in candidate polymeric materials.
- Supports functional validation of powder compaction and flow properties relevant to drug delivery systems.
- Facilitates rapid screening and triage of new material formulations for downstream development.
Screening & Assay Development
- Provides a reproducible, standardized platform for evaluating fluid-powder interactions.
- Delivers high spatial and temporal resolution for quantitative assay outputs.
- Reduces assay costs and increases throughput by leveraging mobile device imaging.
- Enables reliable comparison of multiple powder-fluid combinations for formulation development.
Translational & Preclinical Research
- Supports continuity from material discovery to preclinical evaluation by characterizing transport properties under relevant conditions.
- Allows for assessment of nanoparticle and colloidal transport in disease-relevant model systems when applicable.
- Provides mechanistic insight into material-fluid interactions that inform risk-adjusted advancement decisions.
Pipeline & Workflow Integration
This imaging protocol integrates into the discovery-to-preclinical continuum by enabling rapid, quantitative assessment of material transport properties, supporting both early screening and translational research needs.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing on material-fluid compatibility and transport mechanisms.
- Screening: Standardizes assay conditions for reproducible, quantitative comparison of powder formulations.
- Analytics: Generates time-resolved, spatially calibrated flow data for robust statistical analysis.
- Translational Research: Bridges material characterization with preclinical model requirements for fluid transport.
- Enterprise Reuse: Offers a scalable, low-cost platform adaptable to diverse material and fluid systems.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in material selection and de-risks formulation development.
- Operational Value: Enhances reproducibility, standardization, and scalability of material screening workflows.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions and capital efficiency by enabling rapid, low-cost evaluation.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of novel materials for further development.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microfluidics, powder handling, and quantitative image analysis.
- Needs basic laboratory infrastructure and access to mobile device imaging and analysis software.
- Demands strict standardization of powder compaction and flow cell preparation for reproducibility.
- Adaptable to various powder types, including polymeric, ceramic, and metallic systems.
- Limited to systems where optical contrast between wet and dry powder is sufficient for imaging.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Introduction
0:38
Preparing the Microfluidic Flow Cell
1:08
Packing the Powder into the Channel
1:55
Preparing the Solvent and the White Light Table
2:39
Starting the Experiment and Analyzing the Data
4:42
Results: Quantitative Representation of the Average Distance of Propagation (Δl) Versus Time (t)
5:21
Conclusion
