Bir Polidimetilsiloksan (PDMS) Koaksiyel Akış Odak Aygıtı Kullanma Çift Emülsiyon Üretimi

Bioengineering

Your institution must subscribe to JoVE's Bioengineering section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 10 minute trial to JoVE!





We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.

If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.

 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Cole, R. H., Tran, T. M., Abate, A. R. Double Emulsion Generation Using a Polydimethylsiloxane (PDMS) Co-axial Flow Focus Device. J. Vis. Exp. (106), e53516, doi:10.3791/53516 (2015).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Introduction

Çift emülsiyonlar nedeniyle, endüstriyel, ilaç potansiyel kullanımı ve biyolojik uygulamalarda 1 bir ara, karışmayan sıvı tabaka ile, bir taşıyıcı faz ayrılır damlacıklarının oluşur ve özellikle ilgi çekicidir. Bazı durumlarda, çift emülsiyonun iç değeri yüksek bileşikleri kapsüllemek yeteneği malzemesi korunması ve kontrollü bir şekilde serbest kalmasını sağlar. Örnek vermek gerekirse, dış taşıyıcı akışkan 2 için uygun değildir çözünürlük koşullar altında kapsüllenebilir. Buna ek olarak, ara-ürün yağ tabakası ilaç, kozmetik, ve besin 3 kapsüllenmesi ve dağıtımı için bir kapsül şablon olarak kullanılabilir. Bunlar alt nanoliter deneylerin büyük bir sayı daha sonra, yürütülen algılanabilir ve (FACS) aleti 4,5 sıralama bir floresan-aktive edilmiş hücre kullanarak kriteri izin için biyolojide çift emülsiyonlar, ayrıca yüksek verimli tarama teknikleri de yararlıdır.

ent "> istenen performans özellikleri ile çift emülsiyonlar tasarımı çift emülsiyon boyutu, kompozisyonu ve tekdüzelik hassas kontrolünü gerektirir. Böyle zar emülsifikasyonu olarak toplu emülsifikasyon süreçleri, sanayide kullanılmasına rağmen, ortaya çıkan emülsiyonlar, son derece polidispers olduğu bir sergileme işlevsel özellikleri 1. çeşitli. damlacık Mikroakiskan alan doğal dikkatle kontrol kompozisyon 6 monodispers emülsiyonlar nesil uygundur. Mikroakışkan çift emülsiyon üretimi odaklanan iki ana stratejiler, sıralı damla yapma ve cam kılcal akışı ile elde edilmiştir. Çift emülsiyonlar can verme süreci, iki aşamalı bir düşüş ile düzlemsel PDMS cihazlar üretilebilir. İlk olarak, sulu bir yağ-içinde-su emülsiyonları, bir yağ-içinde-açılan verme hidrofobik kanal duvarları ile bir cihazın bölgesi. İleri kullanılarak oluşturulur, emülsiyon olabilir akıyordu ya da su içinde yağ için uygun hidrofil duvarlı bir damla yapma bölgeye tekrar enjektedamla yapma 4. Bununla birlikte, pmds hidrofilik yüzey işlemi ek bir üretim aşamasını gerektirmekte ve 7 geçici genellikle. Çift emülsiyonlar oluşturmak için en kontrollü ve tekrarlanabilir bir yöntem eş eksenel akış odaklanarak olduğunu bir tekniktir üç faz içeren bir konsantrik jet monodispers damlacıklar 8 üretmek için küçük bir delikten makaslanmış sayede cam kılcal mikroakışkanları kullanarak öncülük etmiştir. Bu teknik, her fazının akış oranlarının bir fonksiyonu olduğu, çift emülsiyon kesin boyutu ve bileşimi ile, kanal boyutları çok daha küçük damlacıkların üretimine olanak sağlamaktadır. Damlacık ve kanal boyutu ve koruyucu dış kılıf akışı arasındaki büyük fark, kanal duvarlarını temas gereksiz yüzey işleme render gelen damlacıkları engeller. Ancak, bu tür cam cihazları dikkatli montaj ve sızdırmazlık birlikte, konik kılcal ipuçları özel imalat gerektirir. Önceki araştırmacılar 3D yumuşak litho kullanmışgrafisi fizik odaklama akış kullanılarak çift emülsiyonlar oluşturmak için, ancak bu cihazlar çapları> 150 mikron 9,10, genellikle FACS ile sıralanır nesnelerden daha büyük boyutlu kabaca bir sipariş ile emülsiyonlar üretti. Cazip bir alternatif PDMS yumuşak litografi üretim kolaylığı ile odaklama cam kapiller koaksiyel akışının güçlü işlevler ve küçük damlacık nesil içerir.

Bu yazıda 50 mikron emülsiyon ≤ üretmek için odaklama koaksiyel akışını kullanır ve tamamen 3D yumuşak litografi 11 kullanılarak inşa edilmiştir çift emülsiyon jeneratör açıklar. Bizim cihaz çekilmiş bir cam kılcal memesinde emülsiyon oluşumu süreçlerine yaklaştığı küçük kesme kanalı (Şekil 1) ihtiva cihazları imal etmek için bir kapaklı bir yaklaşım kullanır. Daha da önemlisi, bu cihazlar özel yüzey işlemi gerekebilir ve tüm polimer yapı kolay ve tekrarlanabilir üretim sc sağlarÇift cihaz çok sayıda alable. Burada, çift emülsiyon jeneratör tasarımı, imalatı ve test özetlemektedir. Çift emülsiyon üretimi 14 um damlacık çapları kadar sağlam ve tekrarlanabilir olduğu gösterilmektedir. Imalat kolaylığı ile fonksiyonellik bağlama bu cihaz yeni çift emülsiyon uygulamalarının geliştirilmesi için cazip bir seçenek haline getiriyor.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. SU8 Usta Fabrikasyon

  1. AutoCAD yazılımı kullanılarak iki katmanlı imalat için mikroakışkan yapıları tasarım ve 10 mikron çözünürlükte devre kartı film üzerine bir satıcı tarafından basılan tasarımları var. Cihaz tasarımı detayları ekli referans 11 de verilmiştir ve kanal geometrileri, Şekil 1 'de gösterilmiştir. Tabakaların her biri, imalat tabaka 12 özelliklerini düzenlemek yardımcı hizalama işaretleri içermelidir.
  2. Spin kaplayıcı bir ön temizlenmiş 3 inç çaplı silisyum gofret yerleştirin ve aynasının bunu tutturmak için vakum açın. 50 um arası bir tabaka kalınlığına sağlayan 2000 rpm'de 30 saniye daha sonra, 500 rpm'de 20 saniye boyunca gofret ve dönüş merkezinde SU8-3035 1 ml uygulanır.
  3. Gofret çıkarın ve 30 dakika süre ile 135 ° C sıcak plaka üzerinde pişirilir. Gofret sonraki adıma geçmeden önce oda sıcaklığına kadar soğumasını bekleyin.
  4. 1. katman maskesine kaplı gofret (Şekil 2A Açığa
  5. Spin kaplayıcı üzerine gofret yerleştirin ve aynasının bunu tutturmak için vakum açın. 135 um'lik bir kalınlık sağlayan bir ek tabaka ile sonuçlanan, 1375 rpm'de, sonra 30 saniye, 500 rpm'de 20 saniye boyunca gofret ve dönüş merkezinde SU8-2050 1 ml uygulanır.
  6. Bir sonraki aşamaya geçmeden önce, 30 dakika süre ile 135 ° C sıcak plaka üzerinde oda sıcaklığına kadar daha sonra soğuk gofret ve fırında çıkarın.
  7. 1.3 desenli geometri üzerine 2. katman maskesi (Şekil 2B) hizalayın ve 3 dakika boyunca LED nm bir paralel 190 mW, 365 kaplanmış gofret maruz. Maruz kaldıktan sonra, bir sonraki adıma geçmeden önce, 1 dakika süreyle 135 ° C ocak RT sonra serin yerleştirin.
  8. 30 dakika boyunca, propilen glikol monometil eter asetat içinde karıştırılan bir banyosu içinde daldırılması yoluyla maske geliştirir. Gofret yıkayın1 dakika süreyle 135 ° C ocak izopropanol ve fırında. PDMS kalıplama için 100 mm Petri kabındaki geliştirilen usta yerleştirin.

2. PDMS Cihaz İmalatı

  1. Plastik bir kap içinde sertleştirici 5 g silikon baz 50 g birleştirerek 1 PDMS: 10 hazırlayın. Bir karıştırma çubuğu ile donatılmış bir döner aracı ile içeriği karıştırın. Tüm hava kabarcıkları bertaraf edilmiştir, 30 dakika boyunca, ya kadar bir desikatör içinde karışım gaz çıkışına.
  2. Master üzerinde 3 mm kalınlığında vermek ve daha fazla gaz alma için desikatöre geri yerleştirmek için PDMS dökün. Bir kez tüm kabarcıklar kaldırılır, 2 saat süre ile 60 ° C 'de fırında cihazı.
  3. Desenli yüzü yukarı bakacak şekilde temiz bir yüzey üzerinde bir neşter ve yer kullanarak kalıp cihazı kesin. Usta 2 (Şekil 3a) dan master 1 ayırmak için bir jilet ile yarım PDMS kalıp kesin. Usta 1 tarafından basılmış 50 mikron sıvı taşıma geometrisini içeren parçasına, bir 0.7 ile akışkan giriş ve çıkış yumruk5 mm biyopsi yumruk.
  4. Plazma 300 W plazma temizleyici 60 saniye boyunca 1 mbar O 2 plazması cihazları tedavi. Geçici PDMS PDMS bağlama geciktirir ve bir kayganlaştırma maddesi olarak hizmet etmek DI su damla PDMS deliksiz parçasının yüzeyi ıslatılır. Master 2 yüzey üzerinde bir stereo mikroskop, yer Master 1 ile görüntüleme ve mekanik kilit elde edilene kadar, nispeten yüzeyleri kaydırın ederken zaman girintili çerçeveleri ve Şekil 3A arkadaşı çıkıntılı çerçeveler.
  5. 60 ° C'lik bir fırında Cihazı ve su ve yapışmasını tam buharlaşmaya 60 ° C 'de iki gün süre ile birleştirilmiş cihaz (Şekil 3B) fırında.

Reaktiflerin 3. Hazırlık

  1. İç faz damıtılmış su ile 1 ml şırınga doldurun.
  2. 1 wt ile HFE 7500 florlu yağ ile 1 ml şırınga doldurun. Orta faz için% biyo-uyumlu bir yüzey aktifi 13.
  3. 10 wt ile 10 ml şırınga doldurun. % Polietilen1 kadarını ihtiva eden su çözeltisi içinde e glikol (PEG) içerebilir. % Tween 20 ve 1 wt. % Sürekli bir faz için sodyum dodesil sülfat.

4. Sistem Hazırlama

  1. <100 mikro-saniye deklanşör hızları yeteneğine sahip dijital kamera ile birleştiğinde bir ters mikroskop sahnede mikroakışkan çip yerleştirin.
  2. Şırınga pompaları tüm şırınga monte ve 27 G iğne takın. Iğne ~ PE-2 boru 30 cm uzunlukta takın ve uygun cihazda delik delinmiş içine gevşek uçları takın.
  3. Aracının çıkış portuna PE-2 bir 10 cm uzunluğunda yerleştirin ve bir atık toplama kabı diğer ucunu yerleştirin.
  4. Prime boru kesimleri sıvı kadar hızlarda yüksek oranda şırınga pompaları (2000 ul / dakika) çalıştırarak cihaz, giriş kapısı ulaşır.

5. Emülsiyon Üretimi

  1. 50 mm x 50 mm delik ve içeren bir bölgeye mikroskop odaklanınaşağı çıkış kanalı.
  2. Sürekli bir faz için, 250 ul / İç faz için saat, 100 ul / orta aşama için saat ve 700 ul / saat akış hızında çift emülsiyon üretecine akışkanı sevk ve dengeyi 10 dakika beklemek şırınga pompaları ayarlayın.
  3. Sırasıyla 250 ul / saat ve 100 ul / st'de iç ve orta fazın akış oranları muhafaza edin. 1050 ul / saat, dış fazının akış hızını ayarlayın. Çift emülsiyonlar nesil akış koşulları bu seti altında stabilize etmek için 3-5 dakika bekleyin.
  4. Manuel görüntü analizi ile çevrimdışı işleme için 30 Hz video görüntülerinin 5 sn edinin.
  5. Tablo 1 'de verilen bir akış oranı ile 5.3 ve 5.4 tekrarlayın. Iç ve orta fazı akış oranlarının sabit tutulması ve taşıyıcı fazının akış hızı, bir şırınga pompası ayar ayarlayarak değiştirilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Çift emülsiyon jeneratör 3D PDMS Fabrikasyon (Şekil 1A) kullanılarak oluşturulan bir eş eksenel akış odaklama aygıtın oluşur. Geometrisi üç fazlı koaksiyal jet oluşumunun su / yağ / su emülsiyonları, çift (Şekil 1B, Şekil 1C) oluşumuna izin veren, bir kare, x, 50 um menfez 50 um olarak kesilmiş olanak sağlar. İç sulu faz ve orta yağ fazı 10 um kanal boyutları olan bir birleşme kısmında bir araya getirilir x 50 um (Şekil 1D, noktası ", 1"). Ani bir genişleme kanal genişletme ulaşılana kadar dolayı PDMS hidrofobikliğin, florlu yağ sarılarak kanal duvarları ve akışkanlar olarak kanalın ortasına iç faz kalır, sürekli bir jet yolculuk (Şekil 1D, gelin "2" ). Bu konumda, iç iki faz 320 mikron boyunda iltisakından merkezine enjekte edilirSulu taşıyıcı fazının nispeten eş girişine izin verir tion. Üç faz 50 mm x 50 mm deliği zorla (Şekil 1D, gelin "3"), bu sayede taşıyıcı faz makası yüksek debi üniforma damlacıklar ila parçalanır uzun, ince tendril içine iç iki faz ( Şekil 1E).

3D PDMS imalat iki tabakalı taşbaskı ustalar üzerinde kalıp sonra kapaklı konfigürasyonunda iki eşsiz PDMS kalıp bağlanmasını gerektirir. 50 um boyunda katman ücretsiz Çıkıntılı ile birlikte, ana 1 (Şekil 2A) üzerindeki makaslama deliği ile birlikte, iç ve orta akışkan sevk kanalları oluşturmak için kullanılan ve ana karşı çerçeveleri girintilidir. Ek 135 mikron boyunda katman taşıyıcı akışkan ve çıkış kanalları (Şekil 2B) oluşturmak için kullanılır. Çift emülsiyon jeneratör Meclisi t kullanırO gömme ve plazma tedavisi (Şekil 3B) sonra geometrik hizalama için çerçeveler (Şekil 3A) çıkıntılı.

Çift emülsiyon cihazı değişik boyut, monodispers çift emülsiyon oluşumunu göstermek için akış koşulları çeşitli test edildi. Bu deneyler için, iç ve orta fazı akış oranlarının sabit tutulması ve taşıyıcı fazının akış hızı, damlacık oluşturma sırasında kesme kuvveti etki için değiştirildi. Deney koşulları, iç iki fazın toplamı taşıyıcı faz akışı (Q c) oranı ile parametreli (Q toplamı) akar. Q, C / 3 57 Q toplamı yapılan deneyler için damlacık oluşturma görüntüleri, Şekil 4'te gösterilmiştir. İç ve iki faz içeren bir ince uzun bölgenin konveksiyonel edilen damlacıklar haline 50 mm x 50 mm delik ve aralarında içine doğru çıkıntı yapacak görülmektedir alt. benTaşıyıcı faz akışını koymalarına (artan Q c / Q toplamı) iç fazlar küçük damlacıklar üretmek giderek ince bölgelere makaslanmış olan yol açar. Farklı akış hızlarında cihaz tarafından üretilen çift emülsiyonlar 5,2 varyasyonu% ortalama çapı katsayısı gösterir. Q C / S toplamının seçme değerlerinin damlacık çap Histogramlar üretilen damlacıklar (Şekil 5) boyutuna göreceli homojen göstermektedir. Cihaz daha küçük delik genişliği çift emülsiyonlar oluşturmak için bir yetenek gösterir ve artan Q c / Q toplamı (Şekil 6) ile net azalma eğilimi gösterir. En yüksek taşıyıcı faz akışı, test 14 mikron çift emülsiyonlar 50 mm x 50 mm ağzı kullanılarak oluşturulmuştur.

figür 1
Doubl Şekil 1. Geometrie emülsiyon jeneratör. Fabrikasyon cihazın (A) 3D model. (B) iç (gri) giriş gösteren merkez kanalın dikey kesit, orta (kırmızı) ve taşıyıcı (mavi) aşamaları. (C) kare delik giren iç iki faz içeren jet gösteren kesiti. (D) cihazda emülsiyon üretimi üstten görünümü. Kavşakta (1) hidrofobik orta fazın enjeksiyon kaplamak için kanal duvarları neden olur hidrofil PDMS tarafından desteklenir. Kavşakta (2) bir kanal genişler ve iç iki fazın bir jet noktası fizik neden damlacık oluşumu sürekli sıvı akışının yüksek oranda ile açıklık (3) içine kırılır. (E) cihazda çift emülsiyon üretimi bir mikroskopta görüntü. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. </ p>

Şekil 2,
Ustaların 2. Litografik üretimini Şekil. (A) 50 um özellikleri hazırlanması için kullanılan maske. Master 1 akışkan koylar, iç / orta faz kavşak, emülsiyon üretimi delik ve uyum için bir gömme dip kalıp kullanılır. Master 2 hizalama için kullanılan yükseltilmiş sırt içerir. (B) 135 um özellikleri hazırlanması için kullanılan maske. Ustalar, taşıyıcı sıvı yönlendirme kanalları ve çıkış kanalı ihtiva ayna görüntüleri vardır. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 3,
PDMS cihazın Şekil 3. Meclisi. ( (B) Montajlı, özellikleri optimum uyum sağlamak için kilit çerçeveleri. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 4,
Farklı akış hızlarında üretilen çift emülsiyonlar 4. Görüntüleri Şekil. Dış fazın akış oranı, her resmin solunda verilir Q c / Q toplamı, değiştirmek için değiştirilmiştir. Delikten makaslanmış olan iç sıvıların jet giderek küçük damlacıklar oluştururken, Q c / Q toplamı daraltır artırılması. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.


Çift emülsiyon damlacıklarının Şekil 5. Histogramlar farklı akış hızlarında boyutları. Akış koşulları kümesi verilen üretilen emülsiyon damlacıklarının çapı varyasyon ortalama katsayısı% 5.2 olduğunu. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 6,
Normalize debisi parametresi karşı Şekil 6. Damlacık çapı. Sürekli fazın akış hızı ayarlanması% 30 delik çapı -100% olan çift emülsiyonlar üretilmesini sağlar. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. Q i [ul / saat] Q m [ul / saat] Q toplamı [ul / saat] Q c [ul / saat] Q, C- / Q toplamı 100 250 350 1050 3 100 250 350 2100 6 100 250 350 3850 11 100 250 350 5950 17 100 250 350 8050 23 100 250 350 10150 29 100 250 350 11900 34 100 250 350 17150 49 100 250 350 19950 57

Deneyler için kullanılan Tablo 1. Akış hızı parametreleri. İç faz ve orta fazlı akış hızları (Q i Q m) sabit bir kombine debisi (Q toplamı) vererek, sürekli tutulur. Taşıyıcı fazı akış oranı (Qc) farklı çaplarda iki emülsiyonları üretmek için değiştirilir. Oranı Q c / Q toplamı deneysel koşullar açıklayan başlıca boyutsuz parametredir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Burada anlatılan çift emülsiyon üreten geometri cam kılcal cihazlarının 8 fiziğini taklit için tasarlanmıştır. Bunlarda, hizalanmış silindirik cam kılcal kısımların düzgün çift emülsiyon damlacıkları haline kesilmiş olan bir üç fazlı koaksiyal püskürmesi oluşturmak için kullanılır. Bizim 3D PDMS cihazın işlevi toplam yüksekliği 320 mm olan taşıyıcı faz kanallarını 50 mikron boyunda imalat ile oluşturulan küçük özellikler merkez hizalama bağlıdır. Maskeleri doğru hizada değilse 50 mikron boyunda geometri ile ilgili adım 1.7 2. katman maskesi ile desenli uzun özelliklerini misaligning için önemli bir potansiyel vardır. Tam hizalama fotoğraf desenlendirme sırasında birlikte bulunduğu için maskeler bu tür konsantrik daireler olarak hizalama işaretlerini, tasarlayarak destekli edilebilir. Cihazın iki PDMS yarım plazma yapıştırma son cihazın önemli bir yanlış hizalama yol ikinci bir süreçtir. Plazma yapıştırmaAşama 2.4 biz bağ geciktirir ve Şekil 3A'da gösterilen hizalama çerçevesi kilitlemek için izin verilmesi, böylece manipülasyon DI su ile bir aygıt yüzeyinin ıslanmasını tarif nedenle PDMS PDMS genellikle anlık. Bu yeterli ıslanma olmadan teşebbüs edilirse, PDMS yüzeyler düzgün hizaya gelmeden önce bağı Tersinmezlik olacak ve cihaz atılmalıdır ve yeni PDMS kalıplar yaptı.

Çift emülsiyon cihazı fabrikasyon teknikleri o kurşun üniform hidrofobik yüzey özellikleri yararlanmak için tasarlanmıştır. Ancak, protokolde açıklanan parametrelerin dışında çalışması gereken akışkan süreçlerin bazı anlamayı gerektirir. İç ve orta fazın bir bağlantı (Şekil 1D, noktası ", 1"), iç faz ve orta fazın düşük akım, nispeten yüksek bir akış hidrofobik orta fazlı kanal duvarları kaplanması ile iki fazlı bir püskürtülmesi. EğerOrta faz orantılı akış deliğinin (Şekil 1D damla oluşumu için tutarlı bir üç fazlı bir püskürtü oluşturmak için yeteneği noktası "3" ortadan kaldırarak, kesikli bir su-içinde-yağ damlacıklarının oluşumu oluşmaya başlar artar ). Kanal genişleme sonra (Şekil 1D, gelin "2"), taşıyıcı faz akışının önemli miktarda orta faz ve hidrofobik kanal duvarları arasında geometrik ayrımı yaratmak için gereklidir. Taşıyıcı faz akışındaki azalma sonunda hidrofobik ıslatma cihazı duvarların orta faza yol açacaktır. Taşıyıcı faz akışında önemli azalmalar dolayısıyla radikal çift emülsiyon damlacık oluşumu fizik değiştirerek, uzun, ince bir filament içine iç evrelerini kesme yetersiz akış koşulları yaratabilir.

Dahili sonra, bu cihaz, ticari FACS ayıklama kullanılarak 50 um, uygun bir boyutu 14 ila iki emülsiyonları üretmek için tasarlanmıştırenstrümanlar. Bu büyüklük aralığı dışında çift emülsiyonlar istenirse, delik boyutları Burada kullanılan 50 mm x 50 mm boyutu ölçekli gerekir. Cihaz düzgün hidrofobik yüzey özelliklerine sahip, su / yağ / su çift emülsiyonlar üretmek için tasarlanmış olduğundan cihaz düzgün hidrofilik hale getirmek için uygulanan bir yüzey işleme vardı sürece, yağ / su / yağ çift emülsiyonlar oluşturulan olamaz.

Bu çalışma su / yağ / su çift emülsiyon sağlam oluşturabilen PDMS cihaz imal kolay gösteriyor. Önceki araştırmacılar 3D litografi 14,15 kullanılarak oluşturulan cihazlarda çift emülsiyon oluşumunu rapor olmasına rağmen, onların cihazlarda oluşan çift emülsiyonlar um 100'ler ölçüldü çapları vardı. Burada bildirilen cihaz memeli hücrelerine benzer ve FA göre sıralama için uygun hacimleri sağlayan çift emülsiyonlarm bu daha küçük büyüklükte bir düzen üreten uygundurCS.

Bu sonuçlar aynı zamanda cam cihazları imalatı, cam kılcal mikroakışkanları kullanılarak elde edilebilmesine rağmen zahmetli ve cihaz başına adımlar eller birçok gerektirir. Bizim bütün PDMS cihaz için, fabrikasyon büyük ölçüde kalıplama, yapıştırma ve pişirme PDMS plaka, çok sayıda karşı ölçekli, basit, tekrarlanabilir ve kolay süreçlerden oluşur.

Bir lithographically fabrikasyon cihazın yarar gösterilmiştir odaklama koaksiyel akışını kullanarak çift emülsiyonlar oluşturmak için. Biz basit imalat ve bu çifte emülsiyon jeneratör tasarımı sağlam işlevselliği, bilimsel ve endüstriyel uygulamalar için adaptasyon gitmelidir umuyoruz. Daha önce kılcal cam Mikroakiskan çalışmak için gerekli özel becerilere tarafından engelledi Müfettişler PDMS yumuşak litografi, şimdi ortak bir laboratuar tekniği kullanılarak daha rahat olmalıdır. Bundan başka, elde edilebilir, küçük damlacık boyutları performan- için uygundurm hücresi ve damlacıklar biyolojik analizler ve miktar ve kullanım FACS sıralama. Endüstriyel uygulamalar için, zaten cihazların bu tür diziler halinde imal ve tek cihazlara kıyasla büyüklükleri siparişleri artması çift emülsiyon üretim oranlarını sağlayan 10 paralelleştirilmiş edilebileceği gösterilmiştir. Buna ek olarak, yetenek müdahalesi olmadan uzun süreler için çalıştırmak amacıyla cihazlar koşutlama zaman kritik kirlenme ve tıkanma dayanıklı cihaz, yapmalıdır büyük koaksiyel akış odaklanan kanallarda küçük çift kişilik emülsiyonlar oluşturmak için.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

Bu çalışma Sayısal Biosciences için California Institute (QB3), Rogers Aile Vakfı, Cephe Biyomedikal Araştırma, BASF'den bir hibe için UCSF / Sandler Vakfı Programı Bridging Gap Ödülü ve NSF aracılığıyla bir Araştırma Ödülü ile desteklenmiştir Fakülte Erken Kariyer Gelişimi (KARİYER) Programı (DBI-1253293).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Photomasks CadArt Servcies
3" silicon wafers, P type, virgin test grade University Wafers 447
SU-8 3035 Microchem Y311074
SU-8 2050 Microchem Y111072
Sylgard 184 silicone elastomer kit Krayden 4019862
1 ml syringes BD 309628
10 ml syringes BD 309604
27 gaugue needles BD 305109
PE 2 polyethylene tubing Scientific Commodities, Inc. B31695-PE/2
Novec 7500 Fisher Scientific 98-0212-2928-5 Commonly knowns as HFE 7500
Biocompatable surfactant Ran Biotechnologies 008-FluoroSurfactant
35,000 MW PEG Sigma Aldrich 1546660
Tween 20 Sigma Aldrich P1369
Sodium dodecyl sulfate  Sigma Aldrich L3771

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Van Der Graaf, S., Schroën, C. G. P. H., Boom, R. M. Preparation of double emulsions by membrane emulsification - A review. J. Membrane Sci. 251, (1-2), 7-15 (2005).
  2. Laugel, C., Baillet, A. P., Youenang Piemi, M., Marty, J., Ferrier, D. Oil-water-oil multiple emulsions for prolonged delivery of hydrocortisone after topical application: comparison with simple emulsions. Int. J. Pharm. 160, (1), 109-117 (1998).
  3. Kim, S. H., Kim, J. W., Cho, J. C., Weitz, D. A. Double-emulsion drops with ultra-thin shells for capsule templates. Lab Chip. 11, (18), 3162-3166 (2011).
  4. Lim, S. W., Abate, A. R. Ultrahigh-throughput sorting of microfluidic drops with flow cytometry. Lab Chip. 13, (23), 4563-4572 (2013).
  5. Bernath, K., Hai, M., Mastrobattista, E., Griffiths, A. D., Magdassi, S., Tawfik, D. S. In vitro compartmentalization by double emulsions: sorting and gene enrichment by fluorescence activated cell sorting. Anal. Biochem. 325, (1), 151-157 (2004).
  6. Seemann, R., Brinkmann, M., Pfohl, T., Herminghaus, S. Droplet based microfluidics. Rep. Prog. Phys. 75, (1), 016601 (2012).
  7. Bauer, W. A. C., Fischlechner, M., Abell, C., Huck, W. T. S. Hydrophilic PDMS microchannels for high-throughput formation of oil-in-water microdroplets and water-in-oil-in-water double emulsions. Lab Chip. 10, (14), 1814-1819 (2010).
  8. Utada, A. S., Lorenceau, E., Link, D. R., Kaplan, P. D., Stone, H. A., Weitz, D. A. Monodisperse double emulsions generated from a microcapillary device. Science. 308, (5721), 537-541 (2005).
  9. Chang, F. C., Su, Y. C. Controlled double emulsification utilizing 3D PDMS microchannels. J. Micromech. Microeng. 18, (6), 065018 (2008).
  10. Romanowsky, M. B., Abate, A. R., Rotem, A., Holtze, C., Weitz, D. A. High throughput production of single core double emulsions in a parallelized microfluidic device. Lab Chip. 12, (4), 802-807 (2012).
  11. Tran, T. M., Cater, S., Abate, A. R. Coaxial flow focusing in poly(dimethylsiloxane) microfluidic devices. Biomicrofluidics. 8, (1), 016502 (2014).
  12. Lithography. Available from: https://www.memsnet.org/mems/processes/lithography.html (2015).
  13. O'Donovan, B., Eastburn, D. J., Abate, A. R. Electrode-free picoinjection of microfluidic drops. Lab Chip. 12, (20), 4029-4032 (2012).
  14. Chang, F. C., Lin, H. H., Su, Y. C. Controlled W/O/W double emulsification in 3-D PDMS micro-channels. 3rd IEEE Int. Conf. Nano/Micro Eng. Mol. Syst. NEMS, 792-795 (2008).
  15. Romanowsky, M. B., Abate, A. R., Rotem, A., Holtze, C., Weitz, D. A. High throughput production of single core double emulsions in a parallelized microfluidic device. Lab Chip. 12, (4), 802 (2012).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics