Dubbele Emulsion Generation Met een Polydimethylsiloxaan (PDMS) Co-axiale Flow Focus Device

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

Dubbele emulsies bestaan ​​uit druppels gescheiden van een dragerfase met een tussenliggende, niet mengbare vloeistoflaag en zijn van bijzonder belang vanwege hun potentiële toepassingen in industriële, farmaceutische en biologische toepassingen 1. In sommige gevallen, het vermogen om hoogwaardige verbindingen in te kapselen in de kern van een dubbele emulsie stelt te beschermen materiaal en vrijgegeven op een gecontroleerde manier. Bijvoorbeeld kunnen geneesmiddelen worden ingekapseld onder oplosbaarheid omstandigheden niet geschikt voor de uitwendige dragerfluïdum 2. Bovendien kan de tussenlaag olielaag worden gebruikt als een capsule sjabloon voor het inkapselen en de aflevering van geneesmiddelen, cosmetica en voedingsmiddelen 3. In de biologie, dubbele emulsies zijn ook bruikbaar in high throughput screening, omdat ze toestaan ​​dat een groot aantal sub-nanoliter experimenten uit te voeren, daarna gedetecteerd en gesorteerd met behulp van een fluorescentie-geactiveerde celsortering (FACS) instrument 4,5.

ent "> Het ontwerp van de dubbele emulsies met de gewenste prestatiekenmerken vereist de nauwkeurige controle van de dubbele emulsie omvang, de samenstelling en uniformiteit. Hoewel bulk emulgatie procedures, zoals membraan emulgeren, worden gebruikt in de industrie, de resulterende emulsies zeer polydisperse, vertoont een uiteenlopende functionele eigenschappen 1. Het gebied van druppel microfluïdische is die passen het genereren van monodisperse emulsies met zorgvuldig gecontroleerde samenstelling 6. microfluïdische dubbele emulsie generatie is bereikt met twee hoofdstrategieën, opeenvolgende daling maken en glazen capillaire stroming gericht. Double emulsies gegenereerd in vlakke PDMS inrichtingen via een tweestaps druppel vormingsproces. Eerst waterig-in-olie emulsies gemaakt met een water-in-olie-druppel waardoor gebied van een apparaat met hydrofobe kanaalwanden. Vervolgens kan de emulsie stroomde of opnieuw geïnjecteerd in een druppel die regio met hydrofiele muren geschikt voor olie in waterdrop-maken 4. Echter, hydrofiele oppervlaktebehandeling van PMDS vereist een extra fabricagestap en vaak tijdelijk 7. De meest controleerbare en reproduceerbare werkwijze dubbele emulsies is door co-axiale scherpstellen, een techniek pionier behulp glascapillair microfluïdische, waarbij een concentrische straal die de drie fasen wordt afgeschoven door een kleine opening om monodisperse druppels 8 te produceren. Deze techniek maakt de productie van druppeltjes veel kleiner dan de afmetingen kanaal, waarbij de exacte omvang en samenstelling van de dubbele emulsie een functie is van het debiet van elke fase. Het grote verschil tussen de druppel en kanaal grootte en de beschermende buitenmantel stroom voorkomt druppeltjes in contact komen het kanaal muren, waardoor oppervlaktebehandeling overbodig. Echter, zoals glas apparaten vereisen aangepaste fabricage van taps toelopende capillaire tips, samen met een zorgvuldige montage en afdichting. Vorige onderzoekers hebben 3D zachte litho gebruiktgraphy dubbele emulsies gebruikt stroming gericht natuurkunde genereren, maar deze apparaten geproduceerd emulsies met een diameter> 150 um 9,10, ruwweg een orde van grootte groter dan objecten kenmerkend gesorteerd met FACS. Een aantrekkelijk alternatief zou het robuuste functionaliteit en kleine druppel generatie glazen capillaire stroming coaxiaal gericht met het gemak van vervaardiging van PDMS zachte lithografie bevatten.

In dit artikel beschrijven we een dubbele emulsie generator die gebruik maakt van co-axiale richten voor de productie van ≤ 50 micrometer emulsies en is gebouwd volledig met behulp van 3D zachte lithografie 11. De inrichting gebruikt een clamshell benadering apparaten die een kleine afschuiving kanaal (figuur 1) aan de emulsievorming processen benaderen in een getrokken glazen capillair mondstuk fabriceren. Wat nog belangrijker is, deze apparaten vereisen geen specifieke oppervlaktebehandeling en de alle polymeer constructie biedt eenvoudige en herhaalbare fabricage scalable een groot aantal dubbele apparaten. Hier schetsen we het ontwerp, de fabricage en het testen van de dubbele emulsie generator. Dubbele emulsie generatie weergegeven robuust en herhaalbaar beneden naar druppel diameter van 14 urn te zijn. De koppeling van de functionaliteit met gemak van fabricage maakt dit apparaat een aantrekkelijke optie voor de ontwikkeling van nieuwe dubbele emulsie toepassingen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. SU8 Master Fabrication

  1. Het ontwerp van de microfluïdische structuren voor twee lagen fabricage met behulp van AutoCAD-software en hebben de ontwerpen gedrukt door een verkoper op printplaat film met 10 micrometer resolutie. De details van inrichting ontwerp worden gegeven in een aangrenzende referentie 11 en het kanaal geometrieën zijn weergegeven in figuur 1. De lagen moeten bevatten uitrichtkenmerken om legeren features uit elke fabricage laag 12.
  2. Plaats een pre-gereinigd 3 inch diameter silicium wafer op een spin coater en zet de stofzuiger om het aan te brengen op de boorkop. Breng 1 ml SU8-3035 in het midden van de wafel en centrifugeren gedurende 20 sec bij 500 rpm, daarna 30 sec bij 2000 rpm, die een dikte van 50 urn.
  3. Verwijder de wafer en bakken op 135 ° C gedurende 30 min kookplaat. Laat de wafer afkoelen tot kamertemperatuur alvorens naar de volgende stap.
  4. Expose de gecoate wafer naar de 1 e laag masker (figuur 2A
  5. Plaats de wafer op de spin coater en zet de stofzuiger om het aan te brengen op de boorkop. Breng 1 ml SU8-2050 in het midden van de wafel en centrifugeren gedurende 20 sec bij 500 rpm, daarna 30 sec bij 1375 rpm, wat resulteert in een laag die een extra dikte van 135 urn geeft.
  6. Verwijder de wafer en bakken op 135 ° C kookplaat gedurende 30 minuten, daarna afkoelen tot kamertemperatuur voordat u naar de volgende stap.
  7. Lijn de 2 e laag masker (figuur 2B) op de geometrie patroon in 1.3 en de gecoate wafer bloot te stellen aan een gecollimeerde 190 mW, 365 nm LED voor 3 min. Na blootstelling, te plaatsen op een 135 ° C kookplaat gedurende 1 minuut, daarna afkoelen tot kamertemperatuur alvorens tot de volgende stap.
  8. Ontwikkeling van de maskers door onderdompeling in een geroerd bad van propyleenglycolmonomethylether acetaat gedurende 30 min. Was de waferin isopropanol en bakken op 135 ° C gedurende 1 min kookplaat. Plaats de ontwikkelde meester in een 100 mm petrischaal voor PDMS vormen.

2. PDMS Device Fabrication

  1. Bereid 10: 1 PDMS door het combineren van 50 g silicone basis met 5 g hardingsmiddel in een kunststof beker. De inhoud met een draaiend gereedschap uitgerust met een roerstokje. Ontgas het mengsel in een exsiccator gedurende 30 minuten of totdat alle luchtbellen worden verwijderd.
  2. Giet de PDMS tot een dikte van 3 mm over de meester te geven en plaats terug in de exsiccator voor verdere ontgassen. Zodra alle luchtbellen worden verwijderd bak de inrichting bij 60 ° C gedurende 2 uur.
  3. Snijd het apparaat uit de mal met behulp van een scalpel en leg ze op een schone ondergrond met het patroon omhoog. Snijd de PDMS mal in de helft met een scheermesje om Master 1 scheiden van Master 2 (Figuur 3a). Op het stuk met de 50 pm fluid handling geometrie ingeprent door Master 1, punch de vloeibare in- en uitlaten met een 0,75 mm biopsie punch.
  4. Plasma behandeling van de apparaten op 1 mbar O 2 plasma gedurende 60 seconden in een 300 W plasma schoner. Nat het oppervlak van de ongeperforeerde stuk PDMS met een druppel DI water om tijdelijk vertragen PDMS PDMS-bonding en dienen als een smeermiddel. Tijdens het bekijken via een stereo-microscoop, plaats Master 1 op Master 2 oppervlak en schuif de oppervlakken relatief tot een mechanische vergrendeling wordt bereikt wanneer de verzonken frames en uitstekende frames in figuur 3A mate.
  5. Plaats het apparaat in een 60 ° C oven en bak de samengestelde inrichting (figuur 3B) gedurende twee dagen bij 60 ° C om het water en volledige binding verdampen.

3. Bereiding van reagentia

  1. Vul 1 ml spuit met gedestilleerd water voor de innerlijke fase.
  2. Vul 1 ml spuit met HFE 7500 gefluoreerd olie met 1 gew. % Biocompatibel oppervlakteactieve oppervlakteactieve 13 voor de middelste fase.
  3. Vul 10 ml spuit met 10 gew. % Polyethyleene glycol (PEG) in water bevattende 1 gew. % Tween 20 en 1 gew. % Natriumdodecylsulfaat voor de continue fase.

4. Systeem Voorbereiding

  1. Plaats de microfluïdische chip op het podium van een omgekeerde microscoop in combinatie met een digitale camera die van <100 psec sluitersnelheid.
  2. Monteer alle spuiten op spuitpompen en bevestig 27 G naalden. Hechten ~ 30 cm lengte van de PE-2 slangen op de naalden en steek de losse eindjes in de daarvoor bestemde gaten in het apparaat.
  3. Plaats een 10 cm lengte van de PE-2 in de uitgang poort van het apparaat en plaats het andere uiteinde in een verzameling afvalcontainer.
  4. Vul het apparaat door uitvoering van de spuitpompen bij hoge snelheden (2000 pl / min) tot de vloeistof in de buissegmenten bereikt de inlaatpoorten van de inrichting.

5. Emulsion Generation

  1. Focus de microscoop op een gebied dat de 50 um x 50 urn opening en het bevatdownstream exit kanaal.
  2. Stel de spuitpompen om vloeistof te leveren aan een dubbele emulsie generator stroomsnelheden van 250 pl / uur gedurende de binnenfase, 100 ul / uur gedurende de middenfase, en 700 ul / uur voor de continue fase en wacht 10 minuten evenwichtstoestand.
  3. Handhaaf de stroomsnelheden van de binnenste en middelste fasen bij 250 pl / uur en 100 ul / uur, respectievelijk. Stel het debiet van de uitwendige fase bij 1050 ul / uur. Wacht 3-5 min voor de dubbele emulsies generatie te stabiliseren in het kader van deze set van stroom omstandigheden.
  4. Verwerven 5 sec van videobeelden bij 30 Hz voor offline verwerking via handmatige beeldanalyse.
  5. Herhaal 5,3 en 5,4 met de stroomsnelheden in tabel 1. De binnen- en middenfase debiet constant gehouden en de dragerfase stroomsnelheid wordt gevarieerd door het instellen van de injectiepomp.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De dubbele emulsie generator bestaat uit een co-axiale focusseerinrichting gemaakt met behulp van 3D-PDMS fabricage (Figuur 1A). De geometrie maakt dat de vorming van een driefasig coaxiaal jet wordt afgeschoven in een vierkant, 50 um x 50 urn openingen, waardoor de vorming van water / olie / water emulsies double (figuur 1B, figuur 1C). De inwendige waterige fase en de oliefase middelste samengebracht bij een verbinding met kanaalafmetingen van 10 pm x 50 pm (figuur 1D, punt "1"). Vanwege de hydrofobiciteit van PDMS, de gefluorideerde olie hugs de kanaalwanden en de binnenste fase blijft in het midden van het kanaal als de vloeistoffen reizen in een continue jet, tot een plotselinge expansie kanaaluitbreiding is bereikt (figuur 1D, punt "2" ). Op deze plaats worden de binnenste twee fasen geïnjecteerd in het midden van een 320 um lang junctie dat de relatief concentrische invoering van de waterige dragerfase maakt. De drie fasen worden gedwongen in een 50 urn x 50 urn opening (figuur 1D, punt "3"), waarbij de hoge stroomsnelheid van de dragerfase schaar de binnenste twee fasen in een lange, dunne rank die ontleedt van uniforme druppeltjes ( Figuur 1E).

De 3D PDMS fabricage vereist de koppeling van twee unieke PDMS mallen in een clamshell configuratie na het vormen van twee lagen lithografische meesters. Een 50 um lang laag wordt gebruikt voor de binnenste en middelste vloeistofbehandeling kanalen vormen, samen met de afschuiving opening op Master 1 (Figuur 2A), samen met een gratis vooruitstekende en verzonken frames aan tegenover meester. Een extra 135 um lang laag wordt gebruikt om het dragerfluïdum en uitlaatkanalen (figuur 2B) te creëren. Vergadering van de dubbele emulsie generator gebruikt tHij inbouw en uitstekende frames (figuur 3A) voor geometrische uitlijning na plasmabehandeling (Figuur 3B).

De dubbele emulsie inrichting werd getest op verschillende stroomomstandigheden de vorming van uiteenlopende grootte, monodisperse dubbele emulsies te tonen. Voor deze experimenten werden de binnenste en middenfase debiet constant gehouden en de dragerfase stroomsnelheid werd aangepast om de afschuifkracht beïnvloeden tijdens droplet generation. Experimentele omstandigheden worden geparametriseerd door de verhouding van de drager fasestroom (Q c) tot de som van de binnenste twee fasen stromen (Q sum). Beelden van droplet generation voor experimenten uitgevoerd met Q c / Q bedrag vanaf 3 tot 57 zijn weergegeven in figuur 4. Een langwerpig gebied dat de binnenste twee fasen waargenomen uitsteken in de 50 urn x 50 urn opening en breekt in druppels die stralingswarmte stroomafwaarts. ikncreasing de stroom van de drager fase (toenemende Q c / Q sum) leidt tot de binnenste fase wordt afgeschoven in steeds dunnere gebieden die kleinere druppeltjes. Dubbele emulsies geproduceerd door de inrichting bij verschillende stroomsnelheden tonen een gemiddelde diameter variatiecoëfficiënt van 5,2%. Histogrammen van druppeldiameters voor bepaalde waarden van Q c / Q som tonen ook de relatieve uniformiteit in de grootte van de druppels verkregen (figuur 5). De inrichting toont een mogelijkheid om dubbele emulsies significant kleiner de opening breedte, en laat een duidelijk dalende trend bij verhoogde Q c / Q sum (figuur 6). Bij de hoogste geteste carrier fasestroom, 14 urn dubbele emulsies werden gevormd met de 50 urn x 50 urn opening.

Figuur 1
Figuur 1. Geometrie van de double emulsie generator. (A) 3D-model van de vervaardigde inrichting. (B) Verticale doorsnede van het centrale kanaal toont invoering van de binnenste (grijs), midden (rood) en meenemer (blauw) fasen. (C) Doorsnede geeft de straal met de binnenste twee fasen die in de vierkante opening. (D) Bovenaanzicht emulsie generatie in de inrichting. Bij knooppunt (1) de injectie van het hydrofobe middenfase wordt bevorderd door de hydrofiele PDMS, die de kanaalwanden veroorzaakt coat. Bij knooppunt (2) de zender uit en een straal van de binnenste twee fasen wordt afgeschoven in de opening (3) van het hogere debiet van de continue vloeistof naar een punt waar de fysische oorzaak druppelvorming. Een microscoop beeld van dubbele emulsie generatie in het apparaat (E). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. </ p>

Figuur 2
Figuur 2. lithografische productie van de meesters. (A) Het masker gebruikt voor de bereiding van 50 urn functies. Master 1 wordt gebruikt om de vloeibare inlaten, het binnenste / middenfase knooppunt de emulsie generatie opening en een verzonken trog voor aanpassing vormen. Master 2 bevat een verhoogde rand voor uitlijning. (B) Het masker gebruikt voor de bereiding van 135 urn functies. De meesters zijn spiegelbeelden dat de vervoerder vloeistof routing kanalen en de afrit kanaal bevatten. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 3
Figuur 3. Vergadering van de PDMS apparaat. ( (B) gemonteerd, de frames interlock om een optimale afstemming van functies. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 4
Figuur 4. Beelden van de gegenereerde dubbele emulsies bij verschillende debieten. De stroomsnelheid van de buitenste wisselt Q c / Q som, die wordt gegeven aan de linkerkant van elk beeld veranderen. Het verhogen van Q c / Q som versmalt de straal van de binnenste vloeistoffen door de opening wordt geschoren, waardoor steeds meer kleine druppeltjes. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.


Figuur 5. Histogrammen dubbele emulsiedruppeltjes maten bij verschillende debieten. De gemiddelde coëfficiënt van variatie van de diameter van emulsiedruppeltjes geproduceerd in een bepaalde set van stroom condities is 5,2%. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 6
Figuur 6. Druppel diameter versus genormaliseerde debiet parameter. Het aanpassen van het debiet van de continue fase maakt de productie van de dubbele emulsies die 30% -100% van de opening diameter. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Qi [gl / hr] Q m [gl / hr] Q som [ul / h] Q c [gl / hr] Q c / Q sum 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 10.150 29 100 250 350 11.900 34 100 250 350 17.150 49 100 250 350 19.950 57

Tabel 1. een doorstroomsnelheid van parameters die worden gebruikt voor de experimenten. De binnenste fase en middenfase debiet (Q i, Q m) worden constant gehouden, waardoor een constante gecombineerde debiet (Q sum). De vervoerder fase debiet (QC) is gevarieerd om dubbele emulsies met verschillende diameters te produceren. De verhouding Q c / Q som is de belangrijkste parameter nondimensional beschreven proefomstandigheden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

De dubbele emulsie genererende geometrie beschreven is ontworpen om de fysica van glazen capillaire inrichtingen 8 nabootsen. In deze, zijn afgestemd cilindrische glazen capillairen gebruikt om een ​​driefase coaxiale jet die wordt geschoren in uniform dubbele emulsiedruppeltjes creëren. De functie van onze 3D PDMS inrichting afhankelijk van de centrale lijn van kleine elementen gevormd met 50 micrometer lang fabricage met draaggolffase kanalen die 320 urn totale hoogte. Er is een significant potentieel om misaligning de langere kenmerken patroon van de 2e laag masker in stap 1,7 ten opzichte van de 50 pm grote geometrie als maskers niet nauwkeurig uitgelijnd. Goede afstemming kan worden geholpen door het ontwerpen uitlijnmarkeringen, zoals concentrische cirkels in maskers om samen worden geplaatst tijdens de foto patroonvorming. De plasma hechting van de twee PDMS helften van de inrichting een tweede proces dat kan leiden tot aanzienlijke afwijkingen van de uiteindelijke inrichting. Plasma bondingPDMS tot PDMS doorgaans onmiddellijk, zodat in stap 2,4 beschrijven we de bevochtiging van een inrichting oppervlak met DI water om binding te vertragen en laten manipuleren zodat de uitlijning frames figuur 3A kan worden toegestaan ​​te vergrendelen. Als dit wordt geprobeerd zonder voldoende bevochtiging, zal het PDMS oppervlakken bond onomkeerbaarheid alvorens het in goede afstemming, en het apparaat moet worden afgevoerd en nieuwe PDMS mallen gemaakt.

De dubbele emulsie apparaat is ontworpen om te profiteren van de fabricagetechnieken die die leiden tot uniforme hydrofobe oppervlakte-eigenschappen. Echter, gebruik buiten de in het protocol beschreven parameters vereist enige kennis van de benodigde vloeibare processen. Een de kruising van de binnenste en middelste fasen (figuur 1D, punt "1"), een relatief hoge stroom van de binnenste fase en lage stroom van de middenfase maak een tweefasensysteem straal, de hydrofobe middenfase bekleden van de kanaalwanden. Alshet proportionele debiet van de middenfase wordt verhoogd, de vorming van discrete water-in-olie druppeltjes gaan optreden, waardoor het vermogen om een coherent driefasige jet voor druppelvorming in de opening (figuur 1D vormen point "3" ). Nadat het kanaal expansie (figuur 1D, punt "2"), een aanzienlijke hoeveelheid drager fasestroom nodig om geometrische scheiding tussen de middenfase en hydrofobe kanaalwanden maken. Verlagingen van carrier fase stroom zal uiteindelijk leiden tot het midden fase bevochtiging het hydrofobe apparaat muren. Aanzienlijke verlagingen van de drager fasestroom kan stroomomstandigheden die volstaat om de inwendige fase te schuiven in een lange, dunne filamenten te creëren, waardoor drastisch veranderen van de fysica van de dubbele emulsie druppelvorming.

Ooit gebouwd, is dit apparaat bedoeld om dubbele emulsies van 14 te produceren tot 50 micrometer, een handige grootte voor het sorteren van het gebruik van commerciële FACSinstrumenten. Als dubbele emulsies buiten deze omvang zijn gewenst, moet de opening afmetingen worden geschaald van de 50 micrometer x 50 micrometer groot hier gebruikt. Omdat het apparaat is ontworpen om water / olie / water dubbele emulsies te produceren met een uniforme hydrofobe oppervlakte-eigenschappen, kan de olie / water / olie dubbele emulsies niet gemaakt, tenzij er een oppervlaktebehandeling toegepast op het apparaat gelijkmatig hydrofiel te maken.

Dit werk toont een eenvoudig te PDMS apparaat staat de robuuste vorming van water / olie / water dubbele emulsies te fabriceren. Hoewel eerdere onderzoekers de vorming van de dubbele emulsies in apparaten gemaakt met behulp van 3D-lithografie 14,15 hebben gemeld, de dubbele emulsies gevormd in hun apparaten hadden diameters die werden gemeten in 100s van micrometer. De hier gerapporteerde inrichting is geschikt om dubbelstrengs emulsies een orde van grootte kleiner dan deze, waardoor volumes Soortgelijke zoogdiercellen en geschikt voor het sorteren van FACS.

Hoewel deze resultaten kunnen ook worden verkregen met behulp van glazen capillaire microfluidics, fabriceren glazen apparaten is bewerkelijk en vereist veel hands-on stappen per apparaat. Voor onze all PDMS inrichting fabricage grotendeels uit molding, lijmen en bakken PDMS platen, processen eenvoudig, herhaalbaar en eenvoudig schalen naar grote aantallen.

Het nut van een lithografisch apparaat vervaardigde dubbele emulsies via co-axiaal gericht is aangetoond genereren. We hopen dat de eenvoudige fabricage en robuuste functionaliteit van deze dubbele emulsie generator ontwerp moet leiden tot de aanpassing ervan voor wetenschappelijke en industriële toepassingen. Onderzoekers eerder afgeschrikt door de gespecialiseerde vaardigheden die nodig zijn om te werken in een glazen capillair microfluidics, zou meer comfortabel met behulp van PDMS zachte lithografie, nu een gemeenschappelijke laboratoriumtechniek. Bovendien is de kleine druppels die kunnen worden geproduceerd is zeer geschikt voor Perform cel en biologische assays in druppeltjes, en kwantificering en sorteren met behulp van FACS. Voor industriële toepassingen is reeds aangetoond dat deze typen inrichtingen kunnen worden vervaardigd in array en geparalleliseerd 10, zodat dubbele emulsie generatie tarieven toenemen met orden van grootten vergeleken met individuele componenten. Bovendien is de mogelijkheid om kleine dubbele emulsies in grote coaxiale stroom concentreren kanalen vormen moet de inrichting bestand tegen vervuiling en verstopping, wat kritisch wanneer parallelizing de inrichting ter werking gedurende lange perioden zonder interventie.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

Dit werk werd ondersteund door een Research Award van het California Institute for Quantitative Biosciences (QB3), het Bridging the Gap Award van de Rogers Family Foundation, de UCSF / Sandler Stichting Programma voor Doorbraak Biomedical Research, een subsidie ​​van BASF, en het NSF door middel van de Faculteit Early Career Development (LOOPBAAN) Program (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