جيل من التحكم في حجم بولي (جليكول) "قطرات دياكريلاتي" عبر شبه-3-الأبعاد "تدفق تركز موائع جزيئية الأجهزة"

الأنظمة المستندة إلى الحبرية موائع جزيئية لديها القدرة على إنتاج قطرات مونوديسبيرسي من نانومتر على نطاق القطر ميكرومتر¹ عالية وإمكانات كبيرة في المخدرات الفائق اكتشاف²، توليف الجزيئات الحيوية^{3 ،4}، والتشخيص اختبار⁵. نظراً للمزايا الفريدة من قطرات أصغر، مثل مساحة أكبر لتطبيقات واسعة النطاق مع استهلاك ميكروليتيرس عدد قليل من العينة، ونسبة حجم التكنولوجيا قد اجتذب اهتمام واسع في طائفة واسعة من المجالات. الاستحلاب سوائل قابلة للامتزاج اثنين واحد من الأساليب الأكثر شيوعاً لتوليد الحبرية. قد طور الباحثون في التقارير السابقة في هذا المجال، مجموعة متنوعة من الهندسات تشكيل الحبرية مختلفة، بما في ذلك تي تقاطع، تركز تدفق وشارك تتدفق هندستها. في هندسة تقاطع تي، يتم تسليم المرحلة المشتتة من خلال قناة عمودي إلى القناة الرئيسية، التي تتدفق مرحلة مستمرة^6،7. في نموذجي ثنائي الأبعاد (2D) تركز تدفق^8،9 الهندسة، هي المنفصمة تدفق المرحلة المشتتة من الأطراف؛ و تتدفق شارك^10،الهندسة¹¹، من ناحية أخرى، شعري إدخال تدفق المرحلة فرقت يوضع co محوريا داخل شعري أكبر للهندسة شارك المتدفقة، حيث تدفق المرحلة المشتتة هي المنفصمة من جميع الاتجاهات.

يتم التحكم في حجم التجميعية بضبط نسبة معدل حجم وتدفق القناة، والحد الأدنى للحجم التي تنتجها شارك المتدفقة أو تقاطع تي محدودة لعشرات ميكرومتر. لتشكيل نظام تركز تدفق الحبرية، تشكل ثلاثة أنماط من تفكك الحبرية بضبط نسبة الضغط من مرحلتين وتركيز الفاعل، بما في ذلك نازف في النظام، ونظام النفث و الجري نصيحة¹⁵. وضع تلميح الجري يسمى أيضا تشكيل الخيط، ومظهر رقيقة وسيتبع الموضوع استخلاص من غيض مخروط تدفق المرحلة المشتتة. أظهرت الدراسات السابقة قطرات أقل من يمكن أن تتولد ميكرومتر قليلة على الرغم من أن تدفق نصيحة عملية في 2D أو 3D شبه تركز تدفق الجهاز^8،12. ومع ذلك، كما كان يستخدم محلول مائي يحتوي على تركيز منخفضة جداً من بيجدا كمرحلة مشتتة، نسبة انكماش جزيئات بيجدا كان حوالي 60% قطرات الأصلي في القطر بعد صور–البلمرة، بينما بيجدا دون تمييع المرحلة متفرقة أدت إلى عدم استقرار تدفق نصيحة وضع¹². توتر السطح البيني معياراً هاما لعملية المحاكاة وأنها سوف تنخفض بسبب إضافة السطح في السائل المرحلة المستمر، مما يؤدي إلى انخفاض في حجم الحبرية، أعلى تردد الجيل¹³، الحافة المنحنية العالية، و منع عدم الاستقرار¹⁴. وعلاوة على ذلك، عندما تركز الفاعل الأكبر أعلى بكثير من تركيز مذيل الحرجة، توتر السطح البيني ثابت تقريبا في الدولة مشبعة¹³ ووضع الجري نصيحة يمكن أن تحدث¹⁵.

استناداً إلى الملاحظات المذكورة أعلاه، في هذه الورقة، طورنا نهجاً سهلة لتوليد قطرات بيجدا باستخدام 3D شبه تركز تدفق موائع جزيئية جهاز، ملفقة بأسلوب متعدد الطبقات لينة الطباعة الحجرية. مختلفة من الجهاز تركز تدفق 2D نموذجي، الجهاز تركز تدفق 3D شبه له قناة ضحلة مرحلة مشتتة وقناة مرحلة العميقة مستمرة، حتى يمكن المنفصمة المرحلة المشتتة من أعلى وأسفل بجوار الجانبي. وهذا يوفر مجموعة ضبط أكبر لوضع التركيز على تدفق بتخفيض الطاقة والضغط اللازم لتفكك الحبرية. يختلف عن التقرير السابق¹²، المرحلة المشتتة هي صور بيجداكونتينينج نقية-البادئ، التأكد من أن نسبة انكماش جزيئات بيجدا أقل من 10%¹⁶؛ ومرحلة المستمر هو خليط هيكساديكان حل بتركيز عالية الجزء الأكبر من السطح النطاق على أساس سيليكون. تم إنتاج قطرات حجم يمكن السيطرة عليها وموحدة بضبط نسبة الضغط على مرحلتين. قطره القطرات يتغير من 80 ميكرومتر إلى 1 ميكرومتر كما تفكك الحبرية معالجة التغييرات من وضع النفث إلى وضع الجري تلميح. وبالإضافة إلى ذلك، تم تصنيعه الجسيمات بيجدا من خلال عملية البلمرة صور تحت التعرض للأشعة فوق البنفسجية. سيوفر هذا النظام موائع جزيئية جيل الحبرية مع سهولة تصنيع المزيد من الإمكانات للتطبيقات البيولوجية.