Generación de tamaño controlado poli (etilenglicol) Diacrylate gotas vía Semi 3-Dimensional del flujo centrándose dispositivos microfluídicos

Sistemas microfluídicos basada en gotas tienen la capacidad de producir altamente monodispersa gotitas de nanómetros a micrómetro de diámetro rango¹ y gran potencial en el alto rendimiento drogas discovery², síntesis de biomoléculas^{3 ,4}y el diagnóstico de pruebas⁵. Debido a las ventajas únicas de gotitas más pequeñas, como la mayor área superficial al cociente del volumen y las aplicaciones a gran escala con el consumo de unos pocos microlitros de muestra, la tecnología ha atraído interés extenso en una amplia gama de campos. La emulsificación de dos líquidos inmiscibles es uno de los métodos más típicos para generar gota. En informes anteriores en el campo, los investigadores han desarrollado una variedad de geometrías de la formación de gotas diferentes, incluyendo cruce, enfoque flujo y flujo Co geometrías. En la geometría del cruce, la fase dispersa se entrega a través de un canal de la perpendicular en el canal principal, en la que la fase continua fluye^6,7. En la típica bidimensional (2D) enfoque flujo^8,9 geometría, el flujo de la fase dispersa es esquilado de la lateral; y para el co que fluye geometría^10,11, por el contrario, un capilar introducción el flujo de la fase dispersa se coloca co-axialmente dentro de un tubo capilar más grande para la geometría que fluye conjuntamente, para que el flujo de la fase dispersa es esquilado de todas las direcciones.

El tamaño de la gota se controla ajustando la proporción de la tasa del flujo y tamaño del canal, y el tamaño mínimo producido por el co que fluye o cruce se limita a decenas de micrómetros. Para flujo de enfoque sistema de formación de gotas, tres modos de desintegración de la gota forman ajustando la relación de presión de dos fases y la concentración de surfactante, incluyendo el goteo régimen, régimen que echa en chorro y streaming de punta¹⁵. Modo de transmisión punta también se llama formación del hilo de rosca y la aparición de un fino hilo sacar desde la punta del cono de flujo de la fase dispersa se observará. Estudios anteriores han demostrado gotas menos se podrían generar unos pocos micrómetros aunque streaming punta proceso en 2D o semi-3D enfoque flujo dispositivo^8,12. Sin embargo, como una solución acuosa que contiene una concentración muy baja de PEGDA fue utilizada como la fase dispersa, el cociente de la contracción de las partículas PEGDA fue alrededor del 60% de las gotas originales de diámetro después de foto-polimerización, mientras PEGDA sin dilución como el fase dispersa condujo a inestable flujo punta modo¹². Tensión interfacial es un parámetro importante del proceso de emulsión y disminuirá debido a la adición de tensioactivo en el líquido de fase continua, conduce a disminución en el tamaño de las gotas, mayor frecuencia de generación¹³, punta muy curvada, y prevención de la inestabilidad¹⁴. Además, cuando la concentración de surfactante a granel es mucho mayor que la concentración micelar crítica, la tensión interfacial es aproximadamente invariable en el estado saturado¹³ y el modo de transmisión punta puede ocurrir¹⁵.

Basado en las observaciones anteriores, en este trabajo, desarrollamos un enfoque simplista para la generación de gotitas PEGDA utilizando un semi-3D enfoque flujo microfluídicos dispositivo, fabricado por el método de litografía blanda en múltiples capas. Diferente del típico enfoque flujo dispositivo 2D, el dispositivo de enfoque de flujo de semi-3D tiene un canal poco profundo fase dispersa y un canal de fase profunda continua, para que la fase dispersa puede ser esquilada de arriba y abajo al lado lateral. Esto proporciona mayor rango de ajuste para modo de enfoque de flujo reduciendo la energía y la presión necesaria para la ruptura de la gota. A diferencia de la anterior informe¹², la fase dispersa es puro PEGDAcontaining foto iniciador, asegurándose de que el cociente de la contracción de las partículas PEGDA es menor que 10%¹⁶; y la fase continua es la mezcla de hexadecano disolución con una concentración de alto bulto del surfactante no iónico a base de silicona. Gotas de tamaño controlable y uniformes fueron producidas por ajustar la relación de presión de dos fases. El diámetro de las gotitas cambia de 80 μm a 1 μm como la ruptura de la gota procesos de cambios de modo que echa en chorro a modo streaming de punta. Además, la partícula PEGDA fue sintetizada a través de proceso de foto polimerización bajo la exposición Ultravioleta. El sistema de microfluidos de generación de gotas con facilidad de la fabricación ofrecerá más posibilidades para aplicaciones biológicas.