Generazione di dimensione controllata poli (glicol etilenico) diacrilato goccioline tramite dispositivi microfluidici concentrandosi flusso Semi-3-dimensionale

Sistemi microfluidici basati su goccia hanno la capacità di produrre altamente monodispersi goccioline da nanometri a micrometro diametro gamma¹ e tenere il grande potenziale in high throughput drug discovery², sintesi di biomolecole^{3 ,4}e la diagnostica test⁵. Dovuto i vantaggi unici di goccioline più piccole, come la maggiore area superficiale a rapporto volume e le applicazioni su larga scala con il consumo di pochi microlitri di campione, la tecnologia ha attirato l’interesse di vasta in una vasta gamma di campi. L’emulsificazione dei due liquidi immiscibili è uno dei più tipici metodi per generare delle gocce. Nei rapporti precedenti nel campo, i ricercatori hanno sviluppato una varietà di differenti gocciolina formazione geometrie, tra cui incrocio a t, flusso di messa a fuoco e co-che scorre geometrie. Nella geometria incrocio a t, la fase dispersa è espresso attraverso un canale perpendicolare nel canale principale, in cui la fase continua scorre^6,7. Nella tipica bidimensionale (2D) flusso di messa a fuoco^8,9 geometria, il flusso di fase dispersa è Tosato da laterale; e per il co-fluente geometria^10,11, d’altra parte, un capillare introducendo il flusso di fase dispersa è posto co-assiale all’interno di un capillare più grande per la geometria co-fluente, affinché il flusso di fase dispersa è Tosato da tutte le direzioni.

La dimensione delle gocce è controllata regolando il rapporto della velocità di flusso e la dimensione del canale, e la dimensione minima prodotta da co-che scorre o incrocio a t è limitata a decine di micrometri. Per flusso di messa a fuoco sistema per la formazione di gocce, tre modalità di scioglimento delle gocce formano regolando il rapporto di pressione di due fasi e la concentrazione di tensioattivo, tra cui il gocciolamento regime, il regime di trivellazione a getto e punta-streaming¹⁵. Modalità di flusso punta è anche chiamato thread formazione e l’aspetto di un sottile filo disegno fuori dalla punta del cono fase dispersa sarà osservato. Precedenti studi hanno dimostrato le goccioline a meno di pochi micrometri possono essere generati anche se punta-streaming processo in 2D o semi-3D dispositivo di messa a fuoco di flusso^8,12. Tuttavia, come una soluzione acquosa contenente una concentrazione molto bassa di PEGDA è stata usata come fase dispersa, il rapporto di restringimento di particelle PEGDA era circa il 60% delle goccioline di diametro originale dopo foto-polimerizzazione, mentre PEGDA senza diluizione come il fase dispersa ha condotto a instabile punta-streaming modalit๲. Tensione interfacciale è un parametro importante del processo di emulsione e si riduce a causa dell’aggiunta del tensioattivo nel liquido fase continua, che porta alla diminuzione della dimensione delle gocce, per la frequenza di generazione superiore¹³, punta molto curva, e prevenire l’instabilità¹⁴. Inoltre, quando la concentrazione di tensioattivo di massa è molto superiore la concentrazione micellare critica, la tensione interfacciale è circa invariabile nel saturo stato¹³ e la modalità di flusso punta può verificarsi¹⁵.

Basato su osservazioni di cui sopra, in questa carta, abbiamo sviluppato un approccio facile per la generazione di goccioline PEGDA utilizzando un dispositivo di microfluidica di flusso-messa a fuoco semi-3D, fabbricato dal metodo litografia soft multi-strato. Diverso dal dispositivo di messa a fuoco flusso 2D tipico, il dispositivo di flusso-messa a fuoco semi-3D ha un canale superficiale fase dispersa e una fase di profonda continua, affinché la fase dispersa può essere tosata da su e giù al lato laterale. Questo fornisce più grande gamma di regolazione per la modalità di messa a fuoco flusso riducendo l’energia e la pressione necessaria per rottura della gocciolina. Diversa dalla precedente relazione¹², la fase dispersa è puro PEGDAcontaining foto-iniziatore, assicurandosi che il rapporto di restringimento delle particelle PEGDA è inferiore al 10%¹⁶; e la fase continua è la miscela di esadecano dissoluzione con una concentrazione di alta massa del tensioattivo non ionico a base di silicone. Goccioline di dimensione-controllabile ed uniforme sono state prodotte modificando il rapporto di pressione di due fasi. Il diametro delle gocce cambia da 80 µm a 1 µm come il disfacimento della gocciolina elabora le modifiche dalla modalità di trivellazione a getto alla modalità di suggerimento-streaming. Inoltre, la particella PEGDA è stata sintetizzata attraverso il processo di foto-polimerizzazione sotto esposizione ai raggi UV. Il sistema di microfluidica di generazione gocciolina con facilità di fabbricazione fornirà più possibilità per applicazioni biologiche.