Фазовая диаграмма характеристик, используя магнитные шарики в качестве жидких носителей

Магнитные шарики (MBS) на заказ 1 мкм в диаметре, были использованы ^1,2 довольно часто в микрожидкостных-приложений, в частности, для биомедицинских устройств. В этих устройствах, МБ предложили такие возможности, как клетки и разделения нуклеиновых кислот, контрастных агентов, и поставки наркотиков, чтобы назвать несколько. Сочетание внешних (магнитное поле) контроля и капель на основе микрофлюидики позволило ³ контроль иммунологических с использованием малых объемов (<100 NL). МБ также показали обещание, когда используется для обработки жидкости ^4. Этот подход использует МБ для транспортировки биомолекулы между жидкостью сегментов внутри трубки, разделенных воздушным клапаном. Этот метод не является столь мощным, как другие, более сложные лаборатории-на-чипе устройства видели в прошлом, но это гораздо проще, и не предлагают возможности обработки мкл размера объемы жидкости. Аналогичный подход был недавно сообщили ⁵ группой Haselton и применяется для биомедицинскиханализах.

Один из наиболее важных аспектов этого устройства является жидкой фаз сегмент предлагаемые поверхностного натяжения контролируемой воздушного клапана. Объемы мкл жидкости, прикрепленные к МБ транспортируются через этот воздушный зазор между жидкими сегментов с использованием приложенного извне магнитного поля. Микрочастицы МБ (из ~ 0.4-7 мкм в диаметре, в среднем на 1,9 мкм) под действием внешнего магнитного поля создать микро-пористых кластер, который захватывает жидкость в. Сила этого жидкого захвата достаточно, чтобы выдержать силы поверхностного натяжения при транспортировке МБС из одного резервуара в другой. Как правило, этот эффект нежелателен, так как большинство подходов нужны только транспортировку специфических молекул (например, биомаркеров), содержащихся в жидкостях ^6. Тем не менее, как можно видеть в нашей работе, этот эффект может быть использован, чтобы стать положительным аспектом устройства.

Мы использовали эту «лабораторию в трубе"Подход, схематически показано на рисунке 1, для анализа фазовых диаграмм двойных систем материалов. Поверхностно-активное вещество C12E5 был выбран в качестве основного фокуса характеристики, как это широко используется в промышленных приложениях, таких как фармацевтика, продукты питания, косметика, и т.д. В частности, _H 2 O / C12E5 бинарная система была исследована, поскольку она обеспечивает богатый набор фаз, чтобы исследовать. Мы сосредоточились на одном конкретном аспекте этого химического смеси, а именно переходов на жидкокристаллических фаз при определенных концентрациях ^7-9. Этот переход легко наблюдается в нашем устройстве путем включения поляризаторы в оптических исследованиях микроскопии для того, чтобы подчеркнуть границы фаз.

Будучи в состоянии карту фазовые диаграммы очень важной областью исследований для того, чтобы понять кинетики, связанных с фазовым переходом ^10. Возможность точно определить взаимодействие ПАВ с растворителями Ай другие компоненты важно из-за их сложности и многих различных фаз ^11. Многие другие методы ранее использовались для характеристики изменения фазы. Традиционный подход предполагает создание многих образцов, каждый из которых состоит из различных концентрациях и позволяя им, чтобы уравновесить, который требует длительных время обработки и высокое количество объемов проб. Затем образцы, как правило, анализируется с помощью оптических методов, таких как диффузионного межфазного транспорта (ДИТ), который предлагает высокое разрешение таких поверхностно-активных веществ композиций ^12,13. Подобно методу Мы использовали метод DIT использует поляризованный свет для межфазных границ отдельных изображений.