Génération de taille-contrôlée Poly (éthylène Glycol) Diacrylate gouttelettes via Semi-3-Dimensional Flow mise au point des dispositifs microfluidiques

Les systèmes microfluidiques axée sur les gouttelettes ont la capacité de produire très monodispersés gouttelettes du nanomètre au micromètre de diamètre rang¹ et ont un grand potentiel dans le haut-débit drogue découverte², synthèse de biomolécules^{3 ,4}et les tests de diagnostic tests⁵. Grâce à deux avantages uniques de gouttelettes plus petites, telles que la plus grande surface au rapport de volume et les applications à grande échelle avec la consommation de quelques microlitres d’échantillon, la technologie a suscité un vaste intérêt dans un large éventail de domaines. L’émulsification des deux liquides non miscibles est une des méthodes plus typiques pour générer des gouttelettes. Dans les rapports précédents sur le terrain, les chercheurs ont développé une variété de géométries de formation différentes gouttelettes, dont Carrefour, flux de mise au point et co s’écoulant des géométries. Dans la géométrie de la jonction en t, la phase dispersée est assurée par un canal perpendiculaire dans le chenal principal, dans lequel la phase continue s’écoule^6,7. Dans la typique à deux dimensions (2D) flux de mise au point^8,9 géométrie, le débit de la phase dispersée est obtenue par le latéral ; et pour le co fluide géométrie^10,11, en revanche, un capillaire présentant le débit de la phase dispersée est placé coaxialement à l’intérieur d’un plus grand capillaire pour la géométrie des fluide, afin que le débit de la phase dispersée est obtenue par toutes les directions.

La taille des gouttelettes est contrôlée en ajustant le rapport de taux de taille et débit de canal, et la taille minimale produite par co qui coule ou carrefour est limitée à des dizaines de micromètres. Pour système flux de mise au point de formation de gouttelettes, trois modes de rupture des gouttelettes se forment en ajustant le taux de compression de deux phases et concentration de l’agent tensio-actif, y compris le dripping régime, le régime de jet et Astuce-streaming¹⁵. Astuce-streaming mode est également appelé thread formation et l’apparition d’un mince, on remarquera le fil faisant ressortir de la pointe du cône de débit de phase dispersée. Des études antérieures ont démontré les gouttelettes de moins de quelques micromètres pourraient être générés si pointe-streaming process en 2D ou en semi-3D se concentrant les flux périphérique^8,12. Cependant, comme une solution aqueuse contenant de très faibles concentrations de PEGDA a été utilisée comme la phase dispersée, le rapport de rétrécissement de particules PEGDA a environ 60 % des gouttelettes de diamètre originales après photo-polymérisation, tout en PEGDA sans dilution comme le phase dispersée conduit à instable pointe-streaming mode¹². Tension interfaciale est un paramètre important du processus de l’émulsion et il diminuera en raison de l’ajout du surfactant dans le liquide de la phase continue, conduisant à la diminution de la taille des gouttelettes, de fréquence plus élevée génération¹³, pointe fortement courbée, et prévenir l’instabilité¹⁴. En outre, lorsque la concentration en agent de surface en vrac est beaucoup plus élevée que la concentration micellaire critique, la tension interfaciale est environ invariable dans l’ état saturé¹³ et le mode flux pointe peut survenir¹⁵.

Basé sur les observations qui précèdent, dans cet article, nous avons développé une approche facile pour génération de gouttelettes PEGDA à l’aide d’un semi-3D se concentrant les flux dispositif microfluidique, fabriqué par méthode de lithographie souple multicouche. Différent de l’appareil de convergence flux 2D typique, le dispositif de focalisation flux semi-3D a un canal de phase dispersée peu profond et un canal de phase profonde continue, afin que la phase dispersée peut être cisaillée de haut en bas à côté latéral. Ceci prévoit plus grande plage de réglage mode débit de focalisation en réduisant l’énergie et la pression nécessaire pour rupture de gouttelettes. Différent du précédent rapport¹², la phase dispersée est pure PEGDAcontaining photo-initiateur, en vous assurant que le rapport de rétrécissement de particules PEGDA est inférieur à 10 %,¹⁶; et la phase continue est le mélange d’hexadécane se dissolvent et une concentration élevée en vrac du surfactant non ionique à base de silicone. Des gouttelettes de taille-contrôlable et uniformes ont été produites en ajustant le taux de compression de deux phases. Le diamètre des gouttelettes varie de 80 µm à 1 µm comme l’éclatement de la gouttelette traite les modifications du mode jet mode Astuce-streaming. En outre, la particule PEGDA a été synthétisée par l’intermédiaire de processus de photo-polymérisation sous exposition aux UV. Le système de microfluidique de génération gouttelette avec facilité de fabrication offrira plus de possibilités pour des applications biologiques.