Bu eser (Grant No finansman Shenzhen temel araştırma tarafından desteklenmiştir JCYJ 20150630170146829, JCYJ20160531195439665 ve JCYJ20160317152359560). Yazarlar, Shenzhen ileri teknoloji enstitüleri, Çin için çekmek Bilimler Akademisi Prof. Y. Chen teşekkür etmek istiyorum.

1. kalıp imalat
<ol><li>İki photomasks bir çizim yazılımı kullanarak tasarlayın. Microchannel yapısı çerçevesinde tarif ve iki ayrı katman maskesi 1 ve 2 aynı çizim dosyası kullanmak, yani farklı kanalları arasındaki tüm bağlantıları sağlamak. Bağımsız bir satıcı 1 µm çözünürlükle tarafından cam tabakta krom için farklı katmanları yazdır. Photomasks negatif polarite ile şeffaf tasarlanmış yapılar, karanlık olduğundan emin olun. Not: Maske 1 dağınık faz giriş kanalı ve bir delik içerir. Maske 2 sürekli faz giriş kanalı, filtre ve çıkış içerir.</li>
	<li>Belirlenen fotolitografi laboratuvarda, 3-inç çapında silikon gofret temiz. Gofret bir spin coater yerleştirin, gofret spin Chuck eklemesi vakum açın. Spin-kat 2-3 mL SU-8 2025 negatif fotorezist 10 için gofret üzerine 1000 rpm, o zaman 30 s s 3000 devirde 20 µm ilk katman kalınlığı sağlamak.</li>
	<li>Yumuşak fırında 6 min için 95 ° C ocağın üzerinde. Oda sıcaklığında (RT) kaplı gofret soğur sonra altında bir collimated 15 mW/cm2, 365 1 maske üzerinden maruz kalmaktadır UV 18 s. sonrası maruz kalma, nm fırında 6 min için 95 ° C ocağın üzerinde sonra gofret için RT. soğutmak izin</li>
	<li>Spin-kaplama işlemi yineleyin. 2-3 mL SU-8 2100 negatif fotorezist 10 için gofret üzerine uygulamak 1000 rpm, o zaman 30 s s 2000 devirde 130 µm ikinci katman kalınlığı sağlamak. 35 dk için 95 ° C ocağın üzerinde yumuşak fırında sonra maske 2 30 için ortaya çıkarmak için ikinci katman fotorezist yer dağınık faz kanal katmanla UV aligner tarafından uyumlu s. Sonrası pozlama, fırında 7 min için 95 ° C ocağın üzerinde.</li>
	<li>Gofret özellikleri üzerinde gofret ortaya çıkıyor, sonra etil alkol ile yıkayın kadar Propilen Glikol Metil Eter asetat 50 mL karıştırılmış bir banyoda çeker tarafından geliştirmek. Son olarak, gofret zor-2s için pişirme için termostatik platform üzerine yerleştirin.</li>
</ol>2. yarı-3D akışı odaklanarak mikrosıvısal çip imalat
<ol><li>Mix PDMS monomer ve üst ve alt katmanları, genellikle 10:1 üst tabaka için ve 8:1 alt tabaka için biraz farklı bir manevra kabiliyetine içinde kür Aracısı otomatik merhem karıştırıcı için 4 dk kullanarak. Not: Üst ve alt PDMS döşeme biraz farklı bir oran içinde hazırlanır (10:1 ve 8:1 sırasıyla) PDMS tabanına kür Ajan, bağ gücü arttırmak. 5:1 oranı için alt katmanı seçildiğinde, daha sert alt PDMS levha hizalamayı zorlaştırır ve esneklik yetersizliği nedeniyle bağ gücü azaltır. Buna ek olarak, alt PDMS levha kalınlığı mikroskop çalışma mesafesi uyum sağlamak için yaklaşık 1 mm olduğunu. 15:1 oranı seçildiğinde çip kolayca yüksek basınç altında deforms.</li>
	<li>90 mm petri kabına tamamlanan silikon kalıp içine karışımı dökün ve 2 kalınlığı sağlamak ~ 3 mm. bir vakum odasında yerleştirin ve kadar tüm hava kabarcıkları ortadan degas. 80 ° c fırında 1 saat için tedavi.</li>
	<li>PDMS RT. kullanmak için en az 3 mm Özellikleri uzak cihazını ve yavaş yavaş silikon gofret PDMS katmandan kapalı soyma bir neşter soğutmak izin. Dağınık faz giriş, sürekli faz giriş ve çıkış bir 0,75 mm çap yumruk kullanarak üst PDMS katmanındaki bir yumruk.</li>
	<li>Toz parçacıkları kaldırmak için PDMS yapışkan bant ile temizleyin. Plazma tedavi alt ve üst PDMS katmanları aynı anda 2 min için bir 300 W plazma temizleyici. Üst katmanı veya alt katmanı çekilebilecek ve özellikleri ile stereo mikroskop ile ilgilenen hizalanır kadar yüzeyleri nispeten kaydırın.</li>
	<li>Aygıtın gücünü artırmak ve bağ tamamlamak bir günlük 120 ° c fırında tedavi.</li>
</ol>3. reaktifler hazırlık
<ol><li>Sürekli aşama çözüm hazırlamak: 18 vol % silikon tabanlı Nonyonik yüzey aktif eriterek tarafından Hexadecane.</li>
	<li>Dağınık faz çözüm hazırlamak: hidrofilik poli (etilen glikol) diacrylate (PEGDA, MW 255) içeren 2-hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone (%98, MW 224) 5 mg/mL konsantrasyonu fotoğraf-Başlatıcı ve rodamine B (olarak, % 95 MW 479.01) adlı bir konsantrasyon 1 mmol/L floresan boyalar olarak.</li>
	<li>1 mL rezervuar pnömatik basınç denetleyicisinin sürekli aşama ile doldurun. 200 µL jel yükleme ipucu dağınık faz ile doldurun.</li>
</ol>4. Sistem Hazırlama
<ol><li>Yarı-3D mikrosıvısal aygıt ile yüksek hızlı bir fotoğraf makinesi ile ilgilenen bir ters optik mikroskobu sahne yerleştirin.</li>
	<li>Fluorlu etilen propilen (FEP) tüp sürekli aşama delikli deliğe kısa bir paslanmaz çelik tüp takarak bağlayın ve dağınık faz delikli deliğe jel yükleme bahşiş ucunu bağlayın. FEP tüp 20 cm uzunluğunda cihazı prize takın ve sonunda bir 15 mL santrifüj tüpü yerleştirin. Not: Sistem yapılandırmasını Şekil 1' de gösterilmiştir.</li>
</ol>5. damlacıkları oluşumu
<ol><li>Cihazın ters bir mikroskop tezgah üzerinde yerleştirin ve farklı kanalları kavşak kabaca mikroskop ışık kaynağı bulunduğu yer alır emin olun. İki aşama kavşak içeren bir bölge, ağız bölgesi ve aşağı akım kanal ters mikroskobunun odaklan.</li>
	<li>Basınç iki aşamadan sıvı yavaş yavaş dağınık aşaması için 15 mbar ve sürekli aşama için 30 mbar ile kesişen bölge teslim etmek için pnömatik basınç denetleyicisi kullanarak ayarlayın. İstikrar ve denge kadar hiçbir kabarcıklar ve PDMS kalıntı taşıyan istikrarlı sıvı akış için 3 dakika bekleyin.</li>
	<li>Giriş parametreleri kontrol yazılımı Kullanıcı arabiriminde. Örneğin dağınık faz baskısı bir sabit sisteme taban düzeyi baskısı olarak ayarlayın, 45 mbar koru. Emülsiyon ayrılık modu için ipucu akış modu jeti üzerinden değiştirilinceye kadar sürekli aşama basınç artışı, sonra istikrar için 5 dakika bekleyin.</li>
	<li>Çıkış deliği damlacıkları toplamak için santrifüj tüpü bağlanma FEP tüp sonuna yerleştirin.</li>
</ol>6. PEGDA parçacıklar toplama ve karakterizasyonu
<ol><li>Santrifüj tüpü aslant fikstür içinde düzeltmek. Sıvı faz akış tüp hızlı katılaşma aracılığıyla PEGDA parçacıkların UV Işınlarına maruz kalma tarafından elde.</li>
	<li>Toplama işlemi tamamlanırken, örnek ve sırasıyla PEGDA parçacıkları ile 20 X ve 60 X nesneleri ile floresan mikroskop gözlemlemek. Not. Floresan fotoğraflar kamera tarafından çekilen bir ısmarlama yazılım yordamı tarafından incelenir. İlk deconvolution R-L algoritması17 out-of-odaklanan ışık ve görüntüdeki nesnelerin açıkgöz kenar algılama yöntemiyle alan ayıklanır küre yitirmesi etkisini ortadan kaldırmak için temel görüntüsüdür; son olarak, her küre nesne çapını Hough dönüşüm18kullanılarak hesaplanabilir. Sonuç olarak, ortalama ve standart sapma küre nesneleri her görüntüde çapları, tahmin edilebilir.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Teh, S. Y., Lin, R., Hung, L. H., Lee, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet+microfluidics.">Droplet microfluidics.</a> Lab on a chip. 8, 198-220 (2008).</li><li>Xiao, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+multifunctional+NaYF4:Er3+,Yb3+/PEGDA+hybrid+microspheres:+NIR-light-activated+photopolymerization+and+drug+delivery.">Novel multifunctional NaYF4:Er3+,Yb3+/PEGDA hybrid microspheres: NIR-light-activated photopolymerization and drug delivery.</a> Chemical communications. 49, 1527-1529 (2013).</li><li>Pan, M., Kim, M., Blauch, L., Tang, S. K. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface-functionalizable+amphiphilic+nanoparticles+for+pickering+emulsions+with+designer+fluid-fluid+interfaces.">Surface-functionalizable amphiphilic nanoparticles for pickering emulsions with designer fluid-fluid interfaces.</a> RSC Adv. 6, 39926-39932 (2016).</li><li>Zhang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+synthesis+of+rigid+nanovesicles+for+hydrophilic+reagents+delivery.">Microfluidic synthesis of rigid nanovesicles for hydrophilic reagents delivery.</a> Angewandte Chemie. 54, 3952-3956 (2015).</li><li>Shembekar, N., Chaipan, C., Utharala, R., Merten, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet-based+microfluidics+in+drug+discovery,+transcriptomics+and+high-throughput+molecular+genetics.">Droplet-based microfluidics in drug discovery, transcriptomics and high-throughput molecular genetics.</a> Lab on a chip. 16, 1314-1331 (2016).</li><li>Soh, G. Y., Yeoh, G. H., Timchenko, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Numerical+investigation+on+the+velocity+fields+during+droplet+formation+in+a+microfluidic+T-junction.">Numerical investigation on the velocity fields during droplet formation in a microfluidic T-junction.</a> Chemical Engineering Science. 139, 99-108 (2016).</li><li>Chiarello, E., Derzsi, L., Pierno, M., Mistura, G., Piccin, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+Oil+Droplets+in+a+Non-Newtonian+Liquid+Using+a+Microfluidic+T-Junction.">Generation of Oil Droplets in a Non-Newtonian Liquid Using a Microfluidic T-Junction.</a> Micromachines. 6, 1825-1835 (2015).</li><li>Moyle, T. M., Walker, L. M., Anna, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+thread+formation+during+tipstreaming+through+an+active+feedback+control+loop.">Controlling thread formation during tipstreaming through an active feedback control loop.</a> Lab on a chip. 13, 4534-4541 (2013).</li><li>Moon, B. U., Abbasi, N., Jones, S. G., Hwang, D. K., Tsai, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water-in-Water+Droplets+by+Passive+Microfluidic+Flow+Focusing.">Water-in-Water Droplets by Passive Microfluidic Flow Focusing.</a> Analytical chemistry. 88, 3982-3989 (2016).</li><li>Zhu, P., Tang, X., Wang, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet+generation+in+co-flow+microfluidic+channels+with+vibration.">Droplet generation in co-flow microfluidic channels with vibration.</a> Microfluidics and Nanofluidics. , 20 (2016).</li><li>Kim, S. H., Kim, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+formation+of+double-emulsion+drops+in+sudden+expansion+channels.">Controlled formation of double-emulsion drops in sudden expansion channels.</a> Journal of colloid and interface science. 415, 26-31 (2014).</li><li>Jeong, W. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+generation+of+submicron+emulsion+droplets+via+highly+stable+tip-streaming+mode+in+microfluidic+devices.">Controlled generation of submicron emulsion droplets via highly stable tip-streaming mode in microfluidic devices.</a> Lab on a chip. 12, 1446-1453 (2012).</li><li>Peng, L., Yang, M., Guo, S. S., Liu, W., Zhao, X. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+interfacial+tension+on+droplet+formation+in+flow-focusing+microfluidic+device.">The effect of interfacial tension on droplet formation in flow-focusing microfluidic device.</a> Biomedical microdevices. 13, 559-564 (2011).</li><li>Nunes, J. K., Tsai, S. S., Wan, J., Stone, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dripping+and+jetting+in+microfluidic+multiphase+flows+applied+to+particle+and+fiber+synthesis.">Dripping and jetting in microfluidic multiphase flows applied to particle and fiber synthesis.</a> J Phys D Appl Phys. , 46 (2013).</li><li>Anna, S. L., Mayer, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microscale+tipstreaming+in+a+microfluidic+flow+focusing+device.">Microscale tipstreaming in a microfluidic flow focusing device.</a> Physics of Fluids. 18, 121512 (2006).</li><li>Liu, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+synthesis+of+QD-encoded+PEGDA+microspheres+for+suspension+assay.">Microfluidic synthesis of QD-encoded PEGDA microspheres for suspension assay.</a> J. Mater. Chem. B. 4, 482-488 (2016).</li><li>Richardson, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bayesian-based+iterative+method+of+image+restoration.">Bayesian-based iterative method of image restoration.</a> Journal of the Optical Society of America. 62, 55-59 (1972).</li><li>Mukhopadhyay, P., Chaudhuri, B. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+survey+of+Hough+Transform.">A survey of Hough Transform.</a> Pattern Recognition. 48, 993-1010 (2015).</li><li>Ward, T., Faivre, M., Stone, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drop+production+and+tip-streaming+phenomenon+in+a+microfluidic+flow-focusing+device+via+an+interfacial+chemical+reaction.">Drop production and tip-streaming phenomenon in a microfluidic flow-focusing device via an interfacial chemical reaction.</a> Langmuir: the ACS journal of surfaces and colloids. 26, 9233-9239 (2010).</li><li>Anna, S. L., Bontoux, N., Stone, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+dispersions+using+"flow+focusing"+in+microchannels.">Formation of dispersions using "flow focusing" in microchannels.</a> Applied Physics Letters. 82, 364 (2003).</li><li>Kim, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+production+of+emulsion+drops+using+an+electric+field+in+a+flow-focusing+microfluidic+device.">Controlled production of emulsion drops using an electric field in a flow-focusing microfluidic device.</a> Applied Physics Letters. 91, 133106 (2007).</li><li>Dangla, R., Gallaire, F., Baroud, C. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microchannel+deformations+due+to+solvent-induced+PDMS+swelling.">Microchannel deformations due to solvent-induced PDMS swelling.</a> Lab on a chip. 10, 2972-2978 (2010).</li><li>Chiu, Y. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Universally+applicable+three-dimensional+hydrodynamic+microfluidic+flow+focusing.">Universally applicable three-dimensional hydrodynamic microfluidic flow focusing.</a> Lab on a chip. 13, 1803-1809 (2013).</li><li>Oh, K. W., Lee, K., Ahn, B., Furlani, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+pressure-driven+microfluidic+networks+using+electric+circuit+analogy.">Design of pressure-driven microfluidic networks using electric circuit analogy.</a> Lab on a chip. 12, 515-545 (2012).</li></ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Damlacıkları 2D ve yarı-3D mikrosıvısal aygıt kullanarak akış odaklama modunda nesil daha önce çeşitli raporlar8,9,15,19,20geliştirdi, 21. Bu sistemler değil katılaşmış sulu sıvı sodyum sulu bir çözüm deiyonize su8,15,<sup class="xref...

Mikrosıvısal damlacık tabanlı sistemleri son derece mikrometre çapında aralığı1 nanometre üzerinden monodisperse damlacıkları üretmek ve yüksek üretilen iş ilaç bulma2' de, biomolecules3 sentezi büyük potansiyele sahip yeteneği var ,4ve5test tanı. Büyük yüzey alanı hacim oranı ve örneği, bir kaç microliters tüketen ile büyük ölçekli uygulamalar gibi daha küçük damlacıklar benzersiz avantajları nedeniyle teknoloji alanları geniş bir yelpazesi geniş ilgi çekti. İki immiscible sıvı Emülsifikasyon damlacık oluşturmak için en çok kullanılan yöntemlerinden biridir. Alanın önceki raporlarda araştırmacılar farklı damlacık oluşumu geometrileri, akışı odaklanarak ve geometriler Co akan paraleldir, dahil olmak üzere çeşitli geliştirdik. Paraleldir geometride dağınık faz sürekli aşama6,7akar ana kanal dikey bir kanal üzerinden teslim edilir. Tipik iki boyutlu (2D) akışı odaklanarak8,9 geometri, dağınık faz akışı lateral güdülmesini; ve böylece dağınık faz akışı üzerinden nın yaşadığı ortak akan geometri10,11için öte yandan, dağınık Faz akımı tanıtan bir kılcal co-eksenel Co akan geometri için daha büyük bir kılcal damar içine yerleştirilir her yöne.
Damlacık boyutu kanal boyutu ve akış hızı oranı ayarlayarak denetlenir ve ortak akan veya paraleldir tarafından üretilen en küçük boyut mikrometre düzinelerce için sınırlıdır. Akışı odaklanarak damlacık oluşumu sistem için damlacık ayrılık üç modları formu iki aşamalı basınç oranını ayarlayarak ve yüzey aktif konsantrasyon damlama dahil olmak üzere, rejim, jeti rejimi ve15ipucu akarsu. İpucu akış ayrıca iş parçacığı oluşumu ve ince dağınık Faz akımı koni ucundan çizim iplik gözlenen görünümünü adı verilir. Az önceki çalışmalarda damlacıkları göstermiştir birkaç mikrometre ipucu akış rağmen oluşturulabilir 2D veya yarı-3D akışı odaklanarak aygıt8,12işlem. PEGDA çok düşük bir konsantrasyon içeren sulu bir çözüm dağınık faz kullanılan ancak, büzülme oranı PEGDA parçacıkların özgün damlacıkların çapı yaklaşık % 60 fotoğraf-polimerizasyon, seyreltme olmadan PEGDA süre sonra olduğu dağınık faz kararsız ipucu akış modu12' ye götürdü. İnterfacial gerilim olduğunu emülsiyon sürecinin önemli bir parametre ve yüzey aktif ek damlacık boyutu, daha yüksek üretimi frekans13, son derece eğimli uç, azaltmak için önde gelen sürekli aşama sıvı içine nedeniyle azalır ve istikrarsızlık14engelliyor. Ayrıca, toplu yüzey aktif konsantrasyonu kritik micelle konsantrasyonu çok yüksek olduğunda, interfacial gerilim doymuş devlet13 ' te yaklaşık değişmez ve ipucu akış modu15oluşabilir.
Bu kağıt, yukarıdaki gözlemleri dayalı çok katmanlı yumuşak taş baskı yöntemi ile fabrikasyon bir yarı-3D akışı odaklanarak mikrosıvısal aygıtı kullanarak PEGDA damlacıkları üretimi için facile bir yaklaşım geliştirdik. Böylece dağınık faz üzerinden yukarı ve aşağı lateral nın yaşadığı farklı tipik 2D aygıt akışı odaklanarak, yarı-3D akışı odaklanarak cihaz sığ dağınık faz kanal ve derin sürekli aşama kanal vardır. Bu akış odaklama modu için enerji ve damlacık ayrılık için gerekli basıncı azaltarak daha geniş ayar aralığı sağlar. Önceki rapor12, dağınık faz saf PEGDAcontaining fotoğraf-Başlatıcı, PEGDA parçacıklar büzülme oranı % 1016' dan daha düşük olduğundan emin farklıdır; ve sürekli aşama silikon tabanlı Nonyonik yüzey aktif yüksek toplu konsantrasyon ile eriterek hexadecane karışımıdır. Boyutu kontrol edilebilir ve düzgün damlacıkları iki aşamalı basınç oranını ayarlayarak üretildi. Damlacık ayrılık ipucu akış modu için jeti mod değişiklikleri işlerken damlacıkların çapı 80 µm için 1 µm değiştirir. Buna ek olarak, PEGDA parçacık UV Işınlarına maruz kalma altında fotoğraf-polimerizasyon sürecinde sentez. Damlacık üretimi mikrosıvısal sistem imalat kolaylığı ile biyolojik uygulamalar için daha fazla olanak sağlar.

<table><tbody><tr><td>Silicon wafer</td><td>Huashi Co., Ltd</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SU-8 2025, 2100</td><td>Microchem Co.</td><td>Y111069</td><td></td></tr><tr><td>SU-8 developer</td><td>Microchem Co.</td><td>Y020100</td><td></td></tr><tr><td>Chromium mask</td><td>Qingyi Precision Mask Making Co., Ltd</td><td></td><td></td></tr><tr><td>polydimethylsiloxane(PDMS)</td><td>Dow Corning</td><td>Sylgard 184</td><td></td></tr><tr><td>poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA)</td><td>Sigma</td><td>26570-48-9</td><td></td></tr><tr><td>2-hydroxy-40-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone</td><td>TCI</td><td>H1361-5G</td><td>photoinitiator</td></tr><tr><td>Hexadecane</td><td>Sigma</td><td>544-76- 3</td><td></td></tr><tr><td>ABIL EM 90</td><td>CHT</td><td>144243-53-8</td><td>surfactants</td></tr><tr><td>Rhodamine B</td><td>Aladdin</td><td>81-88-9</td><td>fluorescent dye</td></tr><tr><td>Spin Coater</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Lithography machine</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Automatic ointment agitator</td><td>Thinky</td><td>ARV-310</td><td></td></tr><tr><td>Oven</td><td>BluePard</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Optical microscope</td><td>OLYMPUS</td><td>IX71</td><td></td></tr><tr><td>High-speed camera</td><td>Hamamatsu, Japan</td><td>ORCA-flash</td><td></td></tr><tr><td>MAESFLO Microfluidic Fluid Control System</td><td>FLUIGENT</td><td>MFCS-EZ</td><td></td></tr><tr><td>UV lamp</td><td>FUTANSI</td><td></td><td>365 nm UV light, 8000 MW/CM&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt;</td></tr></tbody></table>

generation of size-controlled poly (ethylene glycol) diacrylate droplets via semi-3-dimensional flow focusing microfluidic devices

Üniforma ve boyut kontrol edilebilir poli (etilen glikol) diacrylate (PEGDA) damlacıkları işlemi bir mikrosıvısal cihazın odaklama akış yoluyla yapılabilir. Bu kağıt bir semi-three-dimensional (yarı-3D) akışı odaklanarak mikrosıvısal çip damlacık oluşumu için öneriyor. Polydimethylsiloxane (PDMS) çip çok katmanlı yumuşak taş baskı yöntemiyle fabrikasyon. Yüzey aktif içeren Hexadecane sürekli aşama kullanıldı ve PEGDA ultraviyole (UV) fotoğraf-başlatıcı ile dağınık dönemdi. Yüzey bırakmak yerel yüzey gerilimi izin ve küçük mikro damlacıkları kırarak terfi daha cusped bahşiş kurdu. Dağınık faz baskısı sürekli damlacıkları boyutu ile artan sürekli aşama basınç dağınık Faz akımı kırılmış önce daha küçük hale geldi. Sonuç olarak, damlacıkları boyutu çeşitlemesiyle 1 µm den çapı 80 µm seçici basınç oranı iki giriş kanalları değiştirerek elde edilebilir ve varyasyon ortalama katsayısı % 7'in altına olarak tahmin edildi. Ayrıca, damlacıkları fotoğraf-polimerizasyon için UV Işınlarına maruz kalma tarafından mikro-boncuk çevirebilir. Böyle mikro-boncuk yüzeyi conjugating biomolecules biyoloji ve Kimya alanlarında birçok potansiyel uygulamalar var.

Yarı-3D akışı odaklanarak mikrosıvısal çip yukarıda açıklandığı gibi çok katmanlı yumuşak litografi teknikleri kullanarak fabrikasyon. İmalat süreci ve sonuçları elde etmek için Ana kalıp Şekil 2' de gösterilen protocolare. 65 µm geniş kanal dağınık faz ve bir 50 µm geniş orifis (Şekil 2bir) tanıtmak için sağlar, ilk katman 20 µm kalınlığında olduğunu. Bir ek 130 µm kalı...

Watch this Scientific Journal Video about Generation of Size-controlled Poly ethylene Glycol Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices at JoVE.com

Generation of Size-controlled Poly ethylene Glycol Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

Burada, imalat süreçleri ve bir semi-three-dimensional (yarı-3D) akışı odaklanarak mikrosıvısal çip damlacık oluşumu için doğrulama deneyler göstermek için bir iletişim kuralı mevcut.

Poli (etilen glikol) Diacrylate damlacıklar yoluyla yarı-3 boyutlu akış odaklanarak mikrosıvısal cihazlar boyutu kontrol nesil

Uniform and size-controllable poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) droplets could be produced via the flow focusing process in a microfluidic device. ...

generation-size-controlled-poly-ethylene-glycol-diacrylate-droplets

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Engineering

Generation of Size-controlled Poly (ethylene Glycol) Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

7.7K Görüntüleme.  Tsinghua University. Burada, imalat süreçleri ve bir semi-three-dimensional (yarı-3D) akışı odaklanarak mikrosıvısal çip damlacık oluşumu için doğrulama deneyler göstermek için bir iletişim kuralı mevcut.

Video: Generation of Size-controlled Poly ethylene Glycol Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

Capillary-based Centrifugal Microfluidic Device for Size-controllable Formation of Monodisperse Microdroplets

Here, we demonstrate a simple method for the rapid production of size-controllable, monodisperse, W/O microdroplets using a capillary-based centrifugal microfluidic device. W/O microdroplets have recently been used in powerful methods that enable miniaturized chemical experiments. Therefore, developing a versatile method to yield monodisperse W/O microdroplets is needed. We have developed a method for generating monodisperse W/O microdroplets based on a capillary-based centrifugal axisymmetric co-flowing microfluidic device. We succeeded in controlling the size of microdroplets by adjusting the capillary orifice. Our method requires equipment that is easier-to-use than with other microfluidic techniques, requires only a small volume (0.1-1 &#181;l) of sample solution for encapsulation, and enables the production of hundreds of thousands number of W/O microdroplets per second. We expect this method will assist biological studies that require precious biological samples by conserving the volume of the samples for rapid quantitative analysis biochemical and biological studies.

Here, we demonstrate a simple production method for size-controllable, monodisperse, water-in-oil (W/O) microdroplets using a capillary-based centrifugal microfluidic device. This method requires only a small sample volume and enables high-yield production. We expect this method will be useful for rapid biochemical and cellular analyses.

Tek dağılımlı mikro damlacıklar boyutu kontrollü Formasyonu için Kılcal tabanlı Santrifüj mikroakışkan Cihaz

Here, we demonstrate a simple method for the rapid production of size-controllable, monodisperse, W/O microdroplets using a capillary-based centrifugal ...

Mühendislik

Fabricating High-viscosity Droplets using Microfluidic Capillary Device with Phase-inversion Co-flow Structure

The generation of monodisperse droplets with high viscosity has always been a challenge in droplet microfluidics. Here, we demonstrate a phase-inversion co-flow device to generate uniform high-viscosity droplets in a low-viscosity fluid. The microfluidic capillary device has a common co-flow structure with its exit connecting to a wider tube. Elongated droplets of the low-viscosity fluid are first encapsulated by the high-viscosity fluid in the co-flow structure. As the elongated low-viscosity droplets flow through the exit, which is treated to be wetted by the low-viscosity fluid, phase inversion is then induced by the adhesion of the low viscosity droplets to the tip of the exit, which results in the subsequent inverse encapsulation of the high-viscosity fluid. The size of the resultant high-viscosity droplets can be adjusted by changing the flow rate ratio of the low-viscosity fluid to the high-viscosity fluid. We demonstrate several typical examples of the generation of high-viscosity droplets with a viscosity up to 11.9 Pas, such as glycerol, honey, starch, and polymer solution. The method provides a simple and straightforward approach to generate monodisperse high-viscosity droplets, which may be used in a variety of droplet-based applications, such as materials synthesis, drug delivery, cell assay, bioengineering, and food engineering.

A phase-inversion co-flow device is demonstrated to generate monodisperse high-viscosity droplets above 1 Pas, which is difficult to realize in droplet microfluidics.

Faz-inversiyon ortak akış yapısıyla mikrosıvısal kapiller aygıtı kullanarak yüksek viskozite damlacıkları imalatı

The generation of monodisperse droplets with high viscosity has always been a challenge in droplet microfluidics. Here, we demonstrate a phase-inversion ...

Kimya

Microfluidic Preparation of Liquid Crystalline Elastomer Actuators

This paper focuses on the microfluidic process (and its parameters) to prepare actuating particles from liquid crystalline elastomers. The preparation usually consists in the formation of droplets containing low molar mass liquid crystals at elevated temperatures. Subsequently, these particle precursors are oriented in the flow field of the capillary and solidified by a crosslinking polymerization, which produces the final actuating particles. The optimization of the process is necessary to obtain the actuating particles and the proper variation of the process parameters (temperature and flow rate) and allows variations of size and shape (from oblate to strongly prolate morphologies) as well as the magnitude of actuation. In addition, it is possible to vary the type of actuation from elongation to contraction depending on the director profile induced to the droplets during the flow in the capillary, which again depends on the microfluidic process and its parameters. Furthermore, particles of more complex shapes, like core-shell structures or Janus particles, can be prepared by adjusting the setup. By the variation of the chemical structure and the mode of crosslinking (solidification) of the liquid crystalline elastomer, it is also possible to prepare actuating particles triggered by heat or UV-vis irradiation.

This article describes the microfluidic process and parameters to prepare actuating particles from liquid crystalline elastomers. This process allows the preparation of actuating particles and the variation of their size and shape (from oblate to strongly prolate, core-shell, and Janus morphologies) as well as the magnitude of actuation.

Sıvı kristal Elastomer aktüatörler mikrosıvısal hazırlanması

This paper focuses on the microfluidic process (and its parameters) to prepare actuating particles from liquid crystalline elastomers. The preparation ...

Double Emulsion Generation Using a Polydimethylsiloxane (PDMS) Co-axial Flow Focus Device

Double emulsions are useful in a number of biological and industrial applications in which it is important to have an aqueous carrier fluid. This paper presents a polydimethylsiloxane (PDMS) microfluidic device capable of generating water/oil/water double emulsions using a coaxial flow focusing geometry that can be fabricated entirely using soft lithography. Similar to emulsion devices using glass capillaries, double emulsions can be formed in channels with uniform wettability and with dimensions much smaller than the channel sizes. Three dimensional flow focusing geometry is achieved by casting a pair of PDMS slabs using two layer soft lithography, then mating the slabs together in a clamshell configuration. Complementary locking features molded into the PDMS slabs enable the accurate registration of features on each of the slab surfaces. Device testing demonstrates formation of double emulsions from 14 &#181;m to 50 &#181;m in diameter while using large channels that are robust against fouling and clogging.

Double Emulsion Generation Using a Polydimethylsiloxane PDMS Co-axial Flow Focus Device

Microfluidic double emulsions generation typically involves devices with patterned wettability or custom-fabricated glass components. Here we describe the fabrication and testing of an all polydimethylsiloxane (PDMS) double emulsion generator that does not require surface treatment or complicated fabrication processes, and is capable of producing double emulsions down to 14 &#181;m.

Bir Polidimetilsiloksan (PDMS) Koaksiyel Akış Odak Aygıtı Kullanma Çift Emülsiyon Üretimi

Double emulsions are useful in a number of biological and industrial applications in which it is important to have an aqueous carrier fluid. This paper ...

Biyomühendislik

A Femtoliter Droplet Array for Massively Parallel Protein Synthesis from Single DNA Molecules

Advances in spatial resolution and detection sensitivity of scientific instrumentation make it possible to apply small reactors for biological and chemical research. To meet the demand for high-performance microreactors, we developed a femtoliter droplet array (FemDA) device and exemplified its application in massively parallel cell-free protein synthesis (CFPS) reactions. Over one million uniform droplets were readily generated within a finger-sized area using a two-step oil-sealing protocol. Every droplet was anchored in a femtoliter microchamber composed of a hydrophilic bottom and a hydrophobic sidewall. The hybrid hydrophilic-in-hydrophobic structure and the dedicated sealing oils and surfactants are crucial for stably retaining the femtoliter aqueous solution in the femtoliter space without evaporation loss. The femtoliter configuration and the simple structure of the FemDA device allowed minimal reagent consumption. The uniform dimension of the droplet reactors made large-scale quantitative and time-course measurements convincing and reliable. The FemDA technology correlated the protein yield of the CFPS reaction with the number of DNA molecules in each droplet. We streamlined the procedures about the microfabrication of the device, the formation of the femtoliter droplets, and the acquisition and analysis of the microscopic image data. The detailed protocol with the optimized low running cost makes the FemDA technology accessible to everyone who has standard cleanroom facilities and a conventional fluorescence microscope in their own place.

The overall goal of the protocol is to prepare over one million ordered, uniform, stable, and biocompatible femtoliter droplets on a 1 cm2 planar substrate that can be used for cell-free protein synthesis.

Tek DNA Moleküllerinden Kitlesel Paralel Protein Sentezi için Femtolitre Damlacık Dizisi

Advances in spatial resolution and detection sensitivity of scientific instrumentation make it possible to apply small reactors for biological and ...

Fabricating Degradable Thermoresponsive Hydrogels on Multiple Length Scales via Reactive Extrusion, Microfluidics, Self-assembly, and Electrospinning

While various smart materials have been explored for a variety of biomedical applications (e.g., drug delivery, tissue engineering, bioimaging, etc.), their ultimate clinical use has been hampered by the lack of biologically-relevant degradation observed for most smart materials. This is particularly true for temperature-responsive hydrogels, which are almost uniformly based on polymers that are functionally non-degradable (e.g., poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) or poly(oligoethylene glycol methacrylate) (POEGMA)). As such, to effectively translate the potential of thermoresponsive hydrogels to the challenges of remote-controlled or metabolism-regulated drug delivery, cell scaffolds with tunable cell-material interactions, theranostic materials with the potential for both imaging and drug delivery, and other such applications, a method is required to render the hydrogels (if not fully degradable) at least capable of renal clearance following the required lifetime of the material. To that end, this protocol describes the preparation of hydrolytically-degradable hydrazone-crosslinked hydrogels on multiple length scales based on the reaction between hydrazide and aldehyde-functionalized PNIPAM or POEGMA oligomers with molecular weights below the renal filtration limit. Specifically, methods to fabricate degradable thermoresponsive bulk hydrogels (using a double barrel syringe technique), hydrogel particles (on both the microscale through the use of a microfluidics platform facilitating simultaneous mixing and emulsification of the precursor polymers and the nanoscale through the use of a thermally-driven self-assembly and cross-linking method), and hydrogel nanofibers (using a reactive electrospinning strategy) are described. In each case, hydrogels with temperature-responsive properties similar to those achieved via conventional free radical cross-linking processes can be achieved, but the hydrazone cross-linked network can be degraded over time to re-form the oligomeric precursor polymers and enable clearance. As such, we anticipate these methods (which may be generically applied to any synthetic water-soluble polymer, not just smart materials) will enable easier translation of synthetic smart materials to clinical applications.

Protocols are described for the fabrication of degradable thermoresponsive hydrogels based on hydrazone cross-linking of polymeric oligomers on the bulk scale, microscale, and nanoscale, the latter for preparation of both gel nanoparticles and nanofibers.

Parçalanabilir Thermoresponsive Hydrogels birden fazla uzunluğu ölçeklerde yolu ile reaktif ekstrüzyon, havacilik, kendinden montajlı imalatı ve Electrospinning

While various smart materials have been explored for a variety of biomedical applications (e.g., drug delivery, tissue engineering, bioimaging, etc.), ...

Glass-Based Devices to Generate Drops and Emulsions

In this manuscript, three different step-by-step protocols to generate highly monodisperse emulsion drops using glass-based microfluidics are described. The first device is built for the generation of simple drops driven by gravity. The second device is designed to generate emulsion drops in a coflowing scheme. The third device is an extension of the coflowing device with the addition of a third liquid that acts as an electric ground, allowing the formation of electrified drops that subsequently discharge. In this setup, two of the three liquids have an appreciable electrical conductivity. The third liquid mediates between these two and is a dielectric. A&#160;voltage difference applied between the two conducting liquids creates an electric field that couples with hydrodynamic stresses of the coflowing liquids, affecting the jet and drop formation process. The addition of the electric field provides a path to generate smaller drops than in simple coflow devices and for generating particles and fibers with a wide range of sizes.

Here, a protocol to manufacture glass-based microfluidic devices used for generating highly monodisperse emulsions with controlled drop size is presented.

Damla ve Emülsiyon Üretmek için Cam Bazlı Cihazlar

In this manuscript, three different step-by-step protocols to generate highly monodisperse emulsion drops using glass-based microfluidics are described. ...

A Droplet-Based Microfluidic Approach and Microsphere-PCR Amplification for Single-Stranded DNA Amplicons

Droplet-based microfluidics enable the reliable production of homogeneous microspheres in the microfluidic channel, providing controlled size and morphology of the obtained microsphere. A microsphere copolymerized with an acrydite-DNA probe was successfully fabricated. Different methods such as asymmetric PCR, exonuclease digestion, and isolation on streptavidin-coated magnetic beads can be used to synthesize single-stranded DNA (ssDNA). However, these methods cannot efficiently use large amounts of highly purified ssDNA. Here, we describe a microsphere-PCR protocol detailing how ssDNA can be efficiently amplified and separated from dsDNA simply by pipetting from a PCR reaction tube. The amplification of ssDNA can be applied as potential reagents for the DNA microarray and DNA-SELEX (Systematic evolution of ligands by exponential enrichment) processes.

This work provides a method for the fabrication of droplet-based microfluidic platforms and the application of polyacrylamide microspheres for microsphere-PCR amplification. The microsphere-PCR method makes it possible to obtain single-stranded DNA amplicons without separating double-stranded DNA.

Bir damlacık dayalı mikrosıvısal yaklaşım ve Microsphere-PCR güçlendirme tek iplikçikli DNA'Amplicons için

Droplet-based microfluidics enable the reliable production of homogeneous microspheres in the microfluidic channel, providing controlled size and ...

Generation of Dynamical Environmental Conditions using a High-Throughput Microfluidic Device

Mimicking in vivo environmental conditions is crucial for in vitro studies on complex life machinery. However, current techniques targeting live cells and organs are either highly expensive, like robotics, or lack nanoliter volume and millisecond time accuracy in liquid manipulation. We herein present the design and fabrication of a microfluidic system, which consists of 1,500 culture units, an array of enhanced peristaltic pumps and an on-site mixing modulus. To demonstrate the capacities of the microfluidic device, neural stem cell (NSC) spheres are maintained in the proposed system. We observed that when the NSC sphere is exposed to CXCL in day 1 and EGF in day 2, the round-shaped conformation is well maintained. Variation in the input order of 6 drugs causes morphological changes to the NSC sphere and the expression level representative marker for NSC stemness (i.e., Hes5 and Dcx). These results indicate that dynamic and complex environmental conditions have great effects on NSC differentiation and self-renewal, and the proposed microfluidic device is a suitable platform for high throughput studies on the complex life machinery.

We present a microfluidic system for high throughput studies on complex life machinery, which consists of 1500 culture units, an array of enhanced peristaltic pumps and an on-site mixing modulus. The microfluidic chip allows for the analysis of the highly complex and dynamic micro-environmental conditions in vivo.

Yüksek Verimli Mikroakışkan Cihaz Kullanarak Dinamik ÇevreSel Koşulların Üretilmesi

Mimicking in vivo environmental conditions is crucial for in vitro studies on complex life machinery. However, current techniques targeting live cells and ...

Reconstitution of Basic Mitotic Spindles in Spherical Emulsion Droplets

Mitotic spindle assembly, positioning and orientation depend on the combined forces generated by microtubule dynamics, microtubule motor proteins and cross-linkers. Growing microtubules can generate pushing forces, while depolymerizing microtubules can convert the energy from microtubule shrinkage into pulling forces, when attached, for example, to cortical dynein or chromosomes. In addition, motor proteins and diffusible cross-linkers within the spindle contribute to spindle architecture by connecting and sliding anti-parallel microtubules. In vivo, it has proven difficult to unravel the relative contribution of individual players to the overall balance of forces. Here we present the methods that we recently developed in our efforts to reconstitute basic mitotic spindles bottom-up in vitro. Using microfluidic techniques, centrosomes and tubulin are encapsulated in water-in-oil emulsion droplets, leading to the formation of geometrically confined (double) microtubule asters. By additionally introducing cortically anchored dynein, plus-end directed microtubule motors and diffusible cross-linkers, this system is used to reconstitute spindle-like structures. The methods presented here provide a starting point for reconstitution of more complete mitotic spindles, allowing for a detailed study of the contribution of each individual component, and for obtaining an integrated quantitative view of the force-balance within the mitotic spindle.

The assembly and positioning of the mitotic spindle depend on the combined forces generated by microtubule dynamics, motor proteins and cross-linkers. Here we present our recently developed methods in which the geometrical confinement of spherical emulsion droplets is used for the bottom-up reconstitution of basic mitotic spindles.

Küresel emülsiyon damlacıkların Temel Mitotik Mil Sulandırma

Mitotic spindle assembly, positioning and orientation depend on the combined forces generated by microtubule dynamics, microtubule motor proteins and ...