Fabricación de gotas de alta viscosidad usando dispositivos capilares microfluídicos con estructura de flujo de co inversión de fase

Resumen

Un dispositivo de flujo Co inversión de fase se demuestra para generar gotas de alta viscosidad monodispersa sobre 1 Pas, que es difícil de realizar en microfluídica de gota.

Resumen

La generación de gotitas monodispersa con de gran viscosidad ha sido siempre un desafío en microfluídica de gota. Aquí, demostramos un dispositivo Co flujo de inversión de fase para generar gotas uniformes de alta viscosidad en un fluido de baja viscosidad. El dispositivo de microfluidos capilar tiene una estructura común de flujo Co con su salida que se conecta a un tubo más ancho. Alargado las gotitas del fluido de baja viscosidad primero están encapsuladas por el líquido viscoso de la estructura de flujo de Co. Como las gotas alargadas de baja viscosidad fluyen a través de la salida, que se trata de ser mojada por el líquido de baja viscosidad, inversión de fase entonces es inducida por la adherencia de las gotas de baja viscosidad hasta la punta de la salida, que da como resultado la inversa posterior encapsulación del fluido viscoso. El tamaño de las gotas de alta viscosidad resultantes puede ajustarse cambiando la proporción de la tasa de flujo del fluido de baja viscosidad al líquido viscoso. Muestran varios ejemplos típicos de la generación de gotas de alta viscosidad con una viscosidad hasta 11,9 Pas, tales como solución de glicerina, miel, almidón y polímero. El método proporciona un enfoque sencillo para generar gotas de alta viscosidad monodispersa, que pueden ser utilizadas en una variedad de aplicaciones basadas en la gota, como síntesis de materiales, el suministro de medicamentos, análisis de la célula, bioingeniería y alimentos de la ingeniería.

Introducción

La generación de gotas se está convirtiendo en una tecnología clave en una variedad de aplicaciones, tales como el suministro de medicamentos, síntesis de materiales, bioprinting 3D, estudios de células y alimentos ingeniería^{1,2,3,4 , 5 , 6}. dispositivos microfluídicos con cruce^7,8, co fluyen^1,9, o^10,enfoque de flujo¹¹ estructuras son ampliamente utilizadas para generar monodispersa gotas de una emulsión. Selección de una fase continua más viscoso facilitará la formación de gotas¹², y las viscosidades de los líquidos continuados y dispersos son comúnmente por debajo de 0,1 Pas en gotita microfluídica¹³. Sin embargo, en muchas aplicaciones, la fase dispersa puede tener una viscosidad varios cientos de veces mayor que la del agua, como glicerol¹⁴, soluciones que contengan nanopartículas¹⁵, proteínas¹⁶o¹⁷ de polímeros ^{, 18 , 19}, aunque es difícil lograr monodispersa gotitas de fluidos de alta viscosidad en un establo goteo régimen¹¹ en dispositivos microfluídicos, especialmente para los fluidos con viscosidad η > 1 Pa·s^{14 ,17,18,19}. Además, ha sido reportado^13,18 que microfluídicos típicos métodos para la formación de gotas requieren líquidos con una viscosidad relativamente baja y moderada tensión interfacial para formar gotitas de uniforme en un goteo estable régimen.

Para una fase dispersa con una viscosidad ligeramente superior a 0,1 Pas, hay varios enfoques posibles para facilitar la formación de gotas con cruce típico, flujo Co o dispositivos microfluídicos enfoque flujo: (1) disminución de la viscosidad de la dispersión fase mediante la dilución en un solvente volátil^11,20; (2) disminuir la relación dispersa-a-continuo de la viscosidad al aumentar la viscosidad de la fase continua^1,11; (3) disminuir la tasa de flujo de la fase dispersa a un valor extremadamente bajo, manteniendo un flujo continuo de dispersión alta tasa cociente ^14,19. Sin embargo, estos métodos no son prácticos para líquidos con una viscosidad mucho más alta, reducirá significativamente el ritmo de producción aumentando dramáticamente el consumo de solventes volátiles o la fase continua. Además, se ha divulgado que algunas soluciones de polímero de alta viscosidad η > 1 Pa·s todavía no se rompió para arriba en gotas con los enfoques mencionados^17,19.

También hay varios diseños mejorados de dispositivos microfluídicos que introducir una tercera fase de fluido en el sistema, que facilita la generación de gotas de alta viscosidad. Las innovaciones incluyen: burbujas para cortar un hilo que echa en chorro en gotas²¹, un líquido inmiscible ataviado con una viscosidad moderada, como la fase media entre la fase de dipsersed y la fase continua¹⁸, y microreactores para generar gotas de alta viscosidad a partir de dos precursores de baja viscosidad^21,22,23. Sin embargo, como un líquido más está implicado en el proceso, el sistema se vuelve más complicado, y los dispositivos funcionan generalmente en un régimen de flujo mucho más estrecho que los dispositivos típicos para la generación de gotas de emulsión simple.

Generar monodispersa gotas directamente en un fluido de alta viscosidad η > 1 Pa·s, métodos de inversión de fase controlada de superficie han sido investigados²⁴. Como la generación de gotitas de baja viscosidad es mucho más fácil que el de gran viscosidad gotas¹², alargadas gotas de baja viscosidad en una fase continua de alta viscosidad se generan por primera vez con una estructura de flujo de trabajo típico y entonces se dividen debido al cambio de mojabilidad superficial aguas abajo de la estructura de flujo de trabajo. El fluido de baja viscosidad lanzado inversamente encapsula el fluido de alta viscosidad abajo en gotitas para que la inversión de fase se ha completado. Según el mecanismo de inversión de fase, se pueden generar gotas de alta viscosidad monodispersa basado en un dispositivo de flujo de trabajo típico, mientras que la salida del dispositivo Co flujo es tratada para ser mojadas por el líquido de baja viscosidad y luego conectada a un tubo más ancho^{24 ,25}.

Protocolo

1. producir un dispositivo capilar Co flujo de inversión de fase para observar el proceso de generación de gotas acuosas, de gran viscosidad de ~ 500 μm de diámetro.

Nota: El tubo cuadrado exterior utilizado aquí es para tomar imágenes del proceso de generación de las gotas de alta viscosidad. Si no hay necesidad para tomar imágenes, una versión simplificada del dispositivo se puede hacer según el paso de protocolo 2.

1. Prepare tres tubos de vidrio de diferentes tamaños para el montaje del dispositivo capilar.
   1. Tomar un tubo de vidrio cuadrado con un tamaño interno de 1,05 mm y cortar un trozo del tubo ~ 4 cm de longitud. Este será el tubo exterior del dispositivo.
   2. Tomar un tubo de vidrio redondo con un diámetro interno (I.D.) de 580 μm y un diámetro exterior (D.E.) de 1 mm y cortar un trozo de tubo de 3 cm de longitud. Este será el medio tubo del dispositivo.
   3. Tomar un tubo de vidrio redonda con diámetro interior = 200 μm y diámetro exterior = 330 μm y cortar un trozo de tubo de 2 cm de longitud. Este será el tubo interno del dispositivo.
2. Modificar la mojabilidad de la superficie de un extremo del medio tubo a ser hidrofóbico.
   1. Tomar un frasco de vidrio de 1 mL y añadir 0,3 mL de tricloro (octadecil) silano (OTS) en el frasco de cristal.
   2. Tome el tubo central con ID = 580 μm preparada en el paso de protocolo 1.1.2 y moje un extremo de él en la OTS en el frasco de cristal para ~ 10 s.
   3. Sacar el tubo central y enjuagar el tubo con gas de nitrógeno desde el extremo no tratado.
3. Preparar las agujas para las entradas del dispositivo capilar.
   1. Tome una punta Roma de 20G, aguja de dispensación y corte una ranura con ~0.5 mm x 0,5 mm en el borde de la Luer Lock plástico con una cuchilla.
      Nota: Esta aguja servirá como la entrada para la fase de aceite de baja viscosidad.
   2. Tomar otra punta Roma 20G aguja de dispensación y corte dos ranuras en el borde del plástico Luer Lock. Alinee las dos ranuras en una línea que pasa del diámetro de la Luer Lock.
      Nota: Una ranura tiene un tamaño de ~0.5 mm x 0,5 mm, mientras que la otra ranura tiene un tamaño de ~1.0 mm x 1.0 mm. Esta aguja servirá como la entrada de la fase acuosa de alta viscosidad.
   3. Tomar otra punta Roma 20G aguja de dispensación y corte dos ranuras en el borde del plástico Luer Lock. Alinee las dos ranuras en una línea que pasa del diámetro de la Luer Lock.
      Nota: Una ranura tiene un tamaño de ~1.5 mm x 1,5 mm; mientras que la otra ranura tiene un tamaño de ~1.0 mm x 1.0 mm. Esta aguja sirve como la entrada para la limpieza.
4. Montar el vidrio de los tubos según Figura 1A.
   1. Tomar un portaobjetos de vidrio regular de 7,62 x 2,54 cm como el substrato del dispositivo capilar.
   2. Poner el tubo exterior con I.D. = 1,05 mm, preparado en el paso de protocolo 1.1.1, en la diapositiva de cristal con ~ 1 cm el borde corto de la diapositiva de cristal de extrudado.
   3. Tome el tubo central con ID = 580 μm, preparado en el paso de protocolo 1.2, inserte el extremo hidrofóbico del medio tubo en el tubo exterior desde el final de la diapositiva de cristal y conservar ~ 1 cm del tubo medio fuera del tubo exterior.
   4. Tomar el tubo interno con I.D. = 200 μm, preparado en el paso de protocolo 1.1.3, inserte un extremo del tubo interior en el tubo medio y mantener ~ 1 cm del tubo interno, tubo exterior de la mediano.
   5. Utilizar el pegamento de epoxy para fijar los tres tubos en la posición a lo largo de la línea central de la diapositiva de cristal. Espere ~ 5 min o más para el pegamento que se solidifique completamente.
5. Montar las entradas del dispositivo capilar.
   1. Tomar la aguja de entrada para la fase de aceite de baja viscosidad, preparado en el paso de protocolo 1.3.1 y que el conector Luer cubrir el extremo del tubo interior en el sustrato y luego usar pegamento epoxi para fijar el conector Luer en el substrato.
   2. Tomar la aguja de entrada para la fase acuosa de alta viscosidad, elaborado en el paso de protocolo 1.3.2 y que el conector Luer cubrir al cruce entre el tubo interno y el tubo central y luego usar pegamento epoxi para fijar el conector Luer en el sustrato.
   3. Tomar la aguja de entrada, preparada en el paso de protocolo 1.3.3 y, para la limpieza, deje que el conector Luer cubrir al cruce entre el tubo central y el tubo exterior y luego usar pegamento epoxi para fijar el conector Luer en el substrato.
   4. Esperar ~ 5 min o más para el pegamento que se solidifique completamente.
   5. Utilice pegamento epóxico para sellar los cubos de Luer de las agujas en el substrato.
6. Esperar 30 min o más para el pegamento que se solidifique totalmente, y entonces el dispositivo está listo para usar.

2. hacer una inversión de fase, co flujo capilar de fabricación acuosas gotitas de alta viscosidad con un diámetro de ~ 500 μm.

Nota: El dispositivo de hecho aquí es una versión simplificada del dispositivo en el paso 1 de protocolo.

1. Preparar dos tubos de vidrio de diferentes tamaños para el montaje del dispositivo capilar.
   1. Tomar un tubo de vidrio redonda con ID = 580 μm y diámetro exterior = 1 mm y corte un trozo del tubo con ~ 3 cm de longitud. Este será el medio tubo del dispositivo.
   2. Tomar un tubo de vidrio redonda con diámetro interior = 200 μm y diámetro exterior = 330 μm y corte un trozo del tubo con ~ 2 cm de longitud. Este será el tubo interno del dispositivo.
2. Modificar la mojabilidad de la superficie de un extremo del medio tubo a ser hidrofóbico.
   1. Agregar 0,3 mL de OTS en un frasco de vidrio de 1 mL.
   2. Tome el tubo central con ID = 580 μm, preparado en el paso de protocolo 2.1.1 y moje un extremo de él en la OTS en el frasco de cristal para ~ 10 s.
   3. Sacar el tubo central y luego enjuagar el tubo con gas de nitrógeno desde el extremo no tratado.
3. Preparar las agujas para las entradas del dispositivo capilar.
   1. Preparar una punta Roma de 20G, suministro de agujas, que servirán como la entrada para la fase de aceite de baja viscosidad. Luego, corte una ranura de ~0.5 mm x 0,5 mm con una hoja en el borde de plástico del conector Luer.
   2. Tomar otra punta Roma 20G aguja de dispensación y corte dos ranuras en el borde del plástico Luer Lock. Alinee las dos ranuras en una línea que pasa del diámetro de la Luer Lock.
      Nota: Una ranura tiene un tamaño de ~0.5 mm x 0,5 mm, mientras que la otra ranura tiene un tamaño de ~1.0 mm x 1.0 mm. Esta segunda aguja servirá como la entrada de la fase acuosa de alta viscosidad.
4. Montar el vidrio de los tubos según Figura 1A .
   1. Tomar un portaobjetos de vidrio regular de 7,62 x 2,54 cm como el substrato del dispositivo capilar.
   2. Ponemos el tubo de mediano con I.D. = 580 μm, preparado en el paso de protocolo 2.2, en el portaobjetos de vidrio con el extremo hidrofóbico sacando ~ 1 cm sobre el borde corto de la diapositiva de cristal.
   3. Tomar el tubo interno con I.D. = 200 μm, preparado en el paso 2.1.2, de protocolo, inserte un extremo del tubo interior en el tubo de mediano desde el extremo no tratado en el portaobjetos de cristal y mantener ~ 1 cm del tubo interno, tubo exterior de la mediano.
   4. Use pegamento de epoxy para fijar los dos tubos en la posición a lo largo de la línea central de la diapositiva de cristal.
   5. Espere durante ~ 5 min o más el pegamento que se solidifique completamente.
5. Montar las entradas del dispositivo capilar.
   1. Tomar la aguja de entrada para la fase de aceite de baja viscosidad, preparado en el paso de protocolo 2.3.1 y que el conector Luer cubrir el extremo del tubo interior en el sustrato y luego usar pegamento epoxi para fijar el conector Luer en el substrato.
   2. Tomar la aguja de entrada para la fase acuosa de alta viscosidad, elaborado en el paso de protocolo 2.3.2 y que el conector Luer cubrir al cruce entre el tubo interno y el tubo central y luego usar pegamento epoxi para fijar el conector Luer en el sustrato.
      Nota: El otro extremo del tubo del medio es la salida del dispositivo.
   3. Esperar ~ 5 min o más para el pegamento que se solidifique completamente.
   4. Utilice pegamento epóxico para sellar los cubos de Luer de las agujas en el substrato.
6. Esperar 30 min o más para el pegamento que se solidifique completamente.
7. Conecte el extremo libre del tubo del medio con el tubo de salida, es decir., tubería de polietileno con diámetro interno = 0,86 mm y 20 mm de longitud.
   Nota: La leve deformación de la tubería exterior garantizará el sello de la conexión, para que no se necesita pegamento aquí. La tubería de salida actúa como un gran tubo externo para la inversión de fase. En este punto, el dispositivo está listo para usar.

3. Haga la fase inversión Co flujo capilar dispositivo para observar el proceso de generación de gotas acuosas de alta viscosidad con un diámetro de ~ 200 μm.

Nota: El dispositivo aquí es una versión más pequeña del dispositivo del paso del protocolo 1 hacer gotitas más pequeñas.

1. Prepare tres tubos de vidrio de diferentes tamaños para el montaje del dispositivo capilar.
   1. Tomar un tubo de vidrio cuadrado con I.D. = 400 μm y cortar un trozo del tubo ~ 4 cm de longitud, que será el tubo exterior del dispositivo.
   2. Tomar un tubo de vidrio redonda con diámetro interior = 200 μm y diámetro exterior = 330 μm y cortar un trozo de tubo de 3 cm de longitud, que será el medio tubo del dispositivo.
   3. Tomar un tubo de vidrio redonda con diámetro interior = 100 μm y diámetro exterior = 170 μm y cortar un trozo de tubo de 2 cm de longitud, que será el tubo interno del dispositivo.
2. Modificar la mojabilidad de la superficie de un extremo del medio tubo a ser hidrofóbico.
   1. Tomar un frasco de vidrio de 1 mL y añadir 0,3 mL del OTS en el frasco de cristal.
   2. Tome el tubo central con I.D. = 200 μm, preparado en el paso de protocolo 3.1.2 y moje un extremo de él en la OTS en el frasco de cristal para ~ 10 s.
   3. Sacar el tubo central y luego enjuagar el tubo con gas de nitrógeno desde el extremo no tratado.
3. Preparar las agujas para las entradas del dispositivo capilar.
   1. Preparar una punta Roma de 20G, suministro de agujas, que servirán como la entrada para la fase de aceite de baja viscosidad. Luego, con una hoja de corte una ranura ~0.2 mm x 0,2 mm en el borde de plástico del conector Luer.
   2. Preparar otra punta Roma 20G aguja de dispensación y corte dos ranuras en el borde de plástico del conector Luer. Alinee las dos ranuras en una línea que pasa del diámetro de la Luer Lock.
      Nota: Una ranura tiene un tamaño de ~0.2 mm x 0,2 mm, mientras que la otra ranura tiene un tamaño de ~0.4 m m x 0,4 m. Esta segunda aguja servirá como la entrada de la fase acuosa de alta viscosidad.
   3. Tomar otra punta Roma 20G aguja de dispensación y corte dos ranuras en el borde del plástico Luer Lock. Las dos ranuras están alineadas en una línea que pasa del diámetro de la Luer Lock.
      Nota: Una ranura tiene un tamaño de ~0.8 m m x 0,8 m, mientras que la otra ranura tiene un tamaño de ~0.4 m m x 0,4 m. Esta aguja tercera servirá como una entrada para la limpieza.
4. Siga los pasos del protocolo 1.4-1.6 para terminar el dispositivo, utilizando los tubos de vidrio preparados en el paso de protocolo 3.1 en lugar de los preparados en protocolo el paso 1.1 y usando las agujas preparadas en el paso de protocolo 3.3 en lugar de los preparados en el paso de protocolo 1.3.

4. observando la generación de gotas de glicerol en parafina líquida

Nota: Para la toma de las imágenes mostradas en las figuras 1B - D, utilizar el dispositivo preparado en el paso del protocolo 1; para la toma de imágenes que se muestran en la figura 3, use el dispositivo preparado en el paso 3 de protocolo.

1. Preparar soluciones para ser utilizados en el experimento.
   1. Uso de glicerol como la fase acuosa de alta viscosidad y añadir 0,5 w.t.% O azul de toluidina para teñirlo azul.
   2. Usar parafina líquida como la fase oleosa de baja viscosidad y agregar 1% w.t. Span 80 en él como surfactante.
2. Preparar tres jeringas de 1 mL y tres bombas de la jeringuilla.
   Nota: Tres jeringas para los líquidos preparados en protocolo paso 4.1: uno para inyectar el glicerol de alta viscosidad, preparado en el paso de protocolo 4.1.1 y los otros dos para inyectar la parafina líquida de baja viscosidad, preparada en el paso de protocolo 4.1.2, respectivamente.
   1. Conectar la jeringa que contiene glicerol para la entrada al tubo de medio.
   2. Conecte una jeringa que contiene parafina líquida a la entrada del tubo interno, mientras la otra conecta a la entrada para la limpieza.
3. El dispositivo preparado en el paso del protocolo 1 sobre un microscopio invertido y un pedazo de un Kimwipe debajo de la salida del tubo exterior para absorber el líquido filtrado.
   PRECAUCIÓN: No permita que el fluido escape fuera de la zona de Kimwipe.
4. Establecer las tasas de flujo de las bombas de jeringa.
   Nota: Utilice la bomba de jeringa conectada al tubo externo para la limpieza cuando hay burbujas atrapadas o gotitas alrededor de la salida del tubo central. De lo contrario, simplemente deje la bomba parada.
   1. Fijar el caudal de inyección de glicerol en el medio tubo de Q_w = 10 μL/min.
   2. Fijar el caudal de inyección de parafina líquida para el tubo interno de Q_o = 30 μL/min.
   3. Ejecutar las dos bombas para generar gotas de glicerol.
5. ~0.5 min esperar hasta que los flujos se estabilizan y uniformemente se generan las gotas de glicerol en las salidas del tubo del medio. Luego, tomar vídeos o imágenes del proceso de generación de gotas.
   Nota: Imágenes en figuras 1B-C puede tomarse utilizando el dispositivo preparado en el paso del protocolo 1, mientras que imágenes de la Figura 3A se pueden tomar usando el dispositivo preparado en el paso 3 de protocolo. Detener todas las bombas tan pronto como vídeos o imágenes se toman y llevar el aparato al microscopio.
6. Preparar para recoger las gotas de alta viscosidad.
   1. Coloque el aparato en un plano vertical con la boca apuntando hacia abajo y pone un plato de petri bajo la salida. Use cinta para fijar el dispositivo con la salida de ~ 2 mm por encima de la parte inferior de la caja Petri.
   2. Verter algunos parafina líquida preparada en el paso de protocolo 4.1.2 en la caja Petri y sumerja a la salida del dispositivo.
7. Ejecutar los dos jeringa bombas en Q_w = 10 μL/min y Q_o = 30 μL/min y recoger las gotas de glicerol en la caja Petri.
   Nota: Espere ~ 1 min hasta que los flujos se estabilizan y uniformemente se generan las gotas de glicerol en las salidas del tubo exterior, la imagen de las gotas en la placa de Petri puede tomarse, como se muestra en la figura 1 para el dispositivo en el protocolo 1 , o figura 3B para el dispositivo preparado en el paso 3 de protocolo.

5. generar y recoger las gotas de glicerol en parafina líquida con el dispositivo simplificado elaborado en el paso 2.

Nota: Esto es para tomar imágenes de las gotas de glicerol en cociente de tasas de flujo diferentes de Q_oQ_wy medir el correspondiente tamaño de variación de las gotitas para los puntos de datos en la figura 2.

1. Preparar soluciones a utilizar en el experimento siguiente protocolo paso 4.1.
2. Preparar dos jeringas de 1 mL y dos bombas de la jeringuilla.
   Nota: Dos jeringas para los líquidos preparados en protocolo paso 4.1: uno para inyectar el glicerol de alta viscosidad, elaborado en el protocolo paso 4.1.1 y el otro para inyectar la parafina líquida de baja viscosidad, preparada en el paso de protocolo 4.1.2, respectivamente.
   1. Conectar la jeringa que contiene glicerol 0.8 mL a la entrada al tubo de medio.
   2. Conectar la jeringa que contiene parafina líquida 0,8 mL a la entrada del tubo interior.
3. Preparar para recoger las gotas de alta viscosidad.
   1. Coloque el aparato en un plano vertical con la boca apuntando hacia abajo y pone un plato de Petri bajo la salida de 35 mm. Use cinta para fijar el dispositivo con la salida de ~ 2 mm por encima de la parte inferior de la caja Petri.
   2. Verter algunos parafina líquida preparada en el paso de protocolo 4.1.2 en la caja Petri y sumerja a la salida del dispositivo.
4. Establecer las tasas de flujo de las bombas de jeringa.
   Nota: Para cada proporción de la tasa de flujo en la figura 2, fijar la tasa de flujo de glicerol Q_w = 2 μL/min, aumentando el caudal de la parafina líquida Q_o a diferentes valores según la razón de tasas de flujo necesario de Q _o/Q_w. Para cada proporción de la tasa de flujo, esperar ~ 1 min hasta que los flujos se estabilizan y gotas de glicerol uniforme se recogen en la placa de Petri, luego toman imágenes de las gotas.
   1. Fijar el caudal de glicerol que se inyecta en el tubo de medio de Q_w = 2 μL/min.
   2. Fijar el caudal de la parafina líquida que se inyecta en el tubo interior de Q_o = 6 μL/min.
   3. Ejecutar las dos bombas para generar gotas de glicerol.
      Nota: El proceso de generación de las gotas puede observarse directamente con una cámara de teléfono móvil o una cámara digital montada en un trípode.
5. Espere ~ 1 min hasta que los flujos se estabilizan y cambian una nueva placa de petri para recoger gotas de glicerol uniforme.

6. generar otras gotitas de alta viscosidad en parafina líquida utilizando el dispositivo de flujo Co inversión de fase.

Nota: Esto es para las imágenes en la figura 4. Toda la fase de aceite de baja viscosidad utilizada en los experimentos es el mismo que utilizan en el protocolo paso 4.1.2.

1. Uso de miel pura de abeja como la fase acuosa de alta viscosidad para Figura 4A.
2. Preparar engrudo de almidón de w.t.% 6 de la Figura 4B.
   PRECAUCIÓN: Utilice una botella de vidrio de alta temperatura adecuado los medios de comunicación y una gorra de alta temperatura. Guantes resistentes al calor.
   1. Añadir 47 g de agua en una botella de 100 mL vidrio media y poner una barra de agitación en la botella.
   2. Poner la botella en un baño de agua y ajustar la temperatura a 100 ° C.
   3. Añadir 3 g de polvo de almidón en el agua caliente después de que el baño de agua alcanza los 100 ° C.
   4. Cubrir la tapa de la botella y seguir revolviendo por ~ 4 h hasta que la solución es clara.
   5. Espere hasta que la solución se enfría a temperatura ambiente antes de usar.
3. Preparar 10 w.t.% solución de PVA-124 figura 4.
   PRECAUCIÓN: Utilice una botella de vidrio de alta temperatura adecuado los medios de comunicación y una gorra de alta temperatura. Guantes resistentes al calor.
   1. Añadir 45 g de agua en una botella de 100 mL vidrio media y poner una barra de agitación en la botella.
   2. Poner la botella en un baño de agua y ajustar la temperatura a 70 ° C.
   3. Añadir 5 g de polvo de PVA-124 en la botella después de que el baño de agua alcanza los 70 ° C.
   4. Cubrir la tapa de la botella y seguir revolviendo para ~ 1 h hasta que la solución es clara.
   5. Espere hasta que la solución se enfría a temperatura ambiente antes de usar.
4. Generar gotitas de alta viscosidad en parafina líquida.
   1. Siga el protocolo paso 5 utilizando los fluidos de alta viscosidad elaborados en el paso 6.1-6.3, en lugar de glicerol en el paso 5 de protocolo.
   2. Utilice los ajustes de la tasa de flujo de Q_w = 1 μL/min y Q_o = 5 μL/min para figura 4.

Resultados

Un dispositivo de microfluidos capilar con una inversión de fase, estructura del flujo de co fue diseñado para generar monodispersa acuoso gotitas de alta viscosidad, como se muestra en la figura 1A. En la figura 1, la fase acuosa de alta viscosidad fue glicerol, que tiene una viscosidad η_w = 1,4 Pas; la fase de aceite de baja viscosidad es parafina líquida, que tiene una viscosidad η_o...

Discusión

El dispositivo de flujo Co inversión fase proporciona un método simple y recta hacia adelante para generar gotas de alta viscosidad monodispersa. Este dispositivo tiene una estructura similar a los dispositivos comunes de flujo Co, como la estructura de flujo de trabajo básico consiste en un tubo interno insertado en el tubo medio, la salida que está conectada a la tubería de salida. Sin embargo, hay dos diferencias principales entre la fase inversión flujo Co dispositivo y dispositivo de flujo de trabajo común pa...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
VitroTubes Glass Tubing	VitroCom	8240	Square - Miniature Hollow Glass Tubing, I.D.=0.4mm, OD=0.8mm
VitroTubes Glass Tubing	VitroCom	CV2033	Round - Miniature Hollow Glass Tubing, I.D.=0.2mm, O.D.=0.33mm
VitroTubes Glass Tubing	VitroCom	CV1017	Round - Miniature Hollow Glass Tubing, I.D.=0.1mm, O.D.=0.17mm
VitroTubes Glass Tubing	VitroCom	Q14606	Square - Miniature Hollow Glass Tubing, I.D.=1.05mm+0.1/-0, OD=1.5mm
Standard Glass Capillaries	WPI	1B100-6	Round - Glass Tubing, I.D.=0.58mm, O.D.=1.00mm
Glycerol	Sinopharm Chemical Reagent Beijing	10010618
Paraffin Liquid	Sinopharm Chemical Reagent Beijing	30139828
Poly(vinyl alcohol), PVA-124	Sinopharm Chemical Reagent Beijing	30153084
Span 80	Sigma-Aldrich	85548
Starch	Sigma-Aldrich	S9765
Trichloro(octadecyl)silane	Sigma-Aldrich	104817
Toluidine Blue O	Sigma-Aldrich	T3260
Honey			Chaste tree honey, common food product purchased from supermarket
DEVCON 5 Minute Epoxy	ITW		Epoxy glue
Blunt Tip Stainless Steel Dispensing Needles (Luer Lock)	Suzhou Lanbo Needle, China	LTA820050	20G x 1/2"
Tungsten/Carbide Scriber	Ullman	1830	For cutting glass tubing
Microscope Slides	Sail Brand	7101	76.2 mm x 25.4 mm, Thickness 1 - 1.2 mm
Polyethylene Tubing	Scientific Commodities	BB31695-PE/5	I.D. = 0.86 mm, O.D. = 1.32 mm
Syringe Pumps	Longer Pump, China	LSP01-1A	3 pumps needed for the experiments