Name: fabricating high-viscosity droplets using microfluidic capillary device with phase-inversion co-flow structure
Uploaded: 2018-04-17T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabricating High-viscosity Droplets using Microfluidic Capillary Device with Phase-inversion Co-flow Structure at JoVE.com

Эта работа была поддержана Фонд национального естественных наук Китая (№ 51420105006 и 51322501). Мы благодарим Даниэля за его полезным обсуждение идеи высокой вязкости.

1. производство фазы инверсии Сопредседатель потока капиллярного устройство для наблюдения за процесс создания капель водного раствора, высокой вязкости с диаметром ~ 500 мкм.
Примечание: Площадь наружной трубы, используемые здесь предназначен для снятия изображений проц?...

<ol>
	<li>Shah, R. K., Shum, H. C., Rowat, A. C., Lee, D., Agresti, J. J., Utada, A. S., Chu, L. Y., Kim, J. W., Fernandez-Nieves, A., Martinez, C. J., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Designer+emulsions+using+microfluidics.">Designer emulsions using microfluidics.</a> Mater. Today. 11, 18-27 (2008).</li><li>Park, J. I., Saffari, A., Kumar, S., G&#252;nther, A., Kumacheva, E. <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+polymer+and+inorganic+particulate+materials.">Microfluidic synthesis of polymer and inorganic particulate materials.</a> Annu. Rev. Mater. Res. 40, 415-443 (2010).</li><li>Heath, J. R., Ribas, A., Mischel, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-cell+analysis+tools+for+drug+discovery+and+development.">Single-cell analysis tools for drug discovery and development.</a> Nat. Rev. Drug Discovery. 15, 204-216 (2016).</li><li>Murphy, S. V., Atala, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+Bioprinting+of+tissues+and+organs.">3D Bioprinting of tissues and organs.</a> Nat. Biotechnol. 32, 773-785 (2014).</li><li>Du, G., Fang, Q., den Toonder, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidics+for+cell-based+high+throughput+screening+platforms-a+review.">Microfluidics for cell-based high throughput screening platforms-a review.</a> Anal. Chim. Acta. 903, 36-50 (2016).</li><li>Ushikubo, F. Y., Oliveira, D. R. B., Michelon, M., Cunha, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Designing+food+structure+using+microfluidics.">Designing food structure using microfluidics.</a> Food Eng. Rev. 7, 393-416 (2015).</li><li>Xu, J. H., Li, S. W., Tan, J., Wang, Y. J., Luo, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+highly+monodisperse+droplet+in+a+T-junction+microfluidic+device.">Preparation of highly monodisperse droplet in a T-junction microfluidic device.</a> AIChE Journal. 52, 3005-3010 (2006).</li><li>van Steijn, V., Kleijn, C. R., Kreutzer, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flows+around+confined+bubbles+and+their+importance+in+triggering+pinch-off.">Flows around confined bubbles and their importance in triggering pinch-off.</a> Phys. Rev. Lett. 103, 214501 (2009).</li><li>Utada, A. S., Fernandez-Nieves, A., Stone, H. A., Weitz, D. 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+to+jetting+transitions+in+coflowing+liquid+streams.">Dripping to jetting transitions in coflowing liquid streams.</a> Phys. Rev. Lett. 99, 094502 (2007).</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+&amp;#34;flow+focusing&amp;#34;+in+microchannels.">Formation of dispersions using &amp;#34;flow focusing&amp;#34; in microchannels.</a> Appl. phys. lett. 82, 364-366 (2003).</li><li>Utada, A. S., Lorenceau, E., Link, D. R., Kaplan, P. D., Stone, H. A., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monodisperse+double+emulsions+generated+from+a+microcapillary+device.">Monodisperse double emulsions generated from a microcapillary device.</a> Science. 308, 537-541 (2005).</li><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 Chip. 8, 198-220 (2008).</li><li>Nunes, J. K., Tsai, S. S. H., 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, 114002 (2013).</li><li>Cubaud, T., Mason, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capillary+threads+and+viscous+droplets+in+square+microchannels.">Capillary threads and viscous droplets in square microchannels.</a> Phys. Fluids. 20, 053302 (2008).</li><li>Shestopalov, I., Tice, J. D., Ismagilov, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-step+synthesis+of+nanoparticles+performed+on+millisecond+time+scale+in+a+microfluidic+droplet-based+system.">Multi-step synthesis of nanoparticles performed on millisecond time scale in a microfluidic droplet-based system.</a> Lab Chip. 4, 316-321 (2004).</li><li>Zheng, B., Roach, L. S., Ismagilov, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Screening+of+protein+crystallization+conditions+on+a+microfluidic+chip+using+nanoliter-size+droplets.">Screening of protein crystallization conditions on a microfluidic chip using nanoliter-size droplets.</a> J. Am. Chem. Soc. 125, 11170-11171 (2003).</li><li>Nie, Z. H., Xu, S. Q., Seo, M., Lewis, P. C., Kumacheva, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+production+of+biopolymer+microcapsules+with+controlled+morphology.">Microfluidic production of biopolymer microcapsules with controlled morphology.</a> J. Am. Chem. Soc. 127, 8058-8063 (2005).</li><li>Abate, A. R., Kutsovsky, M., Seiffert, S., Windbergs, M., Pinto, L. F., Rotem, A., Utada, A. S., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+monodisperse+microparticles+from+non-Newtonian+polymer+solutions+with+microfluidic+devices.">Synthesis of monodisperse microparticles from non-Newtonian polymer solutions with microfluidic devices.</a> Adv. Mater. 23, 1757-1760 (2011).</li><li>Seo, M., Nie, Z., Xu, S., Mok, M., Lewis, P. C., Graham, R., Kumacheva, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+microfluidic+reactors+for+polymer+particles.">Continuous microfluidic reactors for polymer particles.</a> Langmuir. 21, 11614-11622 (2005).</li><li>Duncanson, W. J., Lin, T., Abate, A. R., Seiffert, S., Shah, R. K., Weitz, D. A. <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+advanced+microparticles+for+encapsulation+and+controlled+release.">Microfluidic synthesis of advanced microparticles for encapsulation and controlled release.</a> Lab Chip. 12, 2135-2145 (2012).</li><li>Song, H., Chen, D. L., Ismagilov, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reactions+in+droplets+in+microfluidic+channels.">Reactions in droplets in microfluidic channels.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 45, 7336-7356 (2006).</li><li>Chen, H., Zhao, Y., Li, J., Guo, M., Wan, J., Weitz, D. A., 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=Reactions+in+double+emulsions+by+flow-controlled+coalescence+of+encapsulated+drops.">Reactions in double emulsions by flow-controlled coalescence of encapsulated drops.</a> Lab Chip. 11, 2312-2315 (2011).</li><li>Wang, P., Li, J., Nunes, J., Hao, S., Liu, B., Chen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet+micro-reactor+for+internal+gelation+to+fabricate+ZrO2+ceramic+microspheres.">Droplet micro-reactor for internal gelation to fabricate ZrO2 ceramic microspheres.</a> J. Am. Ceram. Soc. 100, 41-48 (2017).</li><li>Chen, H., Man, J., Li, Z., Li, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+generation+of+high-viscosity+droplets+by+surface-controlled+breakup+of+segment+flow.">Microfluidic generation of high-viscosity droplets by surface-controlled breakup of segment flow.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 9, 21059-21064 (2017).</li><li>Man, J., Li, Z., Li, J., Chen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase+inversion+of+slug+flow+on+step+surface+to+form+high+viscosity+droplets+in+microchannel.">Phase inversion of slug flow on step surface to form high viscosity droplets in microchannel.</a> Appl. Phys. Lett. 110, 181601 (2017).</li></ol>

Фаза инверсии Сопредседатель потока устройство обеспечивает простой и прямой вперед метод для создания монодисперсных высокой вязкости капельки. Это устройство имеет аналогичную структуру общего совместного потока устройства, как структура основных совместно потока состоит из вну?...

Поколение капли становится ключевой технологией в различных приложений, таких как Доставка лекарств, материалов синтез, 3D подложке, клеток и продовольствия инженерных1,2,3,4 , 5 , 6. Microfluidic приборы с т-образного7,8, совместно поток1,9, или поток упор10,11 структуры широко используются для создания монодисперсных один эмульсии капельки. Выбор более вязкой непрерывной фазой будет способствовать формированию капель12, и вязкости непрерывной и рассеянных жидкости, обычно ниже 0,1 ПА в капли микрофлюидика13. Однако во многих приложениях, дисперсной фазы может иметь вязкость несколько сотен раз выше, чем у воды, например глицерина14, растворов, содержащих наночастицы15, белки16или полимеры17 , 18 , 19, хотя это трудно добиться монодисперсных капли прямо из высокой вязкости жидкостей в стабильной капает11 режим в microfluidic приборы, особенно для жидкостей с вязкостью η > 1 ПА·с14 ,17,18,19. Кроме того он был сообщил13,18 что типичный microfluidic методы для формирования капли требуют жидкости с относительно низкой вязкости и умеренной поверхностное натяжение для формирования единой капли в стабильной капает режим.
Для дисперсной фазы с вязкостью немного больше, чем 0,1 ПА, существует несколько возможных подходов для облегчения формирования капли с типичной т-образного перекрестка, Сопредседатель потока или потока упором microfluidic приборы: (1) снижение вязкости дисперсной Фаза путем разбавления в летучих растворителей11,20; (2) уменьшить коэффициент разошлись к непрерывное вязкость, увеличив вязкость непрерывной фазой1,11; (3) уменьшите расход дисперсной фазы чрезвычайно низкое значение, сохраняя непрерывный разогнали потока скорость соотношение 14,19. Однако эти подходы не практичным для жидкостей с гораздо более высокой вязкостью, как они будут значительно снизить темпы производства резко повышая потребление летучих растворителей или непрерывной фазой. В дополнение сообщалось, что некоторые решения высокой вязкости полимера с η > 1 ПА·с до сих пор не нарушал на капельки с подходами, упомянутые выше17,19.
Есть также несколько улучшение конструкции microfluidic устройств, которые ввести третий этап жидкости в систему, которая облегчает поколения капель высокой вязкости. Инновации включают: пузыри, познакомил нарезать смывающий потока капельки21, несмешивающихся chaperoning жидкости с умеренной вязкости, представил как средний участок между dipsersed фазы и непрерывной фазой18, и микрореакторы, представил для создания высокой вязкости капельки из двух маловязкие прекурсоров21,22,-23. Однако как один больше жидкости участвует в процессе, система становится более сложной, и устройства обычно работают в гораздо короче режима потока, чем типичный устройства для генерации одного эмульсии капельки.
Для создания монодисперсных капельки непосредственно из высокой вязкости жидкости с η > 1 ПА·с, контролируемой поверхности фаза инверсии методы были расследованы24. Поколение низкой вязкости капельки гораздо проще, чем высоковязкое капель12, удлиненные маловязкие капельки в непрерывной фазе высокой вязкости сначала создаются с использованием типичного потока со структуры, а затем разбиты должного для изменения поверхности смачиваемости вниз по течению структуры совместного потока. Выпущенные низкой вязкость жидкости обратно инкапсулирует течению высокой вязкости жидкости в капельки так что инверсии фазы завершения. Согласно механизму инверсии фазы монодисперсных высокой вязкости капельки могут быть созданы на основании типичной Сопредседатель потока устройства, в то время как выход устройства совместно потока угощали смоченных низкой вязкость жидкости, а затем подключен к широкой трубки24 ,25.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>VitroTubes Glass Tubing</td>
			<td>VitroCom</td>
			<td>8240</td>
			<td>Square - Miniature Hollow Glass Tubing, I.D.=0.4mm, OD=0.8mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VitroTubes Glass Tubing</td>
			<td>VitroCom</td>
			<td>CV2033</td>
			<td>Round - Miniature Hollow Glass Tubing, I.D.=0.2mm, O.D.=0.33mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VitroTubes Glass Tubing</td>
			<td>VitroCom</td>
			<td>CV1017</td>
			<td>Round - Miniature Hollow Glass Tubing, I.D.=0.1mm, O.D.=0.17mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VitroTubes Glass Tubing</td>
			<td>VitroCom</td>
			<td>Q14606</td>
			<td>Square - Miniature Hollow Glass Tubing, I.D.=1.05mm+0.1/-0, OD=1.5mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Standard Glass Capillaries</td>
			<td>WPI</td>
			<td>1B100-6</td>
			<td>Round - Glass Tubing, I.D.=0.58mm, O.D.=1.00mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycerol</td>
			<td>Sinopharm Chemical Reagent Beijing</td>
			<td>10010618</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraffin Liquid</td>
			<td>Sinopharm Chemical Reagent Beijing</td>
			<td>30139828</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly(vinyl alcohol), PVA-124</td>
			<td>Sinopharm Chemical Reagent Beijing</td>
			<td>30153084</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Span 80</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>85548</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Starch</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S9765</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trichloro(octadecyl)silane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>104817</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Toluidine Blue O</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T3260</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Honey</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Chaste tree honey, common food product purchased from supermarket</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DEVCON 5 Minute Epoxy</td>
			<td>ITW&#160;</td>
			<td></td>
			<td>Epoxy glue</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blunt Tip Stainless Steel Dispensing Needles (Luer Lock)</td>
			<td>Suzhou Lanbo Needle, China</td>
			<td>LTA820050</td>
			<td>20G x 1/2&#34;&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tungsten/Carbide Scriber</td>
			<td>Ullman</td>
			<td>1830</td>
			<td>For cutting glass tubing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope Slides</td>
			<td>Sail Brand</td>
			<td>7101</td>
			<td>76.2 mm x 25.4 mm, Thickness 1 - 1.2 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyethylene Tubing</td>
			<td>Scientific Commodities</td>
			<td>BB31695-PE/5</td>
			<td>I.D. = 0.86 mm, O.D. = 1.32 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe Pumps</td>
			<td>Longer Pump, China</td>
			<td>LSP01-1A</td>
			<td>3 pumps needed for the experiments</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabricating high-viscosity droplets using microfluidic capillary device with phase-inversion co-flow structure

Поколение монодисперсных капель с высокой вязкостью всегда был вызов в микрофлюидика капли. Здесь мы демонстрируем фазы инверсии Сопредседатель потока устройства для создания единой капли высокой вязкости в низкой вязкость жидкости. Microfluidic капиллярного устройство имеет общую структуру совместного потока с его выходом, подключение к широкой трубки. Удлиненные капельки низкой вязкость жидкости сначала инкапсулированные высокой вязкости жидкости в структуре совместного потока. Как удлиненные капельки низкой вязкости потока через выход, который обрабатывается смоченных низкой вязкость жидкости, инверсии фазы затем индуцируется прилипание капелек низкой вязкостью до кончика выхода, что приводит к последующей обратной Инкапсуляция высокой вязкости жидкости. Размер результирующей капель высокой вязкости может корректироваться путем изменения соотношения скорость потока низкой вязкость жидкости к высокой вязкости жидкости. Мы продемонстрировать несколько типичных примеров поколения высокой вязкости капель с вязкостью до 11,9 Pas, как глицерин, мед, крахмал и полимерные решение. Этот метод обеспечивает простой и прямой подход к генерации монодисперсных высокой вязкости капельки, которые могут быть использованы в различных капелька-приложений на основе, например синтеза материалов, Доставка лекарств, assay клетки, биоинженерии и продовольствия Машиностроение.

Microfluidic капиллярного устройство с фазы инверсии, структура совместного потока был разработан для создания монодисперсных водные капельки высокой вязкости, как показано на рисунке 1A. На рисунке 1, водной фазе высокой вязкости было глице?...

Watch this Scientific Journal Video about Fabricating High-viscosity Droplets using Microfluidic Capillary Device with Phase-inversion Co-flow Structure at JoVE.com

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

Изготовления капель высокой вязкости, используя Microfluidic капиллярного устройства с фазы инверсии потока со структурой

Устройство совместно потока инверсии фазы продемонстрировал сформировать капельки высокой вязкости монодисперсных выше 1 ССА, который трудно реализовать в капли микрофлюидика.

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

The overall goal of this procedure is to generate monodispersed high-viscosity droplets with viscosities above one pascal seconds and a low viscosity continuous phase via phase-inversion in a simple co-flow microfluidic device. This method can solve the key problem in the droplet microfluidics field about manipulation of inherently high-viscosity fluids such as high glycerol polymer solutions and nanoparticle suspensions. The main advantage of this technique is that it initially generates low-viscosity droplets which are easier to form and control than high-viscosity droplets.The subsequent phasing version to generate high-viscosity droplets is induced when the low-viscosity droplets flow from the exit of a co-flow structure. Demonstrating the procedure will be Mr.Zhongnan Li, a graduate student from Tsinghua University. To begin preparing the device, use a tungsten carbide scriber to cut a three centimeter length of a round glass tube with an inner and outer diameter of 580 micrometers and one millimeter respectively.This will form the middle tube of the device. To make the inner tube of the device, cut a two centimeter length of a round glass tube with an inner and outer diameter of 200 and 330 micrometers respectively. Place one milliliter of ODTS in a 1.5 milliliter centrifuge tube.Immerse one end of the middle tube in the ODTS for 10 seconds. Then flush the tube with nitrogen gas from the untreated end until the tube is dry. Next, use a blade to cut a 0.5 millimeter by 0.5 millimeter notch.On the edge of the plastic Luer hub of a 20 gauge half-inch blunt needle, cut a 0.5 millimeter by 0.5 millimeter notch and a one millimeter by one millimeter notch directly across from each other on the hub of a second needle. Then place the middle tube lengthwise on a standard glass microscope slide with the hydrophobic ODTS-coated end extending about one centimeter passed the narrow end of the slide. Insert the inner tube into the untreated end of the middle tube leaving about one centimeter of the inner tube outside the middle tube.Use epoxy to fix the tubes in place along the center line of the slide. For better performance, adjust the position of the inner tube to be approximately concentrate to the middle tube. Once the epoxy has set, place the singly-notched needle over the end of the inner tube so that the tube fits in the notch.Fix the needle in place with epoxy to form the low-viscosity oil inlet. Then fix the double-notched needle over the junction between the inner and middle tubes to form the high-viscosity aqueous solution inlet. Use epoxy to seal the needle hubs both around the tubes and to the glass substrate.To ensure that the high-viscosity inlet needle sits firmly on the substrate, fit the middle tube into the big notch and the inner tube into the small notch. After the epoxy has dried, fit a 20 millimeter length of polyethylene tubing with an inner diameter of 0.86 millimeter over the hydrophobic end of the middle tube to complete the device. To begin the process, draw 0.8 milliliters of glycerol tinted with blue dye into a one milliliter syringe.Draw 0.8 milliliters of light paraffin oil into a second one milliliter syringe. Connect the glycerol syringe to the high-viscosity aqueous solution inlet of the device via polyethylene tubing with an inner diameter of 0.86 millimeters. Connect the liquid paraffin syringe to the low-viscosity oil inlet.Mount both syringes on syringe pumps. Then use a two-finger clamp and a lab stand to fix the device vertically over a 35 millimeter Petri dish. Adjust the device position so that the end of the outlet tubing is about two millimeters above the bottom of the dish.Pour enough liquid paraffin into the Petri dish to just immerse the device outlet. Add the same quantity of liquid paraffin to a second 35 millimeter Petri dish. Set the glycerol syringe pump flow rate to two microliters per minute.Set the liquid paraffin syringe pump flow rate to six microliters per minute. Run both pumps to begin generating the glycerol droplets. Monitor the droplet generation with a camera if desired.Wait about one minute for the glycerol and liquid paraffin flows to stabilize sufficiently to form uniform glycerol droplets. Then exchange the Petri dish under the device outlet for the second liquid paraffin-filled dish to collect the uniform droplets. Monodispersed glycerol droplets were generated by phase-inversion co-flow devices with middle tubes having diameters of either 200 or 500 micrometers.Monodispersed droplets were also generated from other high-viscosity fluids including honey, a starch solution, and a polyvinyl alcohol solution. Glycerol droplets generated by the 500 micrometer device with oil and glycerol flow rates of 30 and 10 microliters per minute respectively had an average diameter of 521 micrometers. Glycerol droplets generated by the 200 micrometer device at the same flow rates had an average diameter of 212 micrometers.The size of the glycerol droplets was found to change with variations in the ratio of the oil flow rate to the glycerol flow rate. Increasing the oil flow rate while holding the glycerol flow rate constant resulted in a decrease in particle size. After watching this video, you should have a good understanding of how to make monodispersed high-viscosity droplets with a phase-inversion co-flow device.In contrast to common co-flow devices, you do not need to taper the inner glass capillary to a sharp tip to make the phase-inversion co-flow device. The phase-inversion co-flow device can be used to generate high-viscosity droplets with dynamic viscosities of up to 12 pascal seconds. Once mastered, this technique can be done in 30 minutes if it is performed properly.

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Chemistry

Liquids, Solids, and Intermolecular Forces

SCIENTISTS IN ACTION

Fabricating Nanogaps by Nanoskiving

Изготовление нанометрических зазоров по Nanoskiving

There are several methods of fabricating nanogaps with controlled spacings, but the precise control over the sub-nanometer spacing between two ...

Structure and Coordination Determination of Peptide-metal Complexes Using 1D and 2D 1H NMR

Structure and Coordination Determination of Peptide-metal Complexes Using 1D and 2D 1H NMR

Copper (I) binding by metallochaperone transport proteins prevents copper oxidation and release of the toxic ions that may participate in harmful redox ...

Capillary Electrophoresis to Monitor Peptide Grafting onto Chitosan Films in Real Time

Капиллярный электрофорез Контролировать Peptide прививкой на хитозана пленок в режиме реального времени

Free-solution capillary electrophoresis (CE) separates analytes, generally charged compounds in solution through the application of an electric field. ...

Using Capillary Electrophoresis to Quantify Organic Acids from Plant Tissue: A Test Case Examining Coffea arabica Seeds

Using Capillary Electrophoresis to Quantify Organic Acids from Plant Tissue: A Test Case Examining Coffea arabica Seeds

Использование капиллярный электрофорез для Количественно органических кислот из растительных тканей: Случай испытания экспертизы<em&gt; Арабика</em&gt; Семена

Carboxylic acids are organic acids containing one or more terminal carboxyl (COOH) functional groups. Short chain carboxylic acids (SCCAs; carboxylic ...

Monitoring the Effects of Illumination on the Structure of Conjugated Polymer Gels Using Neutron Scattering

Мониторинг эффекты освещения на структуре конъюгированные полимер гели с помощью нейтронного рассеяния

We demonstrate a protocol to effectively monitor the gelation process of a high concentration solution of conjugated polymer both in the presence and ...

Preparation of Hollow Polystyrene Particles and Microcapsules by Radical Polymerization of Janus Droplets Consisting of Hydrocarbon and Fluorocarbon Oils

Подготовка полых пенополистирольных частиц и микрокапсулы методом радикальной полимеризации капелек Janus, состоящая из углеводородов и фторуглеродов масла

In this article, we have demonstrated a method for producing hollow particles and microcapsules using oil droplets consisting of hydrocarbon oil (styrene) ...

Probing the Structure and Dynamics of Interfacial Water with Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy

Проверка структуры и динамики межфазного воды с сканирование туннелирования микроскопии и спектроскопии

Water/solid interfaces are ubiquitous and play a key role in many environmental, biophysical, and technological processes. Resolving the internal ...

Synthesis and Structure Determination of &#181;-Conotoxin PIIIA Isomers with Different Disulfide Connectivities

Синтез и определение структуры изомеров PIIIA µ-Conotoxin с различными дисульфида связность

Peptides with a high number of cysteines are usually influenced regarding the three-dimensional structure by their disulfide connectivity. It is thus ...

Large-scale Top-down Proteomics Using Capillary Zone Electrophoresis Tandem Mass Spectrometry

Крупномасштабные протеомики сверху вниз с использованием зоне капиллярного электрофореза тандем масс-спектрометрия

Capillary zone electrophoresis-electrospray ionization-tandem mass spectrometry (CZE-ESI-MS/MS) has been recognized as a useful tool for top-down ...

High-throughput and Comprehensive Drug Surveillance Using Multisegment Injection-Capillary Electrophoresis-Mass Spectrometry

Высок объём и всеобъемлющей наркотиков наблюдения с помощью масс-спектрометрии многосегментные инъекций капиллярного электрофореза

New analytical methods are urgently needed to enable high-throughput, yet comprehensive drug screening, given an alarming opioid and prescription drug ...