Bu eser Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı Çin tarafından (NOS 51420105006 ve 51322501) destek verdi. Daniel yüksek viskozite fikirler yararlı onun tartışma için teşekkür ediyoruz.

1. sulu, yüksek viskozite damlacıkları oluşturma işlemi ~ 500 mikron çapında gözlemlemek için bir faz-inversiyon iş akışı kapiller cihaz üreten.
Not: Burada kullanılan kare dış tüp görüntülerini oluşturma işlemi yüksek viskozite damlacıkları fark var. Görüntü almanıza gerek yok ise, cihazın basitleştirilmiş bir sürümünü Protokolü adım 2 göre yapılabilir.
<ol><li>
Farklı boyutları ile üç cam tüplerin kapiller aygıt montaj için hazır olun.
	<ol>
<li>Bir kare cam tüp 1.05 mm iç boyutunu alın ve uzunluğu tüp ~ 4 cm bir parça kesti. Bu cihazın dış tüp olacak.</li>
		<li>Bir iç çapı çeşit 580 mikron (kimlik) ve bir dış çapı (OD) 1 mm ile bir yuvarlak cam tüp alın ve uzunluğu tüp ~ 3 cm bir parça kesti. Bu aygıtın orta tüp olacak.</li>
		<li>Kimliği ile bir yuvarlak cam tüp almak 200 mikron ve OD = 330 mikron = ve uzunlukta tüp ~ 2 cm bir parça kesti. Bu cihazın iç tüp olacak.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Hidrofobik olmak orta tüp bir ucunu yüzey wettability değiştirin.
	<ol>
<li>1 mL cam şişe alıp trichloro (octadecyl) silane (OTS) 0.3 mL cam şişe ekleyin.</li>
		<li>Kimlik ile orta tüp al = 580 mikron 1.1.2 Protokolü adımda hazırlanan ve bir ucunu bu OTS ~ 10 cam şişe içinde içine daldırma s.</li>
		<li>Orta tüpü çıkarmak al ve azot gazı ile tüp tedavi edilmezse ucundan floş.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
İğneler, kapiller cihazın giriş için hazır olun.
	<ol>
<li>İğne dağıtımı 20 G künt bahşiş almak ve bir yuva ~0.5 mm x 0,5 mm plastik radarı hub kenarına ile bir bıçakla kesti. Not: Bu iğneyi düşük viskozite petrol aşama için giriş görev yapacak.</li>
		<li>Başka bir 20 G künt ucu iğne dağıtımı alın ve plastik radarı hub kenarında iki yuvası kesti. Radarı hub çapını geçen bir çizgi iki Yuvaları hizalayın. Not: diğer yuvası ~1.0 mm x 1.0 mm boyutundadır iken bir yuvası bir ~0.5 mm x 0,5 mm boyutundadır. Bu iğneyi yüksek viskozite sulu faz için giriş görev yapacak.</li>
		<li>Başka bir 20 G künt ucu iğne dağıtımı alın ve plastik radarı hub kenarında iki yuvası kesti. Radarı hub çapını geçen bir çizgi iki Yuvaları hizalayın. Not: Bir yuvası ~1.5 mm x 1.5 mm yer kaplıyor; iken diğer yuvası ~1.0 mm x 1.0 mm boyutundadır. Bu iğneyi amacıyla için giriş olarak görev yapacak.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Göre montajı cam borular Şekil 1A.<ol>
<li>Düzenli 7.62 cm x 2,54 cm cam slayt kapiller aygıt substrat al.</li>
		<li>Kimlik ile dış tüp = 1,05 mm ~ 1 cm kısa kenarına cam slayt ekstrüzyon ile cam slayt üzerinde 1.1.1, protokolü adımda hazırlanan.</li>
		<li>Kimlik ile orta tüp almak 580 mikron, 1.2, protokolü adımda hazırlanan = ve cam slayt üstünde belgili tanımlık son dış tüpünden orta tüp hidrofobik ucunu bağlayın ve ~ 1 cm orta tüpün dış tüp dışında tutmak.</li>
		<li>Kimlik ile iç tüp almak 200 mikron, 1.1.3, protokolü adımda hazırlanan = ve orta tüpün içine iç tüp bir ucunu bağlayın ve ~ 1 cm iç tüp orta tüp dışında tutmak.</li>
		<li>Epoksi yapıştırıcı üç tüpler konumunu cam slayt boyunca Merkez düzeltmek için kullanın. ~ 5 dakika bekleyin veya tamamen kuvvetlendirmek tutkal için daha uzun.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Alıcılar kapiller aygıtta bir araya getirin.
	<ol>
<li>1.3.1 protokolü adımda hazırlanan düşük viskozite petrol aşama için giriş iğne al ve substrat iç tüp sonu kapak ve epoksi yapıştırıcı radarı hub üzerinde substrat düzeltmek için kullanın radarı hub izin.</li>
		<li>1.3.2 Protokolü adımda hazırlanan yüksek viskozite sulu faz için giriş iğneyi al ve iç tüp ve orta tüp arasındaki kavşak kapak ve substrat üzerine radarı hub düzeltmek için epoksi yapıştırıcı kullanın radarı hub izin.</li>
		<li>1.3.3, protokolü adımda hazırlanan giriş iğne alıp, temizlik için izin radarı hub Kavşağı arasında orta tüp ve dış tüp kapak ve epoksi yapıştırıcı radarı hub üzerinde substrat düzeltmek için kullanın.</li>
		<li>~ 5 dakika bekleyin veya tamamen kuvvetlendirmek tutkal için daha uzun.</li>
		<li>Epoksi yapıştırıcı radarı hub iğne substrat üzerine mühür için kullanın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>~ 30 dakika bekleyin veya tamamen, kuvvetlendirmek tutkal için daha uzun ve daha sonra cihazın kullanıma hazırdır.</li>
</ol>2. aşama-inversiyon, sulu yüksek viskozite damlacıkları ~ 500 mikron çapında imalatı için iş akışı kapiller cihaz yapmak.
Not: burada yapılan cihazın Protokolü adım 1 basitleştirilmiş bir sürümüdür cihazdır.
<ol><li>
İki cam tüp farklı boyutları ile kılcal aygıt montaj için hazır olun.
	<ol>
<li>Yuvarlak cam tüp ile kimlik almak 580 mikron ve OD = 1 mm = ve tüp ile bir parça kesip ~ 3 cm uzunluğundadır. Bu aygıtın orta tüp olacak.</li>
		<li>Yuvarlak cam tüp ile kimlik almak 200 mikron ve OD = 330 mikron = ve tüp ile bir parça kesip ~ 2 cm uzunluğundadır. Bu cihazın iç tüp olacak.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Hidrofobik olmak orta tüp bir ucunu yüzey wettability değiştirin.
	<ol>
<li>OTS 0.3 mL 1 mL cam şişe içine ekleyin.</li>
		<li>Kimlik ile orta tüp al = 580 mikron, protokolü adım 2.1.1, hazırlanan ve bir ucunu bu OTS ~ 10 cam şişe içinde içine daldırma s.</li>
		<li>Orta tüpü çıkarmak almak ve tedavi edilmezse ucundan azot gazı ile tüp floş.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
İğneler, kapiller cihazın giriş için hazır olun.
	<ol>
<li>Giriş düşük viskozite petrol aşama için hizmet edecek iğne dağıtımı 20 G künt bahşiş hazırlayın. Sonra ~0.5 mm x 0,5 mm yuvası plastik radarı hub kenarında bir bıçak ile kesme.</li>
		<li>Başka bir 20 G künt ucu iğne dağıtımı alın ve plastik radarı hub kenarında iki yuvası kesti. Radarı hub çapını geçen bir çizgi iki Yuvaları hizalayın. Not: diğer yuvası ~1.0 mm x 1.0 mm boyutundadır iken bir yuvası bir ~0.5 mm x 0,5 mm boyutundadır. Bu ikinci iğne giriş yüksek viskozite sulu faz için görev yapacak.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Göre montajı cam borular Şekil 1A .
	<ol>
<li>Düzenli 7.62 cm x 2,54 cm cam slayt kapiller aygıt substrat al.</li>
		<li>Kimlik ile orta Tüpü yerleştirmek 580 mikron, protokolü adım 2.2, hidrofobik sonuna ~ 1 cm cam slayt kısa kenarına ekstrüzyon ile cam slayt üzerinde hazırlanan =.</li>
		<li>Kimlik ile iç tüp almak 200 mikron, protokolü adım 2.1.2, hazırlanan = ve orta tüp cam slayt üzerinde tedavi edilmezse sondan bir iç tüp ucunu takın ve tutmak ~ orta tüp dışında iç tüp 1 cm.</li>
		<li>Epoksi yapıştırıcı iki tüp cam slayt boyunca Merkez konumu düzeltmek için kullanın.</li>
		<li>~ 5 dakika veya daha uzun tutkal tamamen kuvvetlendirmek bekleyin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Alıcılar kapiller aygıtta bir araya getirin.
	<ol>
<li>2.3.1 protokolü adımda hazırlanan düşük viskozite petrol aşama için giriş iğne al ve substrat iç tüp sonu kapak ve epoksi yapıştırıcı radarı hub üzerinde substrat düzeltmek için kullanın radarı hub izin.</li>
		<li>2.3.2 Protokolü adımda hazırlanan yüksek viskozite sulu faz için giriş iğneyi al ve iç tüp ve orta tüp arasındaki kavşak kapak ve o zaman belgili tanımlık substrate radarı hub düzeltmek için epoksi yapıştırıcı kullanın radarı hub izin. Not: Orta tüp diğer ucunu cihazın çıkış olduğunu.</li>
		<li>~ 5 dakika bekleyin veya tamamen kuvvetlendirmek tutkal için daha uzun.</li>
		<li>Epoksi yapıştırıcı radarı hub iğne substrat üzerine mühür için kullanın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>~ 30 dakika bekleyin veya tamamen kuvvetlendirmek tutkal için daha uzun.</li>
	<li>Çıkış kablo kanalları ile Yaniorta tüp ücretsiz ucunu bağlayın., polietilen boru ile kimlik = 0,86 mm ve ~ 20 mm uzunluğunda. Not: hiçbir tutkal burada ihtiyaç böylece dış boru hafif deformasyon bağlantı, mühür sağlayacaktır. Çıkış boru faz inversiyon için daha geniş bir dış tüp gibi davranır. Bu noktada, aygıt kullanıma hazırdır.</li>
</ol>3. aşama-inversiyon iş akışı kapiller aygıt sulu yüksek viskozite damlacıkları oluşturma işlemi ~ 200 mikron çapında gözlemlemek için yapın.
Not: burada yapılmış alet Protokolü daha küçük damlacıklar yapmak için adım 1 aygıt, daha küçük bir sürümüdür.
<ol><li>
Farklı boyutları ile üç cam tüplerin kapiller aygıt montaj için hazır olun.
	<ol>
<li>Bir kare cam tüp ile kimlik almak 400 mikron = ve uzunluğu, cihazın dış tüp olacak tüp ~ 4 cm bir parça kesti.</li>
		<li>Kimliği ile bir yuvarlak cam tüp almak 200 mikron ve OD = 330 mikron = ve uzunluğu, aygıtın orta tüp olacak tüp ~ 3 cm bir parça kesti.</li>
		<li>Kimliği ile bir yuvarlak cam tüp almak 100 mikron ve OD = 170 mikron = ve uzunluğu, cihazın iç tüp olacak tüp ~ 2 cm bir parça kesti.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Hidrofobik olmak orta tüp bir ucunu yüzey wettability değiştirin.
	<ol>
<li>1 mL cam şişe alıp OTS 0.3 mL cam şişe içine ekleyin.</li>
		<li>Kimlik ile orta tüp al = 200 mikron, 3.1.2, protokolü adımda hazırlanan ve bir ucunu bu OTS ~ 10 cam şişe içinde içine daldırma s.</li>
		<li>Orta tüpü çıkarmak almak ve tedavi edilmezse ucundan azot gazı ile tüp floş.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
İğneler, kapiller cihazın giriş için hazır olun.
	<ol>
<li>Giriş düşük viskozite petrol aşama için hizmet edecek iğne dağıtımı 20 G künt bahşiş hazırlayın. Sonra bir bıçak ile bir slot ~0.2 mm x 0.2 mm plastik radarı hub kenarında kesti.</li>
		<li>Başka bir 20 G künt ucu iğne dağıtımı hazırlamak ve plastik radarı hub kenarında iki yuvası kesti. Radarı hub çapını geçen bir çizgi iki Yuvaları hizalayın. Not: diğer yuvası ~0.4 mm x 0.4 mm boyutundadır iken bir yuvası bir ~0.2 mm x 0.2 mm boyutundadır. Bu ikinci iğne giriş yüksek viskozite sulu faz için görev yapacak.</li>
		<li>Başka bir 20 G künt ucu iğne dağıtımı alın ve plastik radarı hub kenarında iki yuvası kesti. İki yuvası radarı hub çapını geçen bir çizgide hizalanır. Not: diğer yuvası ~0.4 mm x 0.4 mm boyutundadır iken bir yuvası bir ~0.8 mm x 0.8 mm boyutundadır. Bu üçüncü iğne amacıyla için bir giriş olarak görev yapacak.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Cihazın bitir, yerine bu hazır 3.1 protokolü adımda hazırlanan cam borular kullanarak iletişim kuralında 1.1 adım ve bu protokol adım 1.3 hazırlanan yerine 3.3 iletişim kuralı adımda hazırlanan iğne kullanarak iletişim kuralı 1.4-1.6 adımları için.</li>
</ol>4. nesil Sıvı parafin gliserol damlacıkları gözlemleyerek
Not: Rakamlar 1B - D, gösterilen fotoğraf çekmek hazırlanan protokol adım 1 aygıt kullanın; şekil 3' te gösterilen fotoğraf çekmek, iletişim kuralı adım 3'te hazırlanan aygıtı kullanın.
<ol><li>
Deneyde kullanılacak çözümleri hazırlayın.
	<ol>
<li>Gliserol yüksek viskozite sulu faz kullanıp 0.5 w.t.% bu boya toluidin Blue O ekleyebilirsiniz mavi.</li>
		<li>Sıvı parafin düşük viskozite petrol faz kullanın ve %1 w.t. Span 80 yüzey aktif ekleyin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Üç 1 mL şırınga ve üç şırınga pompalar hazırlamak. Not: Protokolünde hazırlanmış sıvılar için üç şırınga 4.1 adım: bir yüksek viskozite gliserol enjekte için hazırlanan protokol adımda 4.1.1 ve protokol adım 4.1.2, anılan sıraya göre hazırlanan düşük viskozite Sıvı parafin enjekte için diğer iki.<ol>
<li>Gliserol orta tüp koya için içeren şırınga bağlayın.</li>
		<li>Diğer amaçlar temizlik için giriş için bağlanırken iç tüp giriş için Sıvı parafin içeren bir şırınga bağlayın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Cihazın Protokolü adım 1 ters bir mikroskop üzerinde hazırlanan yerleştirin ve sızan sıvı emmek için Kimwipe dış tüp çıkış altında bir parça yerleştirin. Dikkat: Kimwipe alanının dışında kalan sıvı sızıntısı izin vermeyin.</li>
	<li>
Enjektör pompaları akış hızı ayarlayın. Not: ne zaman orada kapana kısılmış kabarcıklar veya damlacıklar orta tüp teknelerin çevresinde amacıyla için dış tüp bağlı şırınga pompa kullanın. Aksi takdirde, sadece durdu pompa bırakın.<ol>
<li>Gliserol enjekte etme için Qw tüp orta akış oranını ayarlamak 10 μL/dk =.</li>
		<li>Sıvı parafin Qo iç tüp için enjekte etme akış oranını ayarlamak 30 μL/dk =.</li>
		<li>Gliserol damlacıkları üretmek için iki pompaları çalıştırın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>~0.5 min için akış stabilize ve gliserol damlacıkları düzgün orta tüp çıkışları oluşturulan kadar bekleyin. O zaman, videolar veya damlacık oluşturma işlemi görüntülerini al. Not: 1B-C Protokolü adım 1, 3A rakam Albümdeki sırasında hazırlanan aygıtı kullanarak alınabilir rakamlar Albümdeki Protokolü adım 3'te hazırlanan aygıtı kullanarak alınabilir. En kısa zamanda video veya görüntü alınır ve mikroskop cihazı hemen almak tüm pompaları durdurmak.</li>
	<li>
Yüksek viskozite damlacıkları toplamak için hazır olun.
	<ol>
<li>Yer cihazın çıkışı olan bir dikey düzlemde aşağı işaret etti ve çıkış altında petri kabına koyun. Teyp aygıtı ~ 2 mm yukarıda petri kabına alt şirketi ile düzeltmek için kullanın.</li>
		<li>Petri çanak içine 4.1.2 Protokolü adımda hazırlanan bazı Sıvı parafin dökün ve sadece çıkış aygıtının bırakın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>İki şırınga tekrar Qw pompaları çalıştırmak 10 μL/dak ve Qo = 30 μL/dk = ve petri kabına gliserol damlacıkları toplamak. Not: ~ 1 kadar akış stabilize ve gliserol damlacıkları düzgün dış tüp çıkışları oluşturulan dk bekleyin, görüntü petri kabına damlacıkları, cihazın Protokolü 1 hazırlanan şekil 1 d içinde gösterildiği gibi alınabilir , veya şekil 3B Protokolü adım 3'te hazırlanan aygıt için.</li>
</ol>5. oluşturma ve gliserol damlacıkları 2. adımda hazırlanan Basitleştirilmiş aygıt ile Sıvı parafin içinde toplama.
Not: Bu fotoğraf Qofarklı akış hızı oranı altında oluşturulan gliserol damlacıkları çekmek olduğunu /Qwve buna karşılık gelen ölçme size Şekil 2' deki veri noktaları için damlacıkları varyasyonu.
<ol><li>İletişim kuralı adım 4.1 takip ederek deneyde kullanılacak çözümleri hazırlayın.</li>
	<li>
İki 1 mL şırınga ve iki şırınga pompa hazırlamak. Not: Protokolünde hazırlanmış sıvılar için iki şırınga 4.1 adım: bir iletişim kuralı adım 4.1.1 ve diğer iletişim kuralı adım 4.1.2, anılan sıraya göre hazırlanan düşük viskozite Sıvı parafin enjekte için hazırlanmış yüksek viskozite gliserol enjekte için.<ol>
<li>0.8 mL gliserol orta tüp koya için içeren şırınga bağlayın.</li>
		<li>İç tüp giriş için 0.8 mL Sıvı parafin içeren şırınga bağlayın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Yüksek viskozite damlacıkları toplamak için hazır olun.
	<ol>
<li>Yer cihazın çıkışı olan bir dikey düzlemde aşağı işaret etti ve 35 mm çıkış altında Petri kabına koydum. Teyp aygıtı ~ 2 mm yukarıda petri kabına alt şirketi ile düzeltmek için kullanın.</li>
		<li>Petri çanak içine 4.1.2 Protokolü adımda hazırlanan bazı Sıvı parafin dökün ve sadece çıkış aygıtının bırakın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Enjektör pompaları akış hızı ayarlayın. Not: her akış hızı oranı Şekil 2, düzeltmek için akış hızı gliserol Qw = 2 μL/dk, farklı değerlere göre Q gerekli akış hızı oranları Sıvı parafin Qo akış oranını artırırken o/Qw. Her akış hızı oranı ~ 1 dk akış stabilize ve Tekdüzen gliserol damlacıkları kabında toplanır sonra damlacıkları görüntülerini almak kadar bekleyin.<ol>
<li>Debisi Qw orta tüpün içine enjekte gliserol ayarla 2 μL/dk =.</li>
		<li>Sıvı parafin Qo iç tüp enjekte akış hızı ayarla 6 μL/dk =.</li>
		<li>Gliserol damlacıkları üretmek için iki pompaları çalıştırın. Not: Damlacıkları oluşturma işlemi doğrudan bir cep telefonu kamera ile görülebilir veya dijital bir kamera üçayağa monte.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Akar bağları ve Tekdüzen gliserol damlacıkları toplamak için yeni bir petri değiştirmek kadar ~ 1 dk bekleyin.</li>
</ol>6. Sıvı parafin faz-inversiyon ortak akış aygıtı kullanan diğer yüksek viskozite damlacıkları oluşturur.
Not: Bu şekil 4Albümdeki içindir. Deneylerde kullanılan tüm düşük viskozite petrol faz 4.1.2 Protokolü adımda kullanılan ile aynıdır.
<ol><li>Saf bal yüksek viskozite sulu faz şekil 4Aiçin kullanın.</li>
	<li>6 w.t.% nişasta çözüm şekil 4Biçin hazırlayın. Uyarı: uygun yüksek ısı cam medya şişe ve bir yüksek sıcaklık kap kullanın. Isıya dayanıklı eldiven giymek.<ol>
<li>100 mL cam medya şişede su 47 g ekleyin ve karıştırın bar şişeye koy.</li>
		<li>Bir su banyosunda şişe koymak ve sıcaklığı 100 ° C'ye</li>
		<li>100 ° c su banyosu ulaştıktan sonra 3 g nişasta tozu sıcak suya ekleyin</li>
		<li>Şişe kapağı kapak ve kadar çözüm açıktır ~ 4 h için karıştırma tutun.</li>
		<li>Çözüm kullanmadan önce oda sıcaklığında soğuduktan kadar bekleyin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>10 w.t.% PVA-124 çözüm şekil 4 ciçin hazırlayın. Uyarı: uygun yüksek ısı cam medya şişe ve bir yüksek sıcaklık kap kullanın. Isıya dayanıklı eldiven giymek.<ol>
<li>100 mL cam medya şişede su 45 g ekleyin ve karıştırın bar şişeye koy.</li>
		<li>Bir su banyosunda şişe koymak ve sıcaklık 70 ° C'ye</li>
		<li>Su banyosu 70 ° C. ulaştıktan sonra 5 g PVA-124 tozu şişe içine ekleme</li>
		<li>Şişe kapağı kapak ve kadar çözüm açıktır ~ 1 h için karıştırma tutun.</li>
		<li>Çözüm kullanmadan önce oda sıcaklığında soğuduktan kadar bekleyin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Yüksek viskozite damlacıkları Sıvı parafin oluşturmak.
	<ol>
<li>İletişim kuralı adım 5 adım 6.1-6.3, gliserol Protokolü adım 5'te yerine hazırlanan yüksek viskoziteli sıvıları kullanarak izleyin.</li>
		<li>Qw , akış hızı ayarlarını kullanın 1 μL/dk ve Qo = 5 μL/dk = için şekil 4.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<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>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Faz-inversiyon iş akışı aygıt monodisperse yüksek viskozite damlacıkları üretmek için basit ve düz ileri bir yöntem sağlar. Temel iş akışı yapısı olan teknelerin çıkış boru için bağlı orta tüp takılı bir iç tüp oluşur gibi bu cihaz ortak iş akışı cihazlar, benzer bir yapısı vardır. Ancak, yüksek viskozite damlacıkları nesil viskozitesi η > 1 Pa·s ile faz-inversiyon ortak akış aygıtı ile ortak iş akışı aygıt arasındaki iki ana fark vardır.
<p class="jove_...

Damlacıkları nesil bir anahtar teknoloji uygulamaları, ilaç dağıtım, malzeme sentezi, 3D bioprinting, hücre deneyleri ve Gıda Mühendisliği1,2,3,4 gibi çeşitli hale geliyor , 5 , 6. mikrosıvısal cihazlar ile paraleldir7,8, ortak akış1,9veya10,11 yapıları akışı odaklanarak, monodisperse üretmek için yaygın olarak kullanılır Tek emülsiyon damlacıkları. Seçimi daha viskoz sürekli aşaması damlacıkları12oluşumu kolaylaştıracak ve sürekli ve dağınık sıvıları viskozite sık damlacık havacilik13' te 0.1 Pas aşağıdadır. Ancak, birçok uygulama içinde dağınık faz bir viskozite birkaç yüz kat daha fazla su, gliserol14gibi nano tanecikleri15, proteinler16veya17 polimerler içeren çözümler olabilir , 18 , o doğrudan doğruya--dan yüksek viskoziteli sıvıları rejimi11 mikrosıvısal cihazlarý, özellikle sıvı viskozitesi η > 1 Pa·s14 ile'damlama istikrarlı bir monodisperse damlacıkları başarmak zor olmakla birlikte 19, ,17,18,19. Ayrıca, tipik mikrosıvısal yöntemleri damlacık oluşumu için nispeten düşük viskozite ve istikrarlı bir damlama Tekdüzen damlacıkları oluşturmak için orta interfacial gerilim sıvıları gerektirir bildirilen13,18 olmuştur rejimi.
0.1 Pas biraz daha büyük bir viskozite ile dağınık bir aşamada damlacık oluşumu tipik paraleldir, iş akışı veya akışı odaklanarak mikrosıvısal aygıtlarıyla kolaylaştırmak için çeşitli olası yaklaşım vardır: (1) azalma dağınık viskozite Aşama bir uçucu solvent11,20dakika sonra sulandrarak tarafından; (2) dağınık-için-sürekli viskozite oranı sürekli aşama1,11viskozite artırarak azaltmak; (3) debisi yüksek dağınık sürekli akış hızı oranı 14,19tutarken dağınık aşaması son derece düşük değeri azaltın. Ancak, onlar önemli ölçüde önemli ölçüde uçucu solvent veya sürekli aşama tüketiminin yetiştirme süre üretim hızı düşürür gibi bu yaklaşımlar ile çok daha yüksek viskozite, sıvılar için pratik değildir. Ek, bazı yüksek viskozite polimer çözümler η > 1 Pa·s hala damlacıkları17,19bahsedilen yaklaşımlarla ayrıldınız değil ki rapor edildi.
Ayrıca sıvı üçüncü aşaması yüksek viskozite damlacıkları nesil kolaylaştırır sistemi tanıtmak mikrosıvısal cihazlar birkaç gelişmiş tasarımları vardır. Yenilikler şunlardır: damlacıkları21, ılımlı viskozite dipsersed faz ve sürekli aşama18arasında orta faz olarak tanıttı, bir immiscible eşlik sıvıyla jeti bir iş parçacığı kesmek için tanıttı kabarcıklar ve microreactors iki düşük viskozite öncüleri21,22,23yüksek viskozite damlacıkları üretmek için tanıttı. Ancak, bir daha fazla sıvı sürece dahil gibi sistemi daha karmaşık hale gelir ve aygıtların genellikle normal aygıtları daha bir çok dar bir akış rejim tek emülsiyon damlacıkları üretimi için çalıştığını.
Doğrudan doğruya--dan η > 1 Pa·s, yüzey kontrollü faz-inversiyon yöntemleri ile bir yüksek viskozite sıvı damlacıkları olmuştur monodisperse oluşturmak için24araştırıldı. Düşük viskozite damlacıkları nesil yüksek viskozite damlacıkları12daha kolay olduğu için uzun düşük viskozite damlacıkları bir yüksek viskozite sürekli aşamasında ilk tipik iş akışı yapısını kullanarak oluşturulur ve sonra nedeniyle ayrılır yüzey wettability aşağı iş akışı yapısının değişim için. Böylece faz ters çevirme tamamlandıktan yayımlanan düşük viskozite akışkan aşağı akım yüksek viskozite sıvı damlacıkları ters saklar. İş akışı cihazın çıkış tarafından düşük viskozite akışkan sualtındaki tedavi ve daha geniş bir tüp24 bağlı iken bir tipik iş akışı aygıtta dayalı monodisperse yüksek viskozite damlacıkları faz ters çevirme mekanizması göre oluşturulabilir ,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&amp;nbsp;</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&quot;&amp;nbsp;</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

Monodisperse damlacıkları yüksek viskozite ile nesil damlacık havacilik mücadelesine hep. Burada, bir düşük viskozite akışkan Tekdüzen yüksek viskozite damlacıkları üretmek için bir faz-inversiyon ortak akış aygıtı gösterir. Mikrosıvısal kapiller cihaz için daha geniş bir tüp bağlama onun çıkış ile ortak bir iş akışı yapısı vardır. Düşük viskozite akışkan uzun damlacıkları ilk iş akışı yapısındaki yüksek viskozite akışkan tarafından saklanmış. Uzun düşük viskozite damlacıkları tarafından düşük viskozite akışkan sualtındaki için tedavi edilir, çıkış çıktıkça faz inversiyon sonra düşük viskozite damlacıkları sonraki ters sonuçlar çıkış ucuna yapışma tarafından indüklenen olduğu yüksek viskozite akışkan encapsulation. Sonuç yüksek viskozite damlacıkları boyutunu yüksek viskozite akışkan düşük viskozite akışkan akış oranı oranını değiştirerek ayarlanabilir. Biz yüksek viskozite damlacıkları ile bir viskozite 11.9 Pas, gliserol, bal, nişasta ve polimer çözüm gibi kadar nesil birkaç tipik örnekler göstermektedir. Yöntem malzeme sentezi, ilaç dağıtım, hücre tahlil, Biyomühendislik ve gıda gibi damlacık tabanlı uygulamaları çeşitli kullanılabilir monodisperse yüksek viskozite damlacıkları üretmek için basit ve kolay bir yaklaşım sağlar Mühendislik.

Bir faz ters çevirme, iş akışı yapısı bir mikrosıvısal kapiller cihazla tasarlanmış monodisperse sulu yüksek viskozite damlacıkları, oluşturmak için şekil 1A' gösterildiği gibi. Şekil 1' de, yüksek viskozite sulu faz viskozitesi ηw vardır gliserol oldu 1.4 Pas; = viskozitesi ηo olan Sıvı parafin, düşük viskozite petrol dönemdi 0,029 Pas; = yüzey gerilimi iki a...

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

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

Bir faz-inversiyon iş akışı aygıt monodisperse yüksek viskozite damlacıkları damlacık havacilik fark etmek zordur 1 Pas, yukarıda oluşturmak için gösterilmiştir.

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

fabricating-high-viscosity-droplets-using-microfluidic-capillary

Universidad San Sebastian

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Chemistry

Liquids, Solids, and Intermolecular Forces

SCIENTISTS IN ACTION

10.2K Görüntüleme.  University of Science and Technology Beijing. Bir faz-inversiyon iş akışı aygıt monodisperse yüksek viskozite damlacıkları damlacık havacilik fark etmek zordur 1 Pas, yukarıda oluşturmak için gösterilmiştir.

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

Fluorescence detection methods for microfluidic droplet platforms

The development of microfluidic platforms for performing chemistry and biology has in large part been driven by a range of potential benefits that accompany system miniaturisation. Advantages include the ability to efficiently process nano- to femoto- liter volumes of sample, facile integration of functional components, an intrinsic predisposition towards large-scale multiplexing, enhanced analytical throughput, improved control and reduced instrumental footprints.1
In recent years much interest has focussed on the development of droplet-based (or segmented flow) microfluidic systems and their potential as platforms in high-throughput experimentation.2-4 Here water-in-oil emulsions are made to spontaneously form in microfluidic channels as a result of capillary instabilities between the two immiscible phases. Importantly, microdroplets of precisely defined volumes and compositions can be generated at frequencies of several kHz. Furthermore, by encapsulating reagents of interest within isolated compartments separated by a continuous immiscible phase, both sample cross-talk and dispersion (diffusion- and Taylor-based) can be eliminated, which leads to minimal cross-contamination and the ability to time analytical processes with great accuracy. Additionally, since there is no contact between the contents of the droplets and the channel walls (which are wetted by the continuous phase) absorption and loss of reagents on the channel walls is prevented.
Once droplets of this kind have been generated and processed, it is necessary to extract the required analytical information. In this respect the detection method of choice should be rapid, provide high-sensitivity and low limits of detection, be applicable to a range of molecular species, be non-destructive and be able to be integrated with microfluidic devices in a facile manner. To address this need we have developed a suite of experimental tools and protocols that enable the extraction of large amounts of photophysical information from small-volume environments, and are applicable to the analysis of a wide range of physical, chemical and biological parameters. Herein two examples of these methods are presented and applied to the detection of single cells and the mapping of mixing processes inside picoliter-volume droplets. We report the entire experimental process including microfluidic chip fabrication, the optical setup and the process of droplet generation and detection.

Droplet-based microfluidic platforms are promising candidates for high throughput experimentation since they are able to generate picoliter, self-compartmentalized vessels inexpensively at kHz rates. Through integration with fast, sensitive and high resolution fluorescence spectroscopic methods, the large amounts of information generated within these systems can be efficiently extracted, harnessed and utilized.

Mikroakışkan damlacık platformları için Floresan algılama yöntemleri

The development of microfluidic platforms for performing chemistry and biology has in large part been driven by a range of potential benefits that ...

Biyomühendislik

High Throughput Single-cell and Multiple-cell Micro-encapsulation

Microfluidic encapsulation methods have been previously utilized to capture cells in picoliter-scale aqueous, monodisperse drops, providing confinement from a bulk fluid environment with applications in high throughput screening, cytometry, and mass spectrometry. We describe a method to not only encapsulate single cells, but to repeatedly capture a set number of cells (here we demonstrate one- and two-cell encapsulation) to study both isolation and the interactions between cells in groups of controlled sizes. By combining drop generation techniques with cell and particle ordering, we demonstrate controlled encapsulation of cell-sized particles for efficient, continuous encapsulation. Using an aqueous particle suspension and immiscible fluorocarbon oil, we generate aqueous drops in oil with a flow focusing nozzle. The aqueous flow rate is sufficiently high to create ordering of particles which reach the nozzle at integer multiple frequencies of the drop generation frequency, encapsulating a controlled number of cells in each drop. For representative results, 9.9 &mu;m polystyrene particles are used as cell surrogates. This study shows a single-particle encapsulation efficiency Pk=1 of 83.7% and a double-particle encapsulation efficiency Pk=2 of 79.5% as compared to their respective Poisson efficiencies of 39.3% and 33.3%, respectively. The effect of consistent cell and particle concentration is demonstrated to be of major importance for efficient encapsulation, and dripping to jetting transitions are also addressed. 
Introduction 
Continuous media aqueous cell suspensions share a common fluid environment which allows cells to interact in parallel and also homogenizes the effects of specific cells in measurements from the media. High-throughput encapsulation of cells into picoliter-scale drops confines the samples to protect drops from cross-contamination, enable a measure of cellular diversity within samples, prevent dilution of reagents and expressed biomarkers, and amplify signals from bioreactor products. Drops also provide the ability to re-merge drops into larger aqueous samples or with other drops for intercellular signaling studies.1,2 The reduction in dilution implies stronger detection signals for higher accuracy measurements as well as the ability to reduce potentially costly sample and reagent volumes.3 Encapsulation of cells in drops has been utilized to improve detection of protein expression,4 antibodies,5,6 enzymes,7 and metabolic activity8 for high throughput screening, and could be used to improve high throughput cytometry.9 Additional studies present applications in bio-electrospraying of cell containing drops for mass spectrometry10 and targeted surface cell coatings.11 Some applications, however, have been limited by the lack of ability to control the number of cells encapsulated in drops. Here we present a method of ordered encapsulation12 which increases the demonstrated encapsulation efficiencies for one and two cells and may be extrapolated for encapsulation of a larger number of cells.
To achieve monodisperse drop generation, microfluidic "flow focusing" enables the creation of controllable-size drops of one fluid (an aqueous cell mixture) within another (a continuous oil phase) by using a nozzle at which the streams converge.13 For a given nozzle geometry, the drop generation frequency f and drop size can be altered by adjusting oil and aqueous flow rates Qoil and Qaq. As the flow rates increase, the flows may transition from drop generation to unstable jetting of aqueous fluid from the nozzle.14 
When the aqueous solution contains suspended particles, particles become encapsulated and isolated from one another at the nozzle. For drop generation using a randomly distributed aqueous cell suspension, the average fraction of drops Dk containing k cells is dictated by Poisson statistics, where Dk = &lambda;k exp(-&lambda;)/(k!) and &lambda; is the average number of cells per drop. The fraction of cells which end up in the "correctly" encapsulated drops is calculated using Pk = (k x Dk)/&Sigma;(k' x Dk'). The subtle difference between the two metrics is that Dk relates to the utilization of aqueous fluid and the amount of drop sorting that must be completed following encapsulation, and Pk relates to the utilization of the cell sample. As an example, one could use a dilute cell suspension (low &lambda;) to encapsulate drops where most drops containing cells would contain just one cell. While the efficiency metric Pk would be high, the majority of drops would be empty (low Dk), thus requiring a sorting mechanism to remove empty drops, also reducing throughput.15
Combining drop generation with inertial ordering provides the ability to encapsulate drops with more predictable numbers of cells per drop and higher throughputs than random encapsulation. Inertial focusing was first discovered by Segre and Silberberg16 and refers to the tendency of finite-sized particles to migrate to lateral equilibrium positions in channel flow. Inertial ordering refers to the tendency of the particles and cells to passively organize into equally spaced, staggered, constant velocity trains. Both focusing and ordering require sufficiently high flow rates (high Reynolds number) and particle sizes (high Particle Reynolds number).17,18 Here, the Reynolds number Re =uDh/&nu; and particle Reynolds number Rep =Re(a/Dh)2, where u is a characteristic flow velocity, Dh [=2wh/(w+h)] is the hydraulic diameter, &nu; is the kinematic viscosity, a is the particle diameter, w is the channel width, and h is the channel height. Empirically, the length required to achieve fully ordered trains decreases as Re and Rep increase. Note that the high Re and Rep requirements (for this study on the order of 5 and 0.5, respectively) may conflict with the need to keep aqueous flow rates low to avoid jetting at the drop generation nozzle. Additionally, high flow rates lead to higher shear stresses on cells, which are not addressed in this protocol. The previous ordered encapsulation study demonstrated that over 90% of singly encapsulated HL60 cells under similar flow conditions to those in this study maintained cell membrane integrity.12 However, the effect of the magnitude and time scales of shear stresses will need to be carefully considered when extrapolating to different cell types and flow parameters. The overlapping of the cell ordering, drop generation, and cell viability aqueous flow rate constraints provides an ideal operational regime for controlled encapsulation of single and multiple cells.
Because very few studies address inter-particle train spacing,19,20 determining the spacing is most easily done empirically and will depend on channel geometry, flow rate, particle size, and particle concentration. Nonetheless, the equal lateral spacing between trains implies that cells arrive at predictable, consistent time intervals. When drop generation occurs at the same rate at which ordered cells arrive at the nozzle, the cells become encapsulated within the drop in a controlled manner. This technique has been utilized to encapsulate single cells with throughputs on the order of 15 kHz,12 a significant improvement over previous studies reporting encapsulation rates on the order of 60-160 Hz.4,15 In the controlled encapsulation work, over 80% of drops contained one and only one cell, a significant efficiency improvement over Poisson (random) statistics, which predicts less than 40% efficiency on average.12
In previous controlled encapsulation work,12 the average number of particles per drop &lambda; was tuned to provide single-cell encapsulation. We hypothesize that through tuning of flow rates, we can efficiently encapsulate any number of cells per drop when &lambda; is equal or close to the number of desired cells per drop. While single-cell encapsulation is valuable in determining individual cell responses from stimuli, multiple-cell encapsulation provides information relating to the interaction of controlled numbers and types of cells. Here we present a protocol, representative results using polystyrene microspheres, and discussion for controlled encapsulation of multiple cells using a passive inertial ordering channel and drop generation nozzle.

Combining monodisperse drop generation with inertial ordering of cells and particles, we describe a method to encapsulate a desired number of cells or particles in a single drop at kHz rates. We demonstrate efficiencies twice exceeding those of unordered encapsulation for single- and double-particle drops.

Yüksek Verim Micro-encapsulation Tek hücreli ve Çoklu-hücre

Microfluidic encapsulation methods have been previously utilized to capture cells in picoliter-scale aqueous, monodisperse drops, providing confinement ...

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

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

Uniform and size-controllable poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) droplets could be produced via the flow focusing process in a microfluidic device. This paper proposes a semi-three-dimensional (semi-3D) flow-focusing microfluidic chip for droplet formation. The polydimethylsiloxane (PDMS) chip was fabricated using the multi-layer soft lithography method. Hexadecane containing surfactant was used as the continuous phase, and PEGDA with the ultraviolet (UV) photo-initiator was the dispersed phase. Surfactants allowed the local surface tension to drop and formed a more cusped tip which promoted breaking into tiny micro-droplets. As the pressure of dispersed phase was constant, the size of droplets became smaller with increasing continuous phase pressure before dispersed phase flow was broken off. As a result, droplets with size variation from 1 &#181;m to 80 &#181;m in diameter could be selectively achieved by changing the pressure ratio in two inlet channels, and the average coefficient of variation was estimated to be below 7%. Furthermore, droplets could turn into micro-beads by UV exposure for photo-polymerization. Conjugating biomolecules on such micro-beads surface have many potential applications in the fields of biology and chemistry.

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

Here, we present a protocol to illustrate the fabrication processes and verifying experiments of a semi-three-dimensional (semi-3D) flow-focusing microfluidic chip for droplet formation.

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. ...

High Speed Droplet-based Delivery System for Passive Pumping in Microfluidic Devices

A novel microfluidic system has been developed that uses the phenomenon of passive pumping along with a user controlled droplet based fluid delivery system. Passive pumping is the phenomenon by which surface tension induced pressure differences drive fluid movement in closed channels. The automated fluid delivery system consists of a set of voltage controlled valves with micro-nozzles connected to a fluid reservoir and a control system. These voltage controlled valves offer a volumetrically precise way to deliver fluid droplets to the inlet of a microfluidic device in a high frequency manner. Based on the  dimensions demonstrated in the current study example, the system is capable of flowing 4 milliliters per minute (through a 2.2mm by 260um cross-sectional channel). Based on these same channel dimensions, fluid exchange of a point inside the channel can be achieved in as little as eight milliseconds. It is observed that there is interplay between momentum of the system (imparted by a combination of the droplets created by the valves and the fluid velocity in the channel), and the surface tension of the liquid. Where momentum provides velocity to the fluid flow (or vice-versa), equilibration of surface tension at the inlet provides a sudden stop to any flow. This sudden stop allows the user to control the flow characteristics of the channel and opens the door for a variety of biological applications, ranging anywhere from reagent delivery to drug-cell studies. It is also observed that when nozzles are aimed at the inlet at shallow angles, the droplet momentum can cause additional interesting fluid phenomena, such as mixing of multiple droplets in the inlet.

A novel microfluidic system has been developed using the phenomenon of passive pumping and a user controlled fluid delivery system. This microfluidic system has the potential to be used in a wide variety of biological applications given its low cost, ease of use, volumetric precision, high speed, repeatability and automation.

Mikroakışkan Cihazlar Pasif pompalanması için Yüksek Hızlı Damlacık tabanlı Dağıtım Sistemi

A novel microfluidic system has been developed that uses the phenomenon of passive pumping along with a user controlled droplet based fluid delivery ...

Biyoloji

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 ...

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. ...

Multi-step Variable Height Photolithography for Valved Multilayer Microfluidic Devices

Microfluidic systems have enabled powerful new approaches to high-throughput biochemical and biological analysis. However, there remains a barrier to entry for non-specialists who would benefit greatly from the ability to develop their own microfluidic devices to address research questions. Particularly lacking has been the open dissemination of protocols related to photolithography, a key step in the development of a replica mold for the manufacture of polydimethylsiloxane (PDMS) devices. While the fabrication of single height silicon masters has been explored extensively in literature, fabrication steps for more complicated photolithography features necessary for many interesting device functionalities (such as feature rounding to make valve structures, multi-height single-mold patterning, or high aspect ratio definition) are often not explicitly outlined. 
Here, we provide a complete protocol for making multilayer microfluidic devices with valves and complex multi-height geometries, tunable for any application. These fabrication procedures are presented in the context of a microfluidic hydrogel bead synthesizer and demonstrate the production of droplets containing polyethylene glycol (PEG diacrylate) and a photoinitiator that can be polymerized into solid beads. This protocol and accompanying discussion provide a foundation of design principles and fabrication methods that enables development of a wide variety of microfluidic devices. The details included here should allow non-specialists to design and fabricate novel devices, thereby bringing a host of recently developed technologies to their most exciting applications in biological laboratories.

Multilayer microfluidic devices often involve the fabrication of master molds with complex geometries for functionality. This article presents a complete protocol for multi-step photolithography with valves and variable height features tunable to any application. As a demonstration, we fabricate a microfluidic droplet generator capable of producing hydrogel beads.

Ventilli Katmanlı mikroakışkan Cihazlar için çok adımlı Değişken Yükseklik Fotolitografi

Microfluidic systems have enabled powerful new approaches to high-throughput biochemical and biological analysis. However, there remains a barrier to ...

Kombinatoryal Plug Üretimi için Mikroakışkan Bir Cihazın Kurulumu

Bilayer Microfluidic Device for Combinatorial Plug Production

Droplet microfluidics is a versatile tool that allows the execution of a large number of reactions in chemically distinct nanoliter compartments. Such systems have been used to encapsulate a variety of biochemical reactions - from incubation of single cells to implementation of PCR reactions, from genomics to chemical synthesis. Coupling the microfluidic channels with regulatory valves allows control over their opening and closing, thereby enabling the rapid production of large-scale combinatorial libraries consisting of a population of droplets with unique compositions. In this paper, protocols for the fabrication and operation of a pressure-driven, PDMS-based bilayer microfluidic device that can be utilized to generate combinatorial libraries of water-in-oil emulsions called plugs are presented. By incorporating software programs and microfluidic hardware, the flow of desired fluids in the device can be controlled and manipulated to generate combinatorial plug libraries and to control the composition and quantity of constituent plug populations. These protocols will expedite the process of generating combinatorial screens, particularly to study drug response in cells from cancer patient biopsies.

Yazar Spotlight: Hesaplamalı ve Deneysel Yaklaşımları Hassas Onkolojiye Entegre Etme

The fabrication of a polydimethylsiloxane (PDMS)-based bilayer device for the production of combinatorial libraries in water-in-oil emulsions (plugs) is presented here. The necessary hardware and software required to automate plug production are detailed in the protocol, and the production of a quantitative library of fluorescent plugs is also demonstrated.

Kombinatoryal Fiş Üretimi için İki Katmanlı Mikroakışkan Cihaz

Droplet microfluidics is a versatile tool that allows the execution of a large number of reactions in chemically distinct nanoliter compartments. Such ...