在微流控装置中快速、简单、价格低廉的润湿性空间图形化,用于双乳液的生成。

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:33
文章英文标题
Rapid, Simple, and Inexpensive Spatial Patterning of Wettability in Microfluidic Devices for Double Emulsion Generation.
正文
水包油( w / o / w )双乳液( DE )技术已广泛应用于食品、化妆品、制药、化学工程、材料科学、合成生物学等领域。不幸的是,在大多数情况下,传统的乳状液生成方法所形成的DEs具有高度的多分散性,使得它们不太可能用于定量检测、受控生物材料合成和被包埋的成分释放。微流控器件可以产生尺寸、形貌和生产速率可控的单分散DEs,但这些通常需要多步制备工艺,使用不同的溶剂或体积庞大的外部仪器来模拟沟道润湿性。为了克服这些局限性,我们提出了一种快速、简单和廉价的方法来在微流控器件中进行空间模式润湿性的连续生成单分散DEs。该方法是通过电晕等离子体处理微通道表面的选择区域,并辅之以定制的电晕电阻微通道,以严格限制等离子体处理区域在单个聚二甲基硅氧烷( PDMS )微流控器件中。在不同处理水平下表征了用于DE生成的PDMS通道表面和关键微通道区域的性质。通过调节相流率比,所生成的DE的尺寸、壳层厚度和内芯数目都是高度可控的。以DEs为模板,成功实现了明胶微凝胶的一步生成和收集。此外,我们还通过流式细胞仪检测酵母细胞在DEs内的包裹和生长情况来证明所生成的DEs的生物学能力。我们期望该方法将被广泛用于制造具有更复杂润湿性模式的微流体器件。
文章内容(英文)
Water-in-oil-in-water (w/o/w) double emulsion (DE) encapsulation has been widely used as a promising platform technology for various applications in the fields of food, cosmetics, pharmacy, chemical engineering, materials science, and synthetic biology. Unfortunately, DEs formed by conventional emulsion generation approaches in most cases are highly polydisperse, making them less desirable for quantitative assays, controlled biomaterial synthesis, and entrapped ingredient release. Microfluidic devices can generate monodisperse DEs with controllable size, morphology, and production rate, but these generally require multistep fabrication processes and use of different solvents or bulky external instrumentation to pattern channel wettability. To overcome these limitations, we propose a rapid, simple, and inexpensive method to spatially pattern wettability in microfluidic devices for the continuous generation of monodisperse DEs. This is achieved by applying corona-plasma treatment to a select zone of the microchannel surface aided by a custom-designed corona resistance microchannel to strictly confine the plasma-treatment zone in a single polydimethylsiloxane (PDMS) microfluidic device. The properties of PDMS channel surfaces and key microchannel regions for DE generation are characterized under different levels of treatment. The size, shell thickness, and number of inner cores of generated DEs are shown to be highly controllable by tuning the phase flow rate ratios. Using DEs as templates, we successfully achieve a one-step generation and collection of gelatin microgels. Additionally, we demonstrate the biological capability of generated DEs by flow cytometric screening of the encapsulation and growth of yeast cells within DEs. We expect that the proposed approach will be widely used to create microfluidic devices with more complex wettability patterns.
来源出处
Journal|[J]Analytical Chemistry2021.
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DOI
https://doi.org/10.1021/ACS.ANALCHEM.1C01861

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