Dispositifs à base de verre pour générer des gouttes et des émulsions

Résumé

Ici, un protocole pour fabriquer des dispositifs microfluidiques à base de verre utilisés pour générer des émulsions hautement monodispersées avec une taille de goutte contrôlée est présenté.

Résumé

Dans ce manuscrit, trois protocoles différents étape par étape pour générer des gouttes d’émulsion hautement monodispersées à l’aide de microfluidiques à base de verre sont décrits. Le premier appareil est conçu pour la génération de gouttes simples entraînées par la gravité. Le deuxième dispositif est conçu pour générer des gouttes d’émulsion dans un schéma de coflowing. Le troisième dispositif est une extension du dispositif de coflowing avec l’ajout d’un troisième liquide qui agit comme une terre électrique, permettant la formation de gouttes électrifiées qui se déchargent ensuite. Dans cette configuration, deux des trois liquides ont une conductivité électrique appréciable. Le troisième liquide sert de médiateur entre ces deux et est un diélectrique. Une différence de tension appliquée entre les deux liquides conducteurs crée un champ électrique qui se couple aux contraintes hydrodynamiques des liquides coflowing, affectant le processus de formation de jet et de goutte. L’ajout du champ électrique permet de générer des gouttes plus petites que dans de simples dispositifs de coflow et de générer des particules et des fibres avec une large gamme de tailles.

Introduction

La génération contrôlée de gouttes au micron et à l’échelle nanométrique avec une distribution de taille étroite est une tâche difficile. Ces gouttes sont d’intérêt pour l’ingénierie des matériaux mous avec de nombreuses applications en science et technologie 1,2,3,4,5,6.

Les dispositifs les plus courants pour le taux de production élevé de gouttes sont les mélangeurs⁷ et les émulsifiants à ultrasons⁸

Protocole

1. Faire des gouttes simples

1. Pour faire des gouttes simples, utilisez une base en verre faite avec une lame de microscope (76,2 mm x 25,4 mm) pour construire l’appareil. Cela permet un transport et une visualisation faciles des liquides à travers le verre.
2. Utilisez un capillaire en verre rond pour la pointe. Pour ce protocole, utilisez des capillaires ronds de 1 mm de diamètre (facilement disponibles dans une large gamme de tailles).
   1. Pour faire une pointe avec le diamètre souhaité, tirez le capillaire à l’aide d’une machine de traction à micropipette jusqu’à ce que deux demi-capillaires avec une très petite pointe (~ 1 μm) ....

Résultats

Dans ce manuscrit, trois dispositifs différents ont été conçus pour générer des gouttes. Nous avons généré des gouttes d’une taille de (3,29 ± 0,08) mm (Figure 4B) et (1,75 ± 0,04) mm (Figure 4C) à l’aide du dispositif décrit à l’étape 1. Les gouttes d’émulsion peuvent être générées à l’aide du coflow et des dispositifs d’électro-coflow. Pour ce dernier, nous montrons le goutte-à-goutte à la figure 9, tandis que les modes de jet de .......

Discussion

Le protocole de fabrication de trois dispositifs différents à base de verre a été décrit ci-dessus. Dans le cas de l’appareil pour générer des gouttes simples, le débit et les propriétés du liquide sont cruciaux pour générer des gouttes de manière contrôlée. Des gouttes se formeront à la pointe dans le régime de goutte à goutte, ou à la fin du jet dans le régime de jet. Le passage du goutte-à-goutte au jet est paramétré par le nombre de Weber sans dimension, We²³. Ce nombre représente le rapport e.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
2-[méthoxy(polyéthylèneoxy)6-9propyl] triméthoxysilane.	Gelest	SIM6492.7
Carreaux de céramique	Sutter	CTS
Ethylene glycol	Fisher	BP230	Ceux-ci peuvent être trouvés chez d’autres entreprises comme Sigma-Aldrich
Hexane	Sigma- Aldrich	34859	Disponible dans d’autres fournisseurs
ITW Polymers Adhesives Devcon 5 Minute Epoxy Adhesive 25 mL Dev-Tube	Ellsworth adhesives	470740
Microforge	Narishige	MF 830
Extracteur de micropipette	Sutter	P97
Lames de microscope	Fisher	12-544-1	Disponible dans d’autres fournisseurs
Aiguille 20 Gauge, .0255 » ID, .0355 » OD, 1/2 » Long	McMaster	75165A677
SDS	Sigma-aldrich	428015	Surfactant
Silicone huile	Clearco	PSF-10cSt	Le numéro de catalogue correspond à l’huile de viscosité 10cSt. Différentes huiles de viscosité peuvent être trouvées dans cette entreprise
Span 80	Fisher	S0060500G	tensioactif non ionique
Capillaire carré en verre 2mm ID (borosillicate 300 ou 600 mm de long)	VitroCom	S 102
Standard Glass Capillaries, 6 in., 2 / 1.12 OD/ID	World Precision instruments	1B200-6 Ceux-ci	peuvent être trouvés chez d’autres sociétés comme Sutter ou Vitrocom
Seringue pump	Chemyx	FUSION 100-X	Ce modèle a un bon rapport qualité/prix
Seringues (cela dépendra de la compatibilité avec les liquides)	Fisher		Le numéro de catalogue dépendra de la taille
Triméthoxy(octyl)silane	Sigma- Aldrich	376221	Disponible dans d’autres fournisseurs
Tubes (cela dépendra de la compatibilité avec les liquides)	Produits scientifiques	BB3165-PE/5	Cette référence concerne les micro-tubes en polyéthylène. La taille correspond à la taille de l’aiguille indiquée ici