Demonstramos a fabricação e o uso de um dispositivo microfluidic que permite múltiplas partículas microrheology medições para estudar os efeitos reológicos de transições de fase repetidas em matéria mole de rastreamento.
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Artigo de método
Combinando microfluídica e Microrheology para determinar as propriedades reológicas de matéria mole durante as transições de fase repetidas
Neste artigo
Resumo
Resumo
A microestrutura da matéria mole diretamente impactos macroscópicas Propriedades reológicas e pode ser alterada por fatores incluindo coloidal rearranjo mudanças de fase anterior e aplicado da tesoura. Para determinar a extensão dessas mudanças, nós desenvolvemos um dispositivo microfluidic que permite repete as transições de fase induzidas pela troca da caracterização de fluidos e microrheological circundante limitando cisalhamento na amostra. Esta técnica é µ2reologia, a combinação de microfluídica e microrheology. O dispositivo microfluidic é um projeto da dois-camada com fluxos de entrada simétrica, entrando em uma câmara de amostra que intercepta a amostra de gel no lugar durante a troca de fluidos. Aspiração pode ser aplicada longe da câmara de amostra para puxar fluidos na câmara da amostra. Propriedades reológicas do material são caracterizadas usando múltiplas partículas microrheology (MPT) de rastreamento. No MPT, partículas de sonda fluorescente são incorporadas o material e o movimento browniano das sondas é gravado usando vídeo microscopia. O movimento das partículas é controlado e o deslocamento de média-quadrado (MSD) é calculado. A MSD está relacionada a propriedades reológicas macroscópicas, usando a relação de Einstein-Stokes generalizado. A fase do material é identificado por comparação com o expoente crítico de relaxamento, determinado usando superposição tempo-cura. Medições de gel coloidal fibroso ilustram a utilidade da técnica. Este gel tem uma estrutura delicada que pode ser irreversivelmente alterada quando cisalhamento é aplicado. dados de reologia µ2mostram que o material várias vezes se equilibra com as mesmas propriedades reológicas após cada fase de transição, indicando que as transições de fase não desempenhar um papel na alteração microestrutural. Para determinar o papel de cisalhamento, amostras podem ser cortadas antes da injeção em nosso dispositivo microfluidic. µ2reologia é uma técnica amplamente aplicável para a caracterização de matéria mole, permitindo a determinação das propriedades reológicas de microestruturas delicadas em uma única amostra durante as transições de fase em resposta às mudanças repetidas na em torno das condições ambientais.
Introdução
Transições de fase em matéria mole podem alterar a estrutura do andaime, que tem implicações na estabilidade final e processamento do material1,2,3. A caracterização de materiais macios durante as transições de fase dinâmica fornece informações essenciais sobre a relação entre a evolução estrutural e estrutura de equilíbrio e propriedades reológicas. Por exemplo, muitos produtos de cuidados domiciliários requerem uma mudança de fase durante o uso do consumidor. Além disso, durante a fabricação, etapas de processamento, incluindo diluição e mistura, podem dar cisalhamento que ....
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Protocolo
1. a fabricação do dispositivo Microfluidic
- Fabricação de carimbo microfluidic.
Nota: Este passo requer o uso de materiais voláteis e deve ser feito em uma coifa de química.- Usar um projeto impresso negativo com as mesmas dimensões que a lâmina de vidro (75 × 50 mm), o branco colorido de canais, e o fundo de cor preta (ver Figura 1). Imprima este desenho em uma folha de acetato clear (transparência) com uma resolução de 1200 dpi.
- Se a seção escura da transparência ainda permite que a luz através de, camada de vários negativos e aderir usando fita dupla face.
- Ligue a fonte luminos....
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Resultados
Um dispositivo de duas camadas microfluídicos é construído com PDMS (Figura 1a, b), que é modelado em um selo microfluidic. O desenho do carimbo é mostrado na Figura 1c. Instalação experimental inadequada pode resultar em erros em fluxos de microrheology e microfluidic passivos durante envolvendo troca de fluidos (Figura 2). Exemplos de instalação experimental inadeq.......
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Discussão
O dispositivo de duas camadas microfluidic (Figura 1) pode facilmente ser feito pelos seguintes microfluidic bem-documentado fabricação técnicas29. Suportes de vidro são adicionados à parte inferior do dispositivo para diminuir efeitos vibracionais no movimento da sonda. A lâmina de vidro é muito fino (0.10 mm) a fim de acomodar a distância de trabalho, o objectivo do microscópio. Isto faz com que o dispositivo suscetível a pequenas vibrações no edifício e ambiente de.......
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Divulgações
Não há nenhum divulgações para este trabalho.
Agradecimentos
Financiamento para este trabalho foi fornecido pela Procter & Gamble Co. e American Chemical sociedade pesquisa fundo petrolífero (54462-DNI7). Confirmação é feita para os doadores de American química sociedade petróleo fundo de investigação do suporte parcial desta pesquisa. Os autores que gostaria de agradecer o Dr. Marco Caggioni por discussões úteis.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Placa de Petri de 150 x 15 mm | Corning, Inc. | ||
| corrediça de vidro de 75 x 50 x 0,15 mm | Fisher Scientific | Custom | |
| 75 x 50 x 1,0 mm corrediça de vidro | Fisher Scientific | 12-550-C | |
| 75 x 25 x 1,0 mm corrediça de vidro | Fisher Scientific | 12-550-A3 | |
| 22 x 22 lamínulas de vidro | Fisher Scientific | 12-542-B | |
| Acetona, 99,5% | VWR Analytical | 67-64-1 | |
| Fonte UV de baixa intensidade | UVP | UVL-56 | |
| Clorofórmio, 99,9% | Fisher Chemical | C298-500 | |
| Cotonetes | de Algodão Q-tips | 83289205 | |
| Etanol, 90% | Fisher Chemical | A962-4 | |
| Fluoresbrite® Microesferas de Carboxilato YG 0.50µ m | Policiências, Inc. | 15700-10 | |
| Lâmpada UV de alta intensidade | Spectroline Corp. | SB-100P | |
| Placa quente | Corning, Inc. | PC-420 | |
| Ácido clorídrico, 6N | Ricca Chemical Company | 3750-32 | |
| Metiltrietioxissilano, 98% | Acros Organics | 174622500 | |
| Microcentrífuga | Eppendorf | 5424 | |
| Limpador de plasma | Harrick Plasma, Inc. | PDC-32G | |
| Polidimetilsiloxano (PDMS) | Robert McKwown Company | 2065622 | |
| Sonicator | Branson, Emerson Electric | 1800 | |
| Conectores de aço, ID 0,023 polegadas | New England Small Tube Corp. | Personalizado | |
| , 98% | Alfa Aesar | A14965 | |
| Resina de Tiol-eno (curável por UV) | Norland Products, Inc. | NOA81 | |
| Transparência | Staples Inc. | 21828 | |
| Tubulação Tygon, ID 1/32 polegada | McMaster-Carr | E-3603 | |
| Forno a vácuo | Fisher Scientific | 282A | |
| Perfurador de biópsia 8 mm | Instrumentos de Precisão Mundial | 504535 | |
| Perfurador Bioposy Seringa | 504528 | Instrumentos de Precisão Mundial | |
| , 30 mL | BD | 309659 | |
| Seringa, 3 mL | BD | 309651 | |
| Agulha, 18 gauge | BD | 305195 | |
| Tubo de Microcentrífuga, 1.5 mL | Eppendorf | 22-36-320-4 | |
| Câmera de Alta Velocidade | Vision Research | Miro M120 | |
| Microscópio | Carl Zeiss AG | Zeiss Observer, Z1 | |
| Bomba de seringa | New Era Pump Systems | NE-300 | |
| Óleo de rícino hidrogenado | Procter & Gamble | N/A | |
| Afí cio MP 6002 Impressora | Ricoh Company, Ltd. |
Referências
- Mitchell, P. Microfluidics-downsizing large-scale biology. Nat. Biotech. 19, 717-721 (2001).
- Haber, C. Microfluidics in commercial applications; an industry perspective. Lab Chip. 6, 1118-1121 (2006).
- Whitesides, G. M.
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Reimpressões e permissões
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