在微流控芯片中產(chǎn)生液滴
采用微流控技術(shù)來制備微液滴,除了采用微流體芯片如PDMS芯片、PMMA芯片、玻璃芯片外,還可以采用商業(yè)工具如色譜類工具來制造液滴。在這里,使用交叉結(jié)/十字結(jié)(cross-junction)或T型結(jié)(T-junction)來輕松制備微流控液滴,外形如下圖所示。
這些工具分別是流動(dòng)聚焦和交叉流動(dòng)微流體方法的宏觀等價(jià)物,主要區(qū)別在于微流體實(shí)驗(yàn)裝置組建的時(shí)間。主要缺點(diǎn)是依賴于制造商,這意味著您無法精確選擇通道尺寸,您必須在建議的尺寸(100μm - 1mm)之間進(jìn)行選擇。
有一個(gè)主要的微流體液滴制備裝置協(xié)議,該協(xié)議描述了如何使用以下方法進(jìn)行流體-流體分散:
A-流動(dòng)聚焦方法(交叉結(jié)芯片)
B-交叉流動(dòng)方法(T型結(jié)芯片)
C-共軸流聚焦法
NEWS T 型通道法
被動(dòng)法主要包括T型通道法、流動(dòng)聚焦法和共軸流聚焦法。
圖1 T 型通道微流控芯片液滴發(fā)生方法
T型通道法是產(chǎn)生微流控液滴最常用的方法之一,由 Thorsen 等最先提出。 在T型通道法中,兩相不相溶的流體在垂直的T型管道交叉口處相遇,在壓力和剪切力的作用之下,流動(dòng)相截?cái)喾稚⑾?,從而形成液滴?流動(dòng)聚焦法由Anna等和Dreyfus等最先提出。
NEWS 流動(dòng)聚焦法
圖2 流動(dòng)聚焦微流控芯片液滴發(fā)生方法
在流動(dòng)聚焦法中,三條流路聚焦一個(gè)管道中,分散相和流動(dòng)相匯合于十字交叉管處,上下對稱的流動(dòng)相同時(shí)擠壓分散相使其斷裂,從而形成液滴。
NEWS 共軸流聚焦法
圖3 共軸流微流控芯片液滴發(fā)生方法
共軸流聚焦法是Cramer等最早用來制備微液滴的。在共軸流聚焦法中,孔道中心軸內(nèi)插入尖嘴的毛細(xì)管,分散相和連續(xù)相處在管道內(nèi)平行流動(dòng),分散相在進(jìn)入連續(xù)相管道時(shí),在連續(xù)相流體的剪切力作用下,被擠壓斷裂形成液滴。
總之,通過將亞毫米導(dǎo)管連接到亞毫米的T型和交叉型結(jié)器件上,可以像在微流體芯片裝置中那樣產(chǎn)生液滴,這是一種產(chǎn)生液滴的簡便方法。共軸流流動(dòng)制備液滴方法沒有簡單的替代方案。但是,微流體液滴制備中使用的最常見的兩種制備方法(交叉流動(dòng)法和流動(dòng)聚焦法)卻很容易用色譜工具來完成。液滴尺寸由導(dǎo)管和接頭的特征尺寸預(yù)先確定。使用流動(dòng)聚焦法(交叉連接)制備液滴,液滴尺寸具有更多的靈活性。
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