人字形/魚(yú)骨形混合器芯片 -- 用于納米顆粒mRNA-LNP的制備
為什么采用微流控進(jìn)行流體混合?
采用微流控技術(shù)可以大大減少每個(gè)實(shí)驗中使用的化學(xué)試劑的用量,從而降低成本和浪費。而且,從微流體尺度上,精確地調節流體性質(zhì)并且快速的動(dòng)力學(xué)成為可能,這對于例如合成聚合物納米顆粒的結晶和沉淀過(guò)程是重要的。
微流體技術(shù)還可以通過(guò)在實(shí)驗過(guò)程中的特定時(shí)刻添加特定的試劑來(lái)精確控制微混合器中的反應。由于微反應器傳熱的增加,微反應器中可實(shí)現等溫的化學(xué)反應。
由于交錯的人字形微型混合器已經(jīng)小型化,因此,該混合器組件可以集成到更完整的實(shí)驗平臺中,以執行復雜的多功能過(guò)程。
總之,交錯的人字形微混合器芯片允許在兩種流體之間進(jìn)行更靈活、精確和有效的混合。
交錯不對稱(chēng)人字形異質(zhì)條在微通道中不同時(shí)間的混合可視化[1]
[1] Chang, C., Yang, R. Electrokinetic mixing in microfluidic systems. Microfluid Nanofluid 3, 501–525 (2007)
配置您的微流體人字型混合實(shí)驗
交錯的人字形微混合器芯片的材質(zhì)有PC或COP兩種材質(zhì):
通道深度:200微米
通道寬度的入口:300微米
通道寬度混合器:600微米
通道寬度出口:600微米
混合的效率取決于Reynolds數和Peclet數。Elveflow提供了一系列與OB1 MK3+流量控制器兼容的儲液管,從1.5mL Eppendorf管到100mL的玻璃瓶。此外,您還可以采用OB1流量控制泵和流量傳感器來(lái)進(jìn)一步的改善流量控制。
使用MUX循環(huán)閥執行循環(huán)實(shí)驗,可以改善每個(gè)循環(huán)的混合效果。當混合時(shí),可能會(huì )產(chǎn)生氣泡,這對于特定實(shí)驗至關(guān)重要。您可以采用我們的除泡器來(lái)去除流體中的氣泡。
除了人字形混合器芯片外,也可以采用其他類(lèi)型的混合器芯片如平面蛇形混合器芯片。
應用
微流體人字形混合器原理
交錯的人字形微混合器芯片是一個(gè)混亂的對流通道,這意味著(zhù)會(huì )產(chǎn)生橫向流動(dòng),從而導致與流動(dòng)方向不同的對流[1]。這種特殊的設計可以讓流體在微通道[2]中產(chǎn)生螺旋流模式,從而大大改善了兩種流體[3-4]的混合效率。交錯的人字形微混合器芯片比T形或Y形微混合器等更加有效。即使混合器長(cháng)度縮短約100倍,交錯的人字形微混合器芯片仍然比這些傳統的T形或Y形的混合器芯片更有效[5]。
微混合可以應用于多個(gè)場(chǎng)景如有機化學(xué)、有害物質(zhì)處理、PCR、篩選等[6-9]。
1. Ottino J (1989) The kinematics of mixing: stretching, chaos, and transport. Cambridge University Press, Cambridge
2. Stroock AD, Dertinger SKW, Ajdari A, Mezic I, Stone HA, Whitesides GM. (2002), Chaotic mixer for microchannels. Science, 295, 647-51
3. Johnson T, Ross D, Locascio L (2002), Rapid microfluidic mixing. Anal Chem, 74, (1), 45-51
4. Stroock A, Dertinger S, Whitesides G, Ajdari A (2002), Patterning flows using grooved surfaces. Anal Chem, 74, (20), 5306-5312
5. Capretto L, Cheng W, Hill M, and Zhang X, (2011), Micromixing Within Microfluidic Devices, Top Curr Che, 304, 27-68
6. Wilms D, Klos J, Frey H (2008), Microstructured reactors for polymer synthesis: a renaissance of continuous flow processes for tailor-made macromolecules? Macromol Chem Phys, 209, (4), 343-356
7. Zhang C, Xing D, Li Y (2007) Micropumps, microvalves, and micromixers within PCR microfluidic chips: advances and trends. Biotechnol Adv, 25, (5), 483-514
8. Dittrich P, Tachikawa K, Manz A (2006), Micro total analysis systems. Latest advancements and trends. Anal Chem, 78, (12), 3887-3908
9. Dittrich P, Manz A (2006), Lab-on-a-chip: microfluidics in drug discovery. Nat Rev Drug Discov, 5, (3), 210-218
微流控人字形混合器玻璃芯片(可選項)
人字型混合器玻璃芯片是一種可用于通過(guò)魚(yú)骨形通道進(jìn)行混合液體的一種有用工具。采用1/4-28UNF螺紋接頭連接,可在幾秒鐘內將該芯片連接到您的實(shí)驗裝置!
該通用型玻璃芯片通過(guò)減少擴散所需的長(cháng)度并增加溶質(zhì)在流體之間傳輸的可能性,從而提供了一種快速混合兩種流體的方法。
這種人字形芯片使用方便、經(jīng)濟可靠,可應用于您的所有實(shí)驗:
● 高強度光學(xué)透明玻璃
● 標準顯微鏡載玻片尺寸(25×75 mm)
● 標準1/4-28UNF螺紋端口
● 易于處理
● 只需使用1/4-28UNF接頭配件(可用于外徑1/16英寸的導管)將芯片連接到您的裝置即可。
可選項
您可以根據現有的導管外徑來(lái)選擇下面的接頭配件:
● PFA接頭+ETFE墊圈,適用于1/4-28UNF到外徑1/16英寸導管的連接(每套10個(gè))
● PFA接頭+ETFE墊圈,適用于1/4-28UNF到外徑1/8英寸導管的連接(每套10個(gè))
工作原理與應用
人字形混合器通過(guò)誘導混沌流的形成,在低雷諾數條件下顯示加速混合。
人字形混合器芯片微通道底部具有不對稱(chēng)的人字形凹槽的特定圖案,該凹槽能夠產(chǎn)生螺旋流和用于混合兩種液體的混亂攪拌。
流經(jīng)微通道的流體的混合具有很多的應用,例如化學(xué)反應中所用試劑溶液的均質(zhì)化。
這種人字形混合器芯片已經(jīng)在脂質(zhì)體(封閉的磷脂囊泡)的產(chǎn)生中取得了重要的進(jìn)步。Cheung等人(Int J Pharma 2019)確實(shí)首次報道了使用人字形混合器芯片產(chǎn)生穩定且均勻的(100 nm)聚乙二醇化脂質(zhì)體。他們研究了不同配方(水溶液、初始脂質(zhì)濃度、脂質(zhì)成分和組分)和工藝參數的影響。
與其他微流控設備相比,該混合器芯片顯示出更高的通量,更快的混合和更小的洗脫。
Schematic of the setup from Cheung and Al-Jamal, International Journal of Pharmaceutics 566 (2019) 687–696
Calvin C.L.Cheung, Wafa T.Al-Jamal. Sterically stabilized liposomes production using staggered herringbone micromixer: Effect of lipid composition and PEG-lipid content. International Journal of Pharmaceutics, Volume 566, 20 July 2019, Pages 687-696. PDF版下載 here
人字形混合器玻璃芯片規格參數
寬度和長(cháng)度:25 ×75 mm
通道深度:0.08 mm
通道寬度:0.1到0.5 mm
體積:3.3 μL
混合體積:0.47 μL
混合長(cháng)度:28.7 mm
材質(zhì):玻璃
連接器:1/4-28接頭
在混合部分,有6個(gè)混合元件(人字形)形成一個(gè)塊(半個(gè)循環(huán))和30個(gè)塊,因此,總共有15個(gè)完整循環(huán)。該混合芯片在1到3 bar的壓力進(jìn)行了測試,但也進(jìn)行了少量的10 bar壓力測試。
● 人字形的兩個(gè)臂是通道尺寸(200 μm)的1/3到2/3
● 人字形之間的距離是50 μm
● 每個(gè)混合元件的寬度是50 μm,高度是30 μm
微流控人字形混合器玻璃芯片的結構圖
您可以根據具體的實(shí)驗項目單獨定制納米顆;蚣{米脂質(zhì)體混合芯片,其他設備無(wú)需變動(dòng),可持續使用。
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