界面流变学可以替代基于液滴的微流体中的低效乳液表征

液滴微流控中的乳状液稳定性

缺乏有效预测乳液稳定性的工具。稳定乳液是食品中的重大问题[1]，个人护理产品[2]，药物[2]和基于液滴的微流体。基于液滴的微流体的一些188金宝搏app安卓下载主要应用包括单细胞基因测序[3]，抗体筛选和药物发现[4]，以及功能纳米材料的合成[5]。在这些应用中，单液188金宝搏app安卓下载滴封装诸如单个细胞的材料，并且液滴必须保持稳定，而不是聚结，或者可以破坏分析或反应。这一点使得液滴通常必须长时间孵育，循环通过诸如PCR中的几个温度，并且通常彼此接触。填充液，液滴相和添加剂的选择，其沉重影响降低稳定性，但是使组分的最佳选择并不是微不足道的。通常进行界面张力测量，但这些差的稳定性预测因子差。相反，通常使用微流体系统通常配制，以查看它们是否成功。这不仅可以花费很长时间，但材料可能是昂贵和有限的。

已经显示出界面扩张流变学，以影响乳液稳定性，特别是滴结聚结和骨干熟化[6]，以及脉动下降法，或振荡滴剂，已成为在过去几十年中测量界面扩张流变学的强大技术[78]。该技术构建在良好的吊坠落下方法上，该方法是轴对称下降形状分析（ADSA）技术的一部分[9]。垂体滴体积振荡，导致界面区域经常压缩和扩张，同样压缩并使吸附的薄膜在液体 - 流体界面处扩张。界面张力对液滴面积变化的响应允许计算界面扩张弹性和粘度。

带有狭窄的界面扩张流变学案例研究

在客户案例研究中，QUENTA弯曲光学张力计与A.PD200脉动下降模块用于测量微流体装置填充液的质量控制（QC）的界面扩张流变学。在本申请中，水液滴用于包封单个细胞进行测序和其他生物测定。已经鉴定出油或水相制剂的变化作为微流体系统中的失效原因，并且需要可靠且经济高效的QC方法。以前的QC方法涉及用不同配方测试真正的微流体系统，这是昂贵且耗时的。作为替代方案，我们证明使用脉动下降法的界面弹性测量是一种用于区分成功和差的系统的时间和经济有效的定量QC方法。

图2 - Young-Laplace方程(蓝线)与自动检测针尖(绿线)拟合最佳的3号样品吊坠滴样。比例尺为0.5 mm。

这QUENTA弯曲光学张力计与之PD200脉动下降模块(图1)用于测量界面扩张流变学。微流体中常用填充液，氟化油滴(ρ=1.6 g/cm3)悬浮在22号不锈钢针上，体积介于20-100 nl(图2)。油被含有蛋白质和其他生物分子的水相(ρ=1.024 g/cm3)包围。研究了8种不同的油配方，水相保持不变。液滴形成后，经过5 min，达到平衡界面张力。然后在0.1、0.2、0.5和1.0 Hz处振荡，界面面积变化约10%。通过初步测量，确定该振幅在研究频率范围内的线性粘弹性区域(LVE)内。在OneAttension中记录并分析液滴的图像，以确定每张图像中的界面张力和面积。OneAttension进一步分析得到的界面张力和面积随时间变化的数据，自动生成复杂界面膨胀模量的弹性和粘性分量。

使用界面弹性作为跌落稳定性的预测

图3显示了从0.5Hz测量的样本＃3的两个代表性时段。界面区域，A，振荡在0.8和0.9mm 2之间，界面张力γ，γ，振荡在0.79和0.94mn / m之间。两组数据超出相位，这表示油水界面处的粘弹性薄膜。使用Oneattension，此数据自动适合

式中|E|为复膨胀模量，E '为弹性分量(实分量)，E "为粘性分量(虚分量)[7]。另外7个样品生成相似的γ(t)和A(t)集合，用式(1)分析得到其界面粘弹性性质。

图4 -界面弹性(E ')在对数对数图上与所有8个样本的频率相对应。被确定为“良好”的样品会产生稳定的滴度，绿色圈出，红色圈出“不合格”的样品。

绘制所得到的界面弹性E'绘制图4中的所有八个样品。在该图中观察到两个样品组之间的清晰分离。具体地，样本＃3，＃4，＃5和＃8被分组并具有较低的E'，而样本＃1，＃2，＃6和＃7被分组，并且共同具有更高的e'。通常，更高的弹性对应于更稳定并且不太可能聚结的下降。当DropseClece时，该过程类似于薄膜的破裂。当薄膜更加弹性时，最好适合抵抗破裂或聚结。实际上，样本＃1，＃2，＃6和＃7被揭示在真实系统中表现最佳，而其他样品表现不佳。为了更好地区分图1中的两组样本。如图4所示，“良好”样品以绿色圈出，“失败”样本以红色圈出。因此，从图4中可以看出。如图4所示，界面弹性和特别是更高的弹性，是降低稳定性的指示。这结果同意文献中的类似观察结果[6]。

利用界面流变学进行质量控制

在本说明书中，我们证明了使用带状曲线的界面弹性测量可以区分系统与倾向于聚结的液滴的系统中的稳定下落。因此，通过建立通过/失败标准，这些测量可用于质量控制作为快速，定量和经济高效的解决方案。例如，基于图4中所示的结果。如图4所示，如果在0.1Hz处进行测量，则通过样品的标准可以是E ^'> 0.8mN / m。这里证明的原理也可以应用于液滴基微流体外，对食品乳液[1]，药物[2]，个人护理产品[2]和油气乳液[10]。