Разработка микрофлюидной платформы для синтеза монодисперсных макроэмульсий и гидрогелевых микрочастиц

Объект исследования: макроэмульсии и микрогидродинамика многофазных течений жидкости. Цель: разработка и апробация микрофлюидной платформы для синтеза монодисперсных макроэмульсий и гидрогелевых микрочастиц. Методы исследования: оптическая, атомно-силовая и конфокальная лазерная микроскопия; методы мягкой литографии; методы конструирования и моделирования; статистические методы. Результаты и новизна: разработан 4-х канальный микрофлюидный контроллер давления для стабильного формирования монодисперсных микрокапель и микрочастиц в микрофлюидных чипах. Впервые выявлено, что при вводе реагентов под давлением диаметр капель линейно зависит от соотношения между давлениями дисперсной и непрерывной фаз. Также при этом возможно получение более широкого диапазона (на 45%) диаметров по сравнению с использованием метода контроля расходов на одинаковых чипах. Предложено использовать асимметричный генератор капель с фокусировкой потока для усиления перемешивания реагентов внутри микрокапель. Впервые установлено, что диаметр микрокапель, которые формируются за счет приложения отрицательного давления (приведенного) от –30кПа до –80кПа к выходному каналу, определяется гидравлическими сопротивлениями входных микроканалов. Такой подход существенно упрощает синтез макроэмульсии и гидрогелевых микрочастиц со сложной внутренней структурой. Полученные результаты могут использоваться при создании высокоразрешающих 3D биочернил, систем орган-на-чипе, устройств для скрининга молекул и клеток.