Fase Diagrama Caracterização utilizando esferas magnéticas como veículos líquidos

O objetivo geral do experimento a seguir é analisar o volume de transporte entre segmentos de líquido adjacentes dentro de um dispositivo de laboratório e tubo usando esferas magnéticas. Isso é conseguido criando o dispositivo usando tubos hidrofóbicos, carregados com uma bomba de seringa para consistir em vários segmentos de líquido separados por uma válvula de ar e incorporando esferas magnéticas e um corante fluorescente em um dos líquidos. Como segunda etapa, a intensidade fluorescente dos segmentos líquidos adjacentes é medida usando um microscópio após cada transferência das esferas magnéticas ser realizada usando um ímã externo.

Em seguida, é feita uma análise numérica nessas medições de intensidade fluorescente para calcular o volume de transferência das esferas magnéticas. Os resultados mostram que a análise da mudança de fase em um sistema multicomponente composto por dois líquidos é viável com base na capacidade de usar esferas magnéticas como método de transferência de volumes de líquidos do tamanho de microlitros entre reservatórios adjacentes. Então, como espero que você veja hoje, estamos trabalhando com essa técnica muito empolgante e simples envolvendo o uso de esferas magnéticas na transferência de fluidos dentro de um tubo simples, em oposição a circuitos microfluídicos convencionais mais complexos.

E nós, nós o aplicamos inicialmente à investigação da base facial entre fluidos admissíveis, e agora estamos expandindo isso para outras aplicações, incluindo análise diagnóstica de sangue total separando proteínas de glóbulos vermelhos, análise de urina, imunoensaios e assim por diante. A principal vantagem dessa técnica sobre outros métodos existentes, como o uso de canais microfluídicos, é que ela é simples e tem fabricação econômica. Ele oferece alta variabilidade do usuário entre diferentes tipos de experimentos e tem resultados consistentes.

Embora esse método possa fornecer informações sobre aplicações que exigem o movimento de volumes de pico de um minuto, ele também pode ser aplicado a outros sistemas, como separação de sangue, direcionamento de medicamentos e contraste com agentes. Para preparar o tubo, primeiro corte o tubo em segmentos de 15 centímetros, pendure os segmentos do tubo verticalmente usando fita adesiva, colocando uma toalha de papel embaixo dos tubos para coletar o excesso de solução de polímero de flúor. Injete 100 microlitros da solução de polímero de flúor na abertura superior de cada segmento do tubo usando uma pipeta de forma que entre em contato com toda a circunferência da parede interna.

Deixe os segmentos do tubo pendurados no lugar por uma hora para remover qualquer quantidade excessiva de solução de polímero de flúor. Em seguida, coloque os segmentos do tubo em um forno a 100 graus Celsius por uma hora para formar a camada de revestimento de polímero de flúor. Em seguida, prepare a solução de esferas magnéticas diluídas colocando um frasco de amostra de 20 mililitros em uma microbalança e zerando a balança.

Agite o recipiente de solução de esferas magnéticas e, em seguida, retire 0,6 mililitros usando uma micropipeta. Dispense a solução pipetada no sample frasco na balança e dispense 0.4 mililitros de água destilada no sample frasco. Além disso, prepare o corante fluorescente dissolvendo 0,02% em peso do corante em água deionizada e agitando a solução por um minuto.

Para preparar o dispositivo de tubulação, insira um conector de trava de isca fêmea em uma extremidade da tubulação. Coloque o tubo em uma seringa de trava de isca que tenha um volume de três mililitros e graduação de 0,1 mililitro. Coloque a seringa na bomba da seringa e ajuste a taxa de alimentação em dois mililitros por hora.

Vortex o recipiente com uma solução de esferas magnéticas antes de inserir 20 microlitros no tubo usando a retirada da bomba de seringa. Após a conclusão da câmara de teste, a inserção do líquido é concluída, retire seis microlitros de ar para o tubo. Este volume de ar formará posteriormente uma válvula entre os dois segmentos líquidos.

Assim que a inserção do entreferro estiver concluída, inicie a retirada de 180 microlitros de líquido com a matriz fluorescente. Coloque um segundo conector de trava de isca fêmea na outra extremidade do tubo e remova o dispositivo do tubo da seringa. Em seguida, coloque tampas de trava de isca em ambas as extremidades do dispositivo.

Efectuar a medição inicial da intensidade de fluorescência da câmara de ensaio e do reservatório utilizando o microscópio invertido. Coloque o dispositivo sobre o ímã cúbico de forma que todos os grânulos magnéticos se separem em uma área na câmara de teste. Transfira as contas para o reservatório movendo o dispositivo sobre a parte superior do ímã.

Uma vez que o conjunto de esferas magnéticas é transferido através do entreferro e para o reservatório, agite as esferas magnéticas colocando o dispositivo sobre a parte superior do ímã e girando para liberar o líquido que está sendo preso dentro do aglomerado até que a homogeneização do reservatório seja concluída. Em seguida, coloque o dispositivo sobre a parte superior do ímã de forma que as esferas magnéticas no reservatório se separem em uma área. Transfira o conjunto de esferas magnéticas de volta para a câmara de teste.

Assim que o cluster atingir a câmara de teste, agite as esferas magnéticas colocando o dispositivo sobre o topo do ímã e girando-o. Libertar o líquido fluorescente retido no interior até que a homogeneização da câmara de ensaio esteja concluída. Faça medições de intensidade fluorescente da câmara de teste e do reservatório usando o microscópio invertido.

Repita essas etapas até que ambos os segmentos de líquido convirjam para intensidades de fluorescência semelhantes. Para preparar o dispositivo de tubulação, insira uma trava de isca fêmea em uma extremidade da tubulação e coloque o tubo em uma seringa de trava de isca. Em seguida, coloque a seringa na bomba da seringa e ajuste a taxa de alimentação em dois mililitros por hora.

Insira 20 microlitros de esferas magnéticas individuais em água para C 12 E cinco solução misturada no tubo usando a retirada da bomba de seringa. Após a conclusão da câmara de teste, a inserção do líquido é concluída, retire seis microlitros de ar para dentro do tubo após a inserção do entreferro. Comece a retirada de 180 microlitros de surfactante C 12 E cinco puro para configurar a ótica.

Primeiro, mova a bomba de seringa com o dispositivo de tubulação de forma que a câmara de teste com esferas magnéticas fique em foco Com o microscópio estéreo, polarizadores cruzados são utilizados. Para aumentar o contraste entre a fase sólida precipitada e a fase líquida, coloque uma folha de filme polarizador em cima de uma fonte de luz LED. Deslize a fonte de luz LED por baixo do tubo conectado à bomba de seringa.

Conecte outro filme polarizador à lente do microscópio estéreo usando fita adesiva, certifique-se de que os dois filmes polarizadores tenham um deslocamento de 90 graus um do outro. Coloque o ímã cúbico próximo à câmara de teste enquanto o ímã é montado em um suporte. Assim que os grânulos magnéticos formarem um conjunto, comece a bombear líquidos para o tubo a uma taxa de alimentação de dois mililitros por hora, de modo que o conjunto de esferas magnéticas seja movido da câmara de teste através do entreferro para a câmara do reservatório de surfactante.

Quando o conjunto de esferas magnéticas atingir o ponto médio da câmara do reservatório, pare o bombeamento na bomba da seringa. Afaste o ímã do cubo do tubo para que os grânulos magnéticos se separem e reduzam o tempo de difusão do líquido preso no conjunto de grânulos magnéticos. Uma vez concluída a difusão e a mudança de fase do líquido, coloque o ímã de volta ao seu destino anterior pelo reservatório, de modo que as esferas magnéticas formem um aglomerado.

Usando a bomba de seringa, retire os líquidos de modo que o conjunto de esferas magnéticas seja transferido do reservatório de surfactante através do entreferro e de volta para a câmara de teste. Depois que o conjunto de esferas magnéticas atingir o ponto médio da câmara de teste, pare a bomba da seringa, afaste o ímã do cubo do tubo. Uma vez concluída a difusão e a mudança de fase do líquido, coloque o ímã de volta ao seu destino anterior pelo reservatório, de modo que as esferas magnéticas formem um aglomerado.

Repita essas etapas até que a câmara de teste exiba uma mudança de fase. Aqui é mostrada uma imagem da água magnética e do surfactante não iônico C 12 E cinco dentro da tubulação hidrofóbica. Durante o processo inicial de transferência de esferas magnéticas, as contas são mantidas no lugar usando um ímã de cubo externo.

Enquanto os líquidos são bombeados para a esquerda aqui, os grânulos estão saindo da câmara de teste e entrando no C 12 E cinco. Uma vez que os grânulos magnéticos entram, a água surfactante começa a se difundir para longe da estrutura do grânulo magnético. Depois que os grânulos magnéticos estão na câmara do surfactante por cinco segundos, apenas uma pequena quantidade de mudança de fase é vista na marca de dez segundos.

As esferas magnéticas são completamente engolfadas pelo surfactante. A mudança de fase continua até a marca 92 aos quatro minutos. A mudança de fase aumenta aos nove minutos.

A mudança de fase horizontal começa a diminuir enquanto a estrutura cresce verticalmente. Considerando que, aos 17 minutos, a mudança de fase diminuiu drasticamente de tamanho, aos 25 minutos, apenas uma pequena quantidade da mudança de fase permanece mostrada. Aqui está a condição inicial de uma câmara de teste de água C 12 V cinco com esferas magnéticas no dispositivo antes da transferência do surfactante.

Após seis transferências de ida e volta, ocorreu uma mudança de fase. Por outro lado, sem contas magnéticas no dispositivo, nenhuma mudança de fase foi vista, provando que os resultados observados foram devidos ao transporte de esferas magnéticas e não ao líquido. Aderindo às paredes internas da tubulação Ao tentar este procedimento.

É importante ter tempo suficiente para permitir que o processo de difusão ocorra ao transferir líquidos entre reservatórios adjacentes Seguindo este procedimento. Outras opções, como o uso de uma vegetação eletromagnética, podem ser incorporadas ao nosso sistema para responder a perguntas adicionais, como acelerar o processo de divisão e como minimizar a manipulação manual. Para colocar isso em contexto, essa técnica muito simples que envolve essencialmente um tubo de plástico e contas magnéticas e um ímã externo foi aplicada à separação de diferentes fluidos e à exploração de seu espaço de diagrama de fases.

No entanto, a versatilidade e simplicidade da técnica valerão a pena em muitas outras aplicações, principalmente na área de análise diagnóstica de diferentes fluidos. Ao usar abelhas magnéticas para transportar pequenos volumes diretamente ou por meio da funcionalização das esferas magnéticas, podemos analisar os componentes da amostra de fluido. E isso tem aplicações em qualquer área.

Por exemplo, a separação e análise de proteínas de glóbulos vermelhos no sangue total, da mesma forma na urina e muitos outros fluidos que podem ser analisados dessa maneira usando uma técnica simples sem a complexidade e o custo associados à fabricação de dispositivos microfluídicos convencionais.