Droppar eller emulsioner används i stor utsträckning inom områdena läkemedelsleverans, kemisk analys, biologiska analyser och materialsyntes. Emulsioner kan skapas med hjälp av en mikrofluidisk anordning som tillåter generering av droppar av en fas dispergerade i en oblandbar fas. Till skillnad från bulkemulgeringsprocessen, mikrofluidiska enheter möjliggör kontrollerad generering av droppar med hög monodispersitet.

Mikrofluidiska droppgeneratorer tillverkas med olika metoder inklusive fotolitografi, manuell montering av fluidiska enheter och 3D-utskrift. Det är utmanande att uppnå en balans mellan enkel tillverkning av enheter och komplexiteten hos tillverkade emulsioner. Att utveckla en anpassningsbar droppgenerator som kan producera emulsioner av varierande storlek och komplexitet är av stort intresse. Sådana anordningar kan användas för olika tillämpningar för att framställa skräddarsydda emulsioner. För detta ändamål, forskare från Singapore University of Technology and Design (SUTD) utvecklade ett modulärt tillvägagångssätt för att tillverka mikrofluidiska axisymmetriska droppgeneratorer med distinkta moduler av 3-D-tryckta beslag, nålar och rör.

En enda enhet gjordes genom att koaxiellt rikta in en 3-D-tryckt kontakt och nål säkrad med elastiska rör. Plug-and-play-tillverkningen av dessa enheter möjliggjorde enkel omkonfigurering och anpassning. Varje modul i enheten kan ändras individuellt, och ytterligare moduler kan enkelt fästas för att variera typen av emulsioner. Droppar med olika diametrar kan produceras genom att byta nålar som är fästa på enheten, och forskarna har uppnått en minsta diameter på 332 ± 10 μm för nålen med standardinnerdiameter på 60 μm. Enheterna utökades i seriella och parallella riktningar genom att använda lämpliga kopplingar som producerade dubbla emulsioner och Janus-partiklar.

"Genom att använda enkla beslag och lågkostnadsenheter, vi kunde snabbt prototypa enheten på ett plug-and-play-sätt. Vi demonstrerade anpassningsbarheten av enheterna genom att producera enkla och komplexa emulsioner genom att montera flera moduler tillsammans, " sa SUTD biträdande professor Michinao Hashimoto.

Detta arbete har publicerats i RSC avancerar . Sindhu Vijayan, en doktorand vid SUTD, deltog också i detta forskningsprojekt.