Druppels of emulsies worden veel gebruikt op het gebied van medicijnafgifte, chemische analyse, biologische testen en materiaalsynthese. Emulsies kunnen worden gemaakt met behulp van een microfluïdisch apparaat waarmee druppeltjes van één fase kunnen worden gedispergeerd in een niet-mengbare fase. In tegenstelling tot het bulkemulgeringsproces, microfluïdische apparaten zorgen voor gecontroleerde generatie van druppeltjes met een hoge monodispersiteit.

Microfluïdische druppelgeneratoren worden gemaakt met verschillende methoden, waaronder fotolithografie, handmatige assemblage van fluïdische eenheden en 3D-printen. Het is een uitdaging om een ​​evenwicht te vinden tussen het gemak van fabricage van apparaten en de complexiteit van de geproduceerde emulsies. Het is van groot belang om een ​​aanpasbare druppelgenerator te ontwikkelen die emulsies van verschillende grootte en complexiteit kan produceren. Dergelijke apparaten kunnen voor verschillende toepassingen worden gebruikt om op maat gemaakte emulsies te produceren. Hiertoe, onderzoekers van de Singapore University of Technology and Design (SUTD) ontwikkelden een modulaire benadering om microfluïdische axisymmetrische druppelgeneratoren te fabriceren met verschillende modules van 3D-geprinte fittingen, naalden en buizen.

Een enkel apparaat werd gemaakt door een 3D-geprinte connector en naald coaxiaal uit te lijnen, bevestigd door elastische buizen. De plug-and-play fabricage van deze apparaten maakte een gemakkelijke herconfiguratie en aanpassing mogelijk. Elke module van het apparaat kan individueel worden gewijzigd, en extra modules kunnen eenvoudig worden bevestigd om het type emulsies te variëren. Druppels van verschillende diameters kunnen worden geproduceerd door de naalden die aan het apparaat zijn bevestigd te verwisselen, en de onderzoekers hebben een minimale diameter van 332 ± 10 m bereikt voor de naald met een standaard binnendiameter van 60 m. De apparaten werden uitgebreid in seriële en parallelle richtingen met behulp van geschikte fittingen die dubbele emulsies en Janus-deeltjes produceerden.

"Door gebruik te maken van eenvoudige fittingen en goedkope units, we waren in staat om het apparaat snel plug-and-play te prototypen. We hebben de aanpasbaarheid van de apparaten aangetoond door eenvoudige en complexe emulsies te produceren door meerdere modules samen te voegen, " zei SUTD-assistent-professor Michinao Hashimoto.

Dit werk is gepubliceerd in RSC-vooruitgang . Sindhu Vijayan, een afgestudeerde student aan SUTD, ook deelgenomen aan dit onderzoeksproject.