Separation of Deformable Hydrogel Particles in the Deterministic Lateral Displacement Devices

Abstract: Klassificerning av biologiska och icke-biologiska partiklar är av avgörande betydelse inom många forskningsområden och inom industrin, inbegripet biologi, medicin och så kalladtissue engineering. Gemensamma parametrar i inmärknings-fri separationutgörs vanligen av storleken, formen och de mekaniska egenskaperna hos partiklarna. Anordningar baserade på deterministisk sidoförskjutning (DLD) har upp visat överlägsen upplösning vid sortering baserat på storlek, men tekniken har ävenvisat sig vara mycketlovande för form- och deformerbarhets-baseradseparation. Vi undersöker beteendet hos deformerbara icke-sfäriska mikropartiklar tillverkade med så kalladstop-flow litografi (SFL) och försöker reda ut hur dessa parametrar spelar en roll i våra separationsanordningar. DLD baseras påen symmetrisk uppsättning avhinder där varje rad är förskjuten i sidled i förhållande till den föregående raden. De deterministiska banorna i en DLD anordning bestäms baserat på partiklarnaseffektiva storlek. Den effektiva storleken bestäms i sin tur av orienteringen av icke-sfäriska partiklar och av deformationen av mjuka partiklar. I SFL, initierar en UV belysning genom en fotomask en polymerisation i en vattenhaltig lösning, bestående av polyetylenglykol (PEG), foto-aktivator och rhodamin B i en mikrofluidikkanal. Vi tillverkade partiklar med en mängd olika former och storlekar i intervallet 10-16 μm och testade dem i en DLD enhet, utformad för att avskilja partiklar med en diameter i intervallet 9-21 μm. För att bättre förstå det komplexa beteendet hos deformerbara partiklar, så har vi tittat på ett urval av deformerbara polymera partiklar med samma storlek men olika form. Vi observerade enskillnad i sidoförskjutning av fasta och ihåliga cylinder-formade partiklar med en diameter av 16 μm vid utloppet av anordningen. Ihåliga partiklar visade en hög grad av deformation, medan det för fasta partiklar observerades ingen deformering även vidhöga flödeshastigheter.