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Generation of Solid Foams with Controlled Polydispersity Using Microfluidics
Langmuir ( IF 3.7 ) Pub Date : 2018-01-08 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.langmuir.7b03602 Sébastien Andrieux 1 , Wiebke Drenckhan 2 , Cosima Stubenrauch 1
Langmuir ( IF 3.7 ) Pub Date : 2018-01-08 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.langmuir.7b03602 Sébastien Andrieux 1 , Wiebke Drenckhan 2 , Cosima Stubenrauch 1
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Many properties of solid foams depend on the distribution of the pore sizes and their organization in space. However, these two parameters are very difficult to control with most traditional foaming techniques. Here we show how microfluidics can be used to tune the polydispersity of the foams (mono- vs different polydispersities) and the spatial organization of the pores (ordered vs disordered). For this purpose, the microfluidic flow-focusing technique was modified such that the gas pressure oscillates periodically, which translates into periodically oscillating bubble sizes in the liquid foam template. The liquid foams were generated from chitosan solutions and then gelled via cross-linking with genipin before we freeze-dried them to obtain a solid foam with a specific structure. The study at hand fills two existing scientific gaps. On the one hand, we present a novel approach for the generation of foams with controlled polydispersity. On the other hand, we obtained a solid foam with a new structure for foam templating consisting of rhombic dodecahedra. The controlled variation of the foam’s structure will allow studying systematically structure–property relations. Moreover, being fully biobased, this type of solid foam is a suitable candidate for applications in tissue engineering.
中文翻译：
使用微流控技术生成具有可控制的多分散性的固体泡沫
固体泡沫的许多特性取决于孔径的分布及其在空间中的组织。但是，使用大多数传统发泡技术很难控制这两个参数。在这里，我们展示了如何使用微流控技术来调节泡沫的多分散性（单分散性与不同的多分散性）以及孔的空间组织（有序与无序）。为此，对微流聚焦技术进行了修改，以使气压周期性地振荡，这转化为液体泡沫模板中周期性地振荡的气泡大小。由壳聚糖溶液产生液体泡沫，然后通过与京尼平交联而凝胶化，然后我们将其冷冻干燥以获得具有特定结构的固体泡沫。现有的研究填补了两个现有的科学空白。一方面，我们提出了一种新颖的方法，用于控制多分散性的泡沫的产生。另一方面，我们获得了由菱形十二面体组成的具有用于泡沫模板的新结构的固体泡沫。泡沫结构的受控变化将允许系统地研究结构与性质之间的关系。而且，由于是完全生物基的，这种类型的固体泡沫是在组织工程中应用的合适候选者。
更新日期：2018-01-08
中文翻译：
使用微流控技术生成具有可控制的多分散性的固体泡沫
固体泡沫的许多特性取决于孔径的分布及其在空间中的组织。但是，使用大多数传统发泡技术很难控制这两个参数。在这里，我们展示了如何使用微流控技术来调节泡沫的多分散性（单分散性与不同的多分散性）以及孔的空间组织（有序与无序）。为此，对微流聚焦技术进行了修改，以使气压周期性地振荡，这转化为液体泡沫模板中周期性地振荡的气泡大小。由壳聚糖溶液产生液体泡沫，然后通过与京尼平交联而凝胶化，然后我们将其冷冻干燥以获得具有特定结构的固体泡沫。现有的研究填补了两个现有的科学空白。一方面，我们提出了一种新颖的方法，用于控制多分散性的泡沫的产生。另一方面，我们获得了由菱形十二面体组成的具有用于泡沫模板的新结构的固体泡沫。泡沫结构的受控变化将允许系统地研究结构与性质之间的关系。而且，由于是完全生物基的，这种类型的固体泡沫是在组织工程中应用的合适候选者。
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