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Characterizing properties of polymers and colloids by their reaction-diffusion behavior in microfluidic channels
Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects ( IF 4.9 ) Pub Date : 2021-09-20 , DOI: 10.1016/j.colsurfa.2021.127565
Artem Bezrukov 1 , Yury Galyametdinov 1
Affiliation  

Molecular mobility is a key factor that determines the behavior of supramolecular systems in various applications such as drug delivery. Characterizing transport properties of such systems may be a labor-intensive process requiring a set of different experimental techniques. In this work, we performed a theoretical analysis of factors that govern the phase behavior of colloid systems in microfluidic channels and discussed the specific features of confined phase separation. Theoretical considerations allowed to propose a simple approach to analyzing diffusion characteristics of polymers and colloids by performing their microfluidic reactions with oppositely charged counterparts and characterizing diffusivities of the reaction species by the locations of emerging ordered precipitate lines. Positions of these lines allow to detect conformational changes of polyelectrolytes, micellization in surfactant solutions, and aggregation of polymer- surfactant complexes, and also evaluate diffusion coefficients of the reagents without additional macroscopic techniques. A set of Matlab scripts represents the mathematical model behind this approach. These scripts calculate optimal microchip operation parameters and evaluate diffusion coefficients from microfluidic experiments, which agree well with the results of applicable macroscopic methods. Microfluidic analysis of reacting flows can serve as a simple, fast, and cost-effective additional or alternative approach to characterize diffusivities, conformation changes, and aggregation of colloid and polymer systems.



中文翻译:

通过微流体通道中的反应扩散行为表征聚合物和胶体的特性

分子迁移率是决定超分子系统在药物输送等各种应用中的行为的关键因素。表征此类系统的传输特性可能是一个劳动密集型过程,需要一组不同的实验技术。在这项工作中,我们对控制微流体通道中胶体系统相行为的因素进行了理论分析,并讨论了限制相分离的具体特征。理论考虑允许提出一种简单的方法来分析聚合物和胶体的扩散特性,方法是通过与带相反电荷的对应物进行微流体反应,并通过出现的有序沉淀线的位置来表征反应物种的扩散率。这些线的位置允许检测聚电解质的构象变化、表面活性剂溶液中的胶束化和聚合物-表面活性剂复合物的聚集,并且无需额外的宏观技术即可评估试剂的扩散系数。一组 Matlab 脚本代表了这种方法背后的数学模型。这些脚本计算最佳微芯片操作参数并评估来自微流体实验的扩散系数,这与适用的宏观方法的结果非常吻合。反应流的微流体分析可以作为一种简单、快速且具有成本效益的附加或替代方法来表征胶体和聚合物系统的扩散性、构象变化和聚集。和聚合物-表面活性剂复合物的聚集,并且无需额外的宏观技术即可评估试剂的扩散系数。一组 Matlab 脚本代表了这种方法背后的数学模型。这些脚本计算最佳微芯片操作参数并评估来自微流体实验的扩散系数,这与适用的宏观方法的结果非常吻合。反应流的微流体分析可以作为一种简单、快速且具有成本效益的附加或替代方法来表征胶体和聚合物系统的扩散、构象变化和聚集。和聚合物-表面活性剂复合物的聚集,并且无需额外的宏观技术即可评估试剂的扩散系数。一组 Matlab 脚本代表了这种方法背后的数学模型。这些脚本计算最佳微芯片操作参数并评估来自微流体实验的扩散系数,这与适用的宏观方法的结果非常吻合。反应流的微流体分析可以作为一种简单、快速且具有成本效益的附加或替代方法来表征胶体和聚合物系统的扩散性、构象变化和聚集。这些脚本计算最佳微芯片操作参数并评估来自微流体实验的扩散系数,这与适用的宏观方法的结果非常吻合。反应流的微流体分析可以作为一种简单、快速且具有成本效益的附加或替代方法来表征胶体和聚合物系统的扩散性、构象变化和聚集。这些脚本计算最佳微芯片操作参数并评估来自微流体实验的扩散系数,这与适用的宏观方法的结果非常吻合。反应流的微流体分析可以作为一种简单、快速且具有成本效益的附加或替代方法来表征胶体和聚合物系统的扩散性、构象变化和聚集。

更新日期:2021-09-27
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