تهیه میکروذرات پلی‌دی‌متیل‌سیلوکسان با استفاده از دستگاه میکروسیالی هم‌جریان و بررسی اثر پارامترهای مختلف بر مورفولوژی

هدف تحقیق: پلی(‌دی‌متیل‌سیلوکسان) (pdms) پلیمری سیلیکونی است که علی‌رغم خواص منحصر به فرد و پتانسیل کاربردی بالای میکروذرات آن، تهیه میکروذرات با روش‌های امولسیون‌سازی توده‌ای به عنوان چالش اساسی مطرح است که به دلیل محدودیت‌های موجود در فرایند آمیزه‌سازی و نیز گرانروی بالا و انرژی سطحی پایین، کنترل دقیق خواص نهایی ذرات تهیه شده غیر ممکن است. در کار پژوهشی حاضر میکروذرات pdms با اندازه‌ قابل کنترل، از ماده اولیه با گرانروی بالا تهیه گردید.روش‌ تحقیق: با استفاده از میکروسیالی شیشه موئین همجریان میکروذرات pdms حاصل شد. میکروسیالی طراحی شده در این پژوهش، ساده، کم‌هزینه و قابل استفاده مجدد بوده و تهیه میکروقطرات با گرانروی بالا را امکان‌پذیر ساخته است. پایدارسازی میکروقطرات pdms در امولسیون روغندرآب با بهینه‌سازی اجزاء حمام و فرایند پخت انجام و به تهیه میکروذرات pdms کروی و یکنواخت منجر شد. تاثیر پارامترهای مهم و قابل تنظیم از جمله قطر میکروکانال و دبی جریان بر رژیم‌های جریان و درنتیجه توزیع اندازه میکروذرات، با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی پویشی بررسی شد.نتایج اصلی: نتایج نشان داد رژیم جریان برای مقادیر پایین دبی‌های فاز پیوسته از نوع چکه‌ای و میکروذرات حاصل از آن تک‌پراکنشی است، در مقابل میکروذرات حاصل از رژیم تشکیل جت نسبت به رژیم چکه‌ای، دارای اندازه قطر کوچکتر و توزیع پهن بود. با کاهش قطر میکروکانال میکروذرات با قطر حدود μm 1.83 حاصل شد. با استفاده از تکنولوژی طراحی شده، میکروذرات نانوکامپوزیتی یکنواخت pdms/zno حاوی 15% اکسید روی با گرانروی محلول فاز آلی mpa.s 7550، با اندازه قطر ذرات μm 318 تهیه شد. بنابراین با روشی بهینه و ساده می‌توان میکروذرات یکنواخت با اندازه قابل کنترل را تهیه کرد که در کاربردهای متنوعی از جمله دارورسانی، زیست‌مهندسی و صنایع الکترونیکی مطرح هستند.

Preparation of Poly(dimethylsiloxane) Microparticles via a Co-flow Microfluidic Device and Investigation of Various Parameters Effect on Morphology

Research Subject: Poly(dimethylsiloxane) (PDMS) is a silicone polymer that nowadays despite unique characteristics and high application potential of its microparticles, their preparation via bulk emulsification methods is a main challenge due to the limitations in mixing process, high viscosity and low surface energy of PDMS that make impossible accurate control of final obtained particles. In the present work, sizecontrolled PDMS microparticles were prepared from a highviscosity material.Research Approach: PDMS microparticles were obtained by using glass capillary coflow microfluidic device. The designed microfluidic device is facile, inexpensive and reusable and facilitated preparation of the highviscosity PDMS microdroplets. Stabilizing the oilinwater emulsion was obtained by optimizing the bath components and curing process that resulted in monodisperse and spherical PDMS microparicles. Effect of the some important adjustable parameters such as microchannel diameter and flow rate on the flow regimes and microparticles polydispersity were investigated by means of optical microscopy and scanning electron microscopy.Main Results: Results showed a dripping regime for producing monodisperse microparticles at low flow rates of the continuous phase and monodisperse microparticles from it. On the contrary, microparticles obtained from jetting regime are more polydisperse and smaller in comparison with dripping regime. By reducing the diameter of inner microchannel, microparticles with a diameter of 1.83 micro;m were obtained. Using the designed technology, uniform nanocomposite PDMS/ZnO microparticles 318 micro;m in diameter containing 15% ZnO were obtained from an oil phase viscosity of 7550 mPa.s. Therefore by an optimized and facile method, sizecontrollable uniform microparticles can be prepared that are proposed for various applications including drug delivery, bioengineering and electronic industry.