KR20120089662A - 연접을 이용하여 생성된 다중 에멀젼 - Google Patents

연접을 이용하여 생성된 다중 에멀젼 Download PDF

Info

Publication number
KR20120089662A
KR20120089662A KR1020127008216A KR20127008216A KR20120089662A KR 20120089662 A KR20120089662 A KR 20120089662A KR 1020127008216 A KR1020127008216 A KR 1020127008216A KR 20127008216 A KR20127008216 A KR 20127008216A KR 20120089662 A KR20120089662 A KR 20120089662A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fluid
channel
channels
hydrophilic
relatively
Prior art date
Application number
KR1020127008216A
Other languages
English (en)
Inventor
데이빗 에이. 웨이츠
마크 로마노우스키
크리스티안 홀체
Original Assignee
바스프 에스이
프레지던트 앤드 펠로우즈 오브 하바드 칼리지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 바스프 에스이, 프레지던트 앤드 펠로우즈 오브 하바드 칼리지 filed Critical 바스프 에스이
Publication of KR20120089662A publication Critical patent/KR20120089662A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/41—Emulsifying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/30—Micromixers
    • B01F33/3035—Micromixers using surface tension to mix, move or hold the fluids
    • B01F33/30351—Micromixers using surface tension to mix, move or hold the fluids using hydrophilic/hydrophobic surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/80—Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/41—Emulsifying
    • B01F23/414—Emulsifying characterised by the internal structure of the emulsion
    • B01F23/4144—Multiple emulsions, in particular double emulsions, e.g. water in oil in water; Three-phase emulsions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/87571—Multiple inlet with single outlet

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Colloid Chemistry (AREA)

Abstract

일반적으로, 본 발명은 에멀젼, 더 구체적으로는 다중 에멀젼에 관한 것이다. 한 측면에서, 다중 에멀젼은 공통 교차점에서 만나는 다수의 채널, 예컨대 마이크로유체 채널을 이용하여 형성된다. 일부 실시양태에서는, 다중 에멀젼을 생성하는 데 다수의 채널 교차점이 요구되는 다른 종래 기술 시스템과 달리, 다중 에멀젼을 단일 공통 교차점에서 생성할 수 있다. 예를 들어, 한 세트의 실시양태에서는, 3개, 4개 또는 그 초과의 마이크로유체 채널이 공통 교차점에서 교차할 수 있고, 2개 또는 3개는 유입 채널로 쓰이고 1개는 유출 채널로 쓰인다. 일부 실시양태에서, 제1 유체 채널은 상대적으로 소수성일 수 있고, 반면, 제2 유체 채널은 상대적으로 친수성일 수 있다. 제3 채널이 존재하는 경우, 제3 채널은 응용에 의존해서 상대적으로 친수성 또는 소수성일 수 있다. 유출 채널은 소수성일 수 있거나, 친수성일 수 있거나, 또는 상대적으로 친수성인 적어도 하나의 부분 및 상대적으로 친수성인 적어도 하나의 부분을 포함할 수 있다. 채널의 친수성 부분 및 소수성 부분을 통한 유체의 흐름을 조절함으로써, 공통 교차점에 들어가는 유체들 사이의 상호작용 때문에 공통 교차점 근처에서 다중 에멀젼이 생성될 수 있다. 다른 실시양태에서는, 상이한 패턴의 친수성 또는 소수성 채널이 이용될 수 있다. 본 발명의 다른 측면은 일반적으로 이러한 시스템 제조 방법 및 이용 방법, 이러한 시스템을 포함하는 키트, 이러한 시스템을 이용하여 생성된 에멀젼 등에 관한 것이다.

Description

연접을 이용하여 생성된 다중 에멀젼{MULTIPLE EMULSIONS CREATED USING JUNCTIONS}
정부 기금
본 발명의 다양한 측면에 이르는 연구는 적어도 부분적으로 미국 국립 과학 재단의 연구 보조금 제DMR0213805호, 제DMR0602684호 및 제DMR0649865호의 지원을 받았다. 미국 정부는 본 발명에서 일정한 권리를 갖는다.
관련 출원
본 출원은 2009년 9월 2일에 출원한 웨이츠(Weitz) 등의 미국 특허 가출원 제61/239,402호(발명의 명칭: "Multiple Emulsions Created Using Junctions")의 우선권을 주장하고, 이 가출원은 본원에 참고로 포함된다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 에멀젼, 더 구체적으로는 다중 에멀젼에 관한 것이다.
배경
에멀젼은 대표적으로 제1 유체와 비혼화성인 제2 유체에 제1 유체가 분산될 때 존재하는 유체 상태이다. 흔한 에멀젼의 예는 수중유 에멀젼 및 유중수 에멀젼이다. 다중 에멀젼은 2개 초과의 유체로 형성되는 에멀젼이고, 다시 말해서 2개 이상의 유체가 대표적인 2-유체 에멀젼보다 더 복잡한 방식으로 배열된다. 예를 들어, 다중 에멀젼은 유중수중유("o/w/o", oil-in-water-in-oil), 또는 수중유중수("w/o/w", water-in-oil-in-water)일 수 있다. 다중 에멀젼은 약품 전달, 페인트, 잉크 및 코팅, 식품 및 음료, 화학적 분리, 및 건강 및 미용 기구 같은 분야에서의 현행 응용 및 잠재적 응용 때문에 특별한 관심을 끈다.
대표적으로, 또 다른 액적 내부의 한 액적의 다중 에멀젼은 2 단계 유화 기술을 이용하여 예컨대, 전단력 또는 혼합을 통한 유화를 적용해서 유화 과정 동안에 형성된 액적의 크기를 감소시킴으로써 제조된다. 또한, 예를 들어 다공성 유리막을 이용하는 막 유화 기술 같은 다른 방법도 수중유중수 에멀젼 생성에 이용되었다. 또한, 마이크로유체 기술이 2 단계 이상을 포함하는 절차를 이용하여 액적의 내부에 액적을 생성하는 데 이용되었다. 예를 들어, 2004년 4월 9일에 출원되어 2004년 10월 28일에 제WO 2004/091763호로 공개된 링크(Link) 등의 국제 특허 출원 제PCT/US2004/010903호(발명의 명칭: "Formation and Control of Fluidic Species"); 또는 2003년 6월 30일에 출원되어 2004년 1월 8일에 제WO 2004/002627호로 공개된 스톤(Stone) 등의 국제 특허 출원 제PCT/US03/20542호(발명의 명칭: "Method and Apparatus for Fluid Dispersion")를 참조하고, 각 문헌은 본원에 참고로 포함된다.
발명의 요약
일반적으로, 본 발명은 에멀젼, 더 구체적으로는 다중 에멀젼에 관한 것이다. 본 발명의 주제는 일부 경우에서는 상호관련된 생성물, 한 특별한 문제의 다른 해법, 및/또는 하나 이상의 시스템 및/또는 물품의 다수의 상이한 용도를 포함한다.
한 측면에서, 본 발명은 장치에 관한 것이다. 한 세트의 실시양태에 따르면, 장치는 공통 교차점에서 교차하는 적어도 제1, 제2, 제3 및 제4 유체 채널을 포함한다. 일부 경우에서, 제1 유체 채널은 상대적으로 소수성이고, 제2 유체 채널은 상대적으로 친수성이고, 제4 유체 채널은 상대적으로 친수성인 적어도 하나의 부분 및 상대적으로 친수성인 적어도 하나의 부분을 포함한다.
또 다른 세트의 실시양태에서, 장치는 공통 교차점에서 각각 교차하는 적어도 제1, 제2 및 제3 유체 채널을 포함한다. 일부 경우에서, 채널 중 적어도 하나는 상대적으로 친수성인 적어도 하나의 부분 및 상대적으로 친수성인 적어도 하나의 부분을 포함한다.
또 다른 세트의 실시양태에서, 장치는 공통 교차점에서 각각 교차하는 적어도 제1, 제2 및 제3 유체 채널의 배열을 포함한다. 한 실시양태에서, 이 배열은 유체 채널 중 적어도 하나를 포함하는 친수성 부분 및 유체 채널 중 적어도 하나를 포함하는 소수성 부분을 포함한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 일반적으로 방법에 관한 것이다. 한 세트의 실시양태에 따르면, 이 방법은 제1, 제2 및 제3 유체를 공통 교차점 쪽으로 흐르게 하는 행위, 및 교차점 근처에서 제1 유체가 제2 유체를 둘러싸게 하고 제2 유체가 제3 유체를 둘러싸게 하여 다중 에멀젼을 형성하는 행위를 포함한다. 일부 경우에서, 제1 유체 및 제2 유체는 상대적으로 비혼화성일 수 있고, 한 실시양태에서 제2 유체 및 제3 유체는 상대적으로 비혼화성일 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 본원에 기술된 실시양태 중 하나 이상의 제조 방법, 예를 들어 다중 에멀젼의 제조 방법에 관한 것이다. 또 다른 측면에서, 본 발명은 본원에 기술된 실시양태 중 하나 이상의 이용 방법, 예를 들어 다중 에멀젼의 이용 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 이점 및 새로운 특징은 첨부 도면과 함께 고려할 때 본 발명의 다양한 비제한적 실시양태에 대한 하기 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 본 명세서 및 참고로 포함된 문헌이 상충하는 및/또는 불일치하는 게재 내용을 포함하는 경우에는 본 명세서가 지배할 것이다. 참고로 포함된 둘 이상의 문헌이 서로에 대해 상충하는 및/또는 불일치하는 게재 내용을 포함하면, 나중 유효 일자를 갖는 문헌이 지배할 것이다.
도면의 간단한 설명
본 발명의 비제한적 실시양태를 첨부 도면과 관련해서 예로서 기술할 것이고, 도면은 개략적이고, 일정 비율로 그려지는 것을 의도하지 않는다. 도면에서, 도시된 동일한 또는 거의 동일한 각 성분은 대표적으로 하나의 숫자로 나타낸다. 명료성을 위한 목적으로, 모든 도면에서 모든 성분에 표지를 달지는 않고, 또한, 당업자가 본 발명을 이해할 수 있게 하는 데에 도시가 필요하지 않은 경우에는 본 발명의 각 실시양태의 모든 성분을 나타내지는 않는다.
도 1은 본 발명의 한 실시양태에 따르는 장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 한 실시양태의 장치의 현미경 사진.
도 3은 본 발명의 한 실시양태에 따라서 생성된 다중 에멀젼의 현미경 사진.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시양태에 따르는 장치의 개략도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시양태에 따르는 장치의 개략도.
상세한 설명
일반적으로, 본 발명은 에멀젼, 더 구체적으로는 다중 에멀젼에 관한 것이다. 한 측면에서, 다중 에멀젼은 공통 교차점에서 만나는 다수의 채널, 예컨대 마이크로유체 채널을 이용하여 형성된다. 일부 실시양태에서는, 다중 에멀젼을 생성하는 데 다수의 채널 교차점이 요구되는 다른 종래 기술 시스템과 달리, 다중 에멀젼을 단일 공통 교차점에서 생성할 수 있다. 예를 들어, 한 세트의 실시양태에서는, 3개, 4개 또는 그 초과의 마이크로유체 채널이 공통 교차점에서 교차할 수 있고, 2개 또는 3개는 유입 채널로 쓰이고 1개는 유출 채널로 쓰인다. 일부 실시양태에서, 제1 유체 채널은 상대적으로 소수성일 수 있고, 반면, 제2 유체 채널은 상대적으로 친수성일 수 있다. 제3 채널이 존재하는 경우, 제3 채널은 응용에 의존해서 상대적으로 친수성 또는 소수성일 수 있다. 유출 채널은 소수성일 수 있거나, 친수성일 수 있거나, 또는 상대적으로 친수성인 적어도 하나의 부분 및 상대적으로 친수성인 적어도 하나의 부분을 포함할 수 있다. 채널의 친수성 부분 및 소수성 부분을 통한 유체의 흐름을 조절함으로써, 공통 교차점에 들어가는 유체들 사이의 상호작용 때문에 공통 교차점 근처에서 다중 에멀젼이 생성될 수 있다. 다른 실시양태에서는, 상이한 패턴의 친수성 또는 소수성 채널이 이용될 수 있다. 본 발명의 다른 측면은 일반적으로 이러한 시스템 제조 방법 및 이용 방법, 이러한 시스템을 포함하는 키트, 이러한 시스템을 이용하여 생성된 에멀젼 등에 관한 것이다.
따라서, 일부 실시양태에서, 본 발명은 일반적으로 다중 에멀젼을 포함하는 에멀젼, 및 이러한 에멀젼을 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본원에서 사용되는 "다중 에멀젼"은 하나 이상의 작은 액적을 안에 함유하는 큰 액적을 기술한다. 이중 에멀젼에서는, 결국 큰 액적이 또 다른 유체 내에 함유될 수 있고, 이 유체는 작은 액적 내의 유체와 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 일부 실시양태에서는, 다중 에멀젼 내에 더 많은 포개기(nesting)가 가능하다. 예를 들어, 에멀젼은 작은 액적을 안에 함유하는 액적을 함유할 수 있고, 여기서, 작은 액적의 적어도 일부는 그 안에 훨씬 더 작은 액적을 함유하고, 유사한 방식으로 점점 더 많이 포개진다. 다중 에멀젼은 제약학적 작용제, 세포, 화학물질 등 같은 종을 봉입하는 데 유용할 수 있다. 아래에서 기술하는 바와 같이, 일부 실시양태에서는 다중 에멀젼이 일반적으로 정확한 반복성으로 형성될 수 있다.
에멀젼 또는 다중 에멀젼이 유용한 것으로 입증될 수 있는 분야는 예를 들어 식품, 음료, 건강 및 미용 기구, 페인트 및 코팅, 및 약물 및 약물 전달을 포함한다. 예를 들어, 정확한 양의 약물, 제약학적, 또는 다른 작용제가 에멀젼 내에 함유될 수 있거나, 또는 일부 경우에서는, 세포가 액적 내에 함유될 수 있고, 세포가 저장될 수 있고/있거나 전달될 수 있다. 저장될 수 있고/있거나 전달될 수 있는 다른 종은 예를 들어 생화학 종, 예컨대 핵산, 예컨대 siRNA, RNAi 및 DNA, 단백질, 펩티드 또는 효소 등을 포함한다. 본 발명의 에멀젼에 함입될 수 있는 추가의 종은 나노입자, 양자점, 방향제, 단백질, 지시제, 염료, 형광 종, 화학물질, 약물 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 또한, 에멀젼은 일부 경우에서는 예컨대 화학 반응 조절을 위해 또는 예를 들어 방향성 진화 기술의 시험관내 전사 및 번역을 위해 반응기로 쓰일 수 있다.
본원에 기술된 방법 및 장치를 이용해서, 일부 실시양태에서는 일관된 크기 및/또는 수의 액적을 갖는 에멀젼을 생성할 수 있고/있거나, 다중 에멀젼을 포함하는 경우에 내부 액적에 대한 외부 액적의 크기 및/또는 수의 일관된 비(또는 이러한 다른 비)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에서는, 예측가능한 크기의 외부 액적 내의 단일 액적을 이용하여 특정한 양의 약물을 제공할 수 있다. 추가로, 화합물 또는 약물의 조합이 하나의 액적에 저장되거나, 하나의 액적으로 운송되거나 또는 하나의 액적으로 전달될 수 있다. 예를 들어, 액적이 친수성 부분 및 소수성 부분을 둘 모두 포함할 수 있기 때문에, 소수성 종 및 친수성 종이 단일, 다중 에멀젼 액적으로 전달될 수 있다. 본 발명의 일부 실시양태에 따르면, 이러한 부분들 각각의 양 및 농도가 일관되게 조절될 수 있고, 이것은 하나의 다중 에멀젼 액적 내의 둘 이상의 종의 예측가능한 일관된 비를 제공할 수 있다.
다음 각 문헌이 본원에 참고로 포함된다: 2008년 3월 28일에 출원되어 2008년 10월 9일에 제WO 2008/121342호로 공개된 추(Chu) 등의 국제 특허 출원 제PCT/US2008/004097호(발명의 명칭: "Emulsions and Techniques for Formation"); 2006년 3월 3일에 출원되어 2006년 9월 14일에 제WO 2006/096571호로 공개된 웨이츠(Weitz) 등의 국제 특허 출원 제PCT/US2006/007772호(발명의 명칭: "Method and Apparatus for Forming Multiple Emulsions"); 및 2009년 3월 13일에 출원된 웨이츠 등의 미국 특허 가출원 제61/160,020호(발명의 명칭: "Controlled Creation of Emulsions, Including Multiple Emulsions"). 또한, 2009년 9월 2일에 출원된 웨이츠 등의 미국 특허 가출원 제61/239,405호(발명의 명칭: "Multiple Emulsions Created Using Jetting and Other Techniques"); 2010년 6월 9일에 출원된 웨이츠 등의 미국 특허 가출원 제61/353,093호(발명의 명칭: "Multiple Emulsions Created Using Jetting and Other Techniques"); 및 2009년 9월 2일에 출원된 웨이츠 등의 미국 특허 가출원 제61/239,402호(발명의 명칭: "Multiple Emulsions Created Using Junctions")도 본원에 참고로 포함된다.
본 발명의 한 측면에서는, 공통 교차점에서 교차하는 다수의 채널을 이용하여 다중 에멀젼을 생성한다. 채널 중 하나 이상은 마이크로유체 채널일 수 있다. 본원에서 논의하는 바와 같이, 다중 에멀젼은 이중 에멀젼, 삼중 에멀젼, 사중 에멀젼 등일 수 있다. 예를 들어, 이중 에멀젼은 공통 교차점에서 교차하는 3 개의 유체 채널을 이용하여 형성될 수 있고, 삼중 에멀젼은 공통 교차점에서 교차하는 4 개의 유체 채널을 이용하여 형성될 수 있고, 사중 에멀젼은 공통 교차점에서 교차하는 5 개의 유체 채널을 이용하여 형성될 수 있고, 유사한 방식으로 더 많이 포개진 에멀젼이 형성될 수 있다. 채널은 모두 동일 평면 상에 있을 수 있거나, 즉, 한 공통 평면에서 교차할 수 있거나, 또는 채널 중 하나 이상이 다른 비평면 방향에서 공통 교차점에 접근할 수 있다. 공통 교차점에서, 채널들은 대칭 분포(4 개 채널의 경우에는 직각, 5 개 채널의 경우에는 72°, 6 개 채널의 경우에는 60°등)될 수 있거나, 또는 일부 경우에는 비대칭 분포될 수 있다.
공통 교차점에서는 채널들의 중심축들이 모두 한 공통점에서 교차하도록 채널들이 하나로 합쳐질 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 예를 들어, 한 실시양태에서는, 공통 교차점에서 채널들 중 하나 이상이 다른 채널들에 대해 오프셋될 수 있다. 그러나, 성장하는 다중 에멀젼에 그 다음 액적의 포개기가 첨가되기 전에 에멀젼 액적이 본질적으로 완전히 형성되는 종래 기술의 시스템과 대조적으로, 대표적으로, 공통 교차점에서의 채널들이 다중 에멀젼 액적의 생성이 다양한 채널 사이의 유체 상호작용으로 인해 일어나도록 배열된다.
한 세트의 실시양태에서, 유입 채널은 상이한 친수성(또는 소수성)을 가질 수 있다. 한 표면의 친수성은 당업자에게 알려진 기술, 예를 들어, 물과의 접촉각 기술 등을 이용하여 결정할 수 있다. 예를 들어, 친수성 표면은 물이 약 60°미만의 접촉각을 형성하는 표면일 수 있고, 반면, 소수성 표면은 물이 약 60°초과의 접촉각을 형성하는 표면일 수 있다. 일부 경우에서, 채널들의 친수성은 서로 상대적으로 정해진다. 예를 들어, 제1 채널은 제2 채널에 비해 상대적으로 소수성일 수 있고, 그러면, 제2 채널은 제1 채널에 비해 상대적으로 친수성일 것이다. 상대적 친수성은 어떠한 적당한 기술을 이용해서도 결정할 수 있고, 예를 들어 물 접촉각을 서로 비교함으로써 결정할 수 있고, 더 친수성인 표면은 더 작은 물 접촉각 측정값을 갖는 표면일 것이다.
예시하는 비제한적 예로서, 한 세트의 실시양태에서, 장치는 공통 교차점에서 교차하는 적어도 제1, 제2, 제3 및 제4 유체 채널을 포함할 수 있다. 이제, 도 1에 도시된 예에 대해 설명하면, 장치 (10)에서는 제1 유체 채널 (11)이 상대적으로 소수성이고, 반면, 제2 유체 채널 (12) 및 제3 유체 채널 (13)이 상대적으로 친수성이도록 채널들이 조직화된다. 제4 유체 채널 (14)은 상대적으로 친수성인 적어도 하나의 부분 및 상대적으로 친수성인 적어도 하나의 부분을 가질 수 있다. 이들 부분은 일부 경우에서는 유입 채널과 동일한 친수성 또는 소수성을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1에서, 영역 (25)은 장치 (10) 내의 상대적으로 친수성인 영역에 상응하고, 반면, 영역 (20)은 장치 내에서 상대적으로 소수성인 영역에 상응한다.
도 1에서는, 제1 유체 채널 (11)이 제2 유체 채널 (12)과 실질적으로 직각을 이루게 공통 교차점에 들어가는 것을 나타내고, 제2 유체 채널이 제3 유체 채널 (13)과 실질적으로 직각을 이루게 공통 교차점에 들어가는 것을 나타내고, 제3 유체 채널은 제4 유체 채널 (14)과 실질적으로 직각을 이룬다(제4 유체 채널은 또한 제1 채널 (11)과 실질적으로 직각을 이룸). 그러나, 본 발명의 다른 실시양태에서는 다른 배열도 또한 가능하고, 예를 들어, 공통 교차점에서 교차하는 적어도 제1, 제2, 제3 및 제4 유체 채널 중 하나 이상이 실질적으로 직각이 아닌 각도로 만날 수 있다는 것을 주목해야 한다. 다른 실시양태에서는, 4 개 미만 또는 4 개 초과의 채널이 이용될 수 있다.
도 1에서는 제4 채널의 소수성 특성이 교차점으로부터 멀어지는 방향으로 증가하는 실시양태를 도시한다. 도시된 바와 같이, 구체적으로, 제4 채널의 상대적으로 소수성인 부분이 공통 교차점으로부터 멀어지는 방향으로 증가한다. 이러한 시스템에서는, 오일/물/오일 이중 에멀젼을 생성하기 위해, 상대적으로 소수성인 유체(예를 들어, 오일)가 제1 채널 (11)을 통해 흘러들어가고, 상대적으로 친수성인 유체(예를 들어, 물 또는 수용액)가 제2 채널 (12)을 통해 흘러들어가고, 상대적으로 소수성인 유체(예를 들어, 제1 채널의 오일과 동일하거나 또는 상이할 수 있는 오일)가 제3 채널 (13)을 통해 흘러들어간다. 공통 교차점을 통해 제4 채널 안으로 통과할 때, 제1 채널의 상대적으로 소수성인 유체는 일반적으로 채널들의 소수성 영역과 접촉하고, 반면, 제2 채널의 상대적으로 친수성인 유체는 일반적으로 친수성 영역과 접촉한다. 그러나, 제3 채널의 상대적으로 소수성인 유체는 공통 교차점에 들어갈 때 상대적으로 친수성인 유체에 의해 갇히고, 따라서, 제1 채널의 유체와의 물리적 접촉이 억제된다. 따라서, 유체들이 공통 교차점을 나갈 때, 제3 채널로부터의 유체는 외부 액적(상대적으로 친수성인 유체)에 의해 포위되는 내부 액적을 형성하고, 이것이 결국 운반 유체(제1 유체 채널로부터의 상대적으로 소수성인 유체)에 의해 포위됨으로써 이중 에멀젼을 형성한다.
언급한 바와 같이, 이 방법은 단지 예로서 도시된 것이다. 다른 실시양태에서는, 장치 내에 다른 패턴의 친수성이 존재할 수 있다. 예를 들어, 한 실시양태에서는, 도 1과 관련해서 논의된 소수성 및 친수성의 패턴이 뒤바뀔 수 있고, 이것은 물/오일/물 이중 에멀젼을 생성하는 데 유용할 수 있다(즉, 영역 (11)이 상대적으로 친수성일 수 있고, 반면, 영역 (12)이 상대적으로 소수성일 수 있음). 또 다른 실시양태에서는, 제3 유체 채널이 상대적으로 소수성일 수 있고, 소수성 부분이 공통 교차점에서 및/또는 제4 유체 채널에서 종지된다. 상대적으로 친수성인 영역 (25) 및 상대적으로 소수성인 영역 (20) 및 (30)을 갖는 한 비제한적 예가 도 4에 도시된다. 이 도면에서는, 상대적으로 친수성인 영역 (25)이 공통 교차점에서 종지된다. 다른 실시양태에서는, 유입 또는 유출 채널들 중 하나 이상이 상대적으로 친수성인 제1 부분 및 상대적으로 소수성인 제2 부분을 가질 수 있다. 또한, 일부 경우에서는 예를 들어 공통 채널에 들어가는 유체에 의존해서, 채널들 중 하나 이상에 하나 초과의 친수성 수준이 존재할 수 있다.
추가로, 본 발명의 다른 실시양태에서는 이 시스템이 5 개, 6 개 또는 그 초과의 채널로 확장될 수 있고, 이것은 삼중 이상의 에멀젼 생성에 유용할 수 있다. 예를 들어, 삼중 에멀젼은 공통 교차점에서 교차하는 4 개의 유체 채널을 이용하여 형성될 수 있고, 사중 에멀젼은 공통 교차점에서 교차하는 5 개의 유체 채널을 이용하여 형성될 수 있다. 일부 경우에서는, 친수성 및/또는 소수성 코팅의 교번 아크가 다중 에멀젼을 형성하는 다양한 액적의 생성에 이용될 수 있다. 또 다른 실시양태에서는, 3 개의 채널만 이용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 한 실시양태에서는 이중 에멀젼, 즉, 제2 외부 유체에 의해 포위된 제1 내부 유체를 함유하고, 이것이 결국 운반 유체에 의해 포위된 에멀젼이 생성된다. 일부 경우에서는, 운반 유체 및 제1 유체가 동일할 수 있다. 이들 유체는 종종 소수성의 차이 때문에 다양한 혼화성을 갖는다. 예를 들어, 내부 유체는 수용성일 수 있고, 외부 유체는 오일 용해성일 수 있고, 운반 유체는 수용성일 수 있다. 이 배열은 종종 w/o/w 다중 에멀젼("물/오일/물")이라고 불린다. 또 다른 다중 유제는 유용성인 내부 유체, 수용성인 외부 유체, 및 오일 용해성인 운반 유체를 포함할 수 있다. 이러한 유형의 다중 에멀젼은 종종 o/w/o 다중 에멀젼("오일/물/오일")이라고 불린다. 상기 용어에서 "오일"이라는 용어는 당업계에 알려진 바와 같이 단지 일반적으로 더 소수성이고 물에 혼화될 수 없는 유체를 의미한다. 따라서, 오일은 일부 실시양태에서는 탄화수소일 수 있지만, 다른 실시양태에서는 오일은 다른 소수성 유체를 포함할 수 있다. 또한, 물은 순수할 필요는 없다는 것을 이해해야 하고, 그것은 수용액, 예를 들어 완충 용액, 용해된 염을 함유하는 용액 등일 수 있다.
더 구체적으로는, 본원에서 사용되는 바와 같이, 두 유체는 하나가 에멀젼이 생성되는 온도 및 조건 하에서 다른 하나에 10 중량% 이상의 수준까지 용해될 수 없을 때 서로 비혼화성이거나, 또는 혼화될 수 없다. 예를 들어, 두 유체는 유체 액적 형성의 시간 프레임 내에서 비혼화성이도록 선택될 수 있다. 일부 실시양태에서, 다중 에멀젼 형성에 이용되는 유체는 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에서, 다중 에멀젼 생성에 둘 이상의 유체가 이용될 수 있고, 일부 경우에서는, 이들 유체 중 일부 또는 전부가 비혼화성일 수 있다. 일부 실시양태에서, 다중 에멀젼 형성에 이용되는 두 유체는 상용성, 또는 혼화성이고, 반면, 두 유체 사이에 함유되는 중간 유체는 이들 두 유체와 비상용성 또는 비혼화성이다. 그러나, 다른 실시양태에서는, 세 유체가 모두 서로 비혼화성일 수 있고, 일부 경우에서는, 모든 유체가 반드시 전부 수용성이어야 할 필요는 없다.
본 발명의 다른 실시양태에서는 2 개 초과의 유체가 이용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일부 실시양태는 일반적으로 하나 이상의 작은 액적을 안에 함유하는 큰 유체 액적을 포함하는 다중 에멀젼에 관한 것이고, 일부 경우에서는 이 작은 액적이 훨씬 더 작은 액적을 안에 함유할 수 있다. 몇 개가 포개지든 얼마든지 포개진 유체가 생성될 수 있고, 따라서, 본 발명의 일부 실시양태에서는 추가의 제3 유체, 제4 유체, 제5 유체, 제6 유체 등을 첨가해서 액적 내에 점점 더 복잡한 액적을 생성할 수 있다. 이들 유체가 모두 구별할 수 있어야 할 필요는 없다는 것을 이해해야 하고, 예를 들어, 두 오일상이 동일한 조성을 가지고/가지거나 두 물상이 동일한 조성을 가지는 오일/물/오일/물 또는 물/오일/물/오일을 함유하는 사중 에멀젼을 제조할 수 있다.
한 세트의 실시양태에서는, 단분산 에멀젼을 생성할 수 있다. 유체 액적의 모양 및/또는 크기는 예를 들어 액적의 평균 직경 또는 다른 특징적 치수를 측정함으로써 결정할 수 있다. 다수의 또는 일련의 액적의 "평균 직경"은 각 액적의 평균 직경의 산술평균이다. 당업자는 예를 들어 레이저광 산란, 현미경 검사, 또는 다른 공지 기술을 이용하여 다수의 또는 일련의 액적의 평균 직경(또는 다른 특징적 치수)을 결정할 수 있을 것이다. 비구형 액적에서 단일 액적의 평균 직경은 비구형 액적과 동일한 부피를 가지는 완전 구의 직경이다. 한 액적(및/또는 다수의 또는 일련의 액적)의 평균 직경은 예를 들어 일부 경우에서는 약 1 ㎜ 미만, 약 500 ㎛ 미만, 약 200 ㎛ 미만, 약 100 ㎛ 미만, 약 75 ㎛ 미만, 약 50 ㎛ 미만, 약 25 ㎛ 미만, 약 10 ㎛ 미만, 또는 약 5 ㎛ 미만일 수 있다. 또한, 평균 직경은 일부 경우에서는 약 1 ㎛ 이상, 약 2 ㎛ 이상, 약 3 ㎛ 이상, 약 5 ㎛ 이상, 약 10 ㎛ 이상, 약 15 ㎛ 이상, 또는 약 20 ㎛ 이상일 수 있다.
본원에서 사용되는 "결정"이라는 용어는 일반적으로 하나의 종의 예를 들어 정량적 또는 정성적 분석 또는 측정 및/또는 그 종의 존재 또는 부재의 검출을 의미한다. 또한, "결정"은 둘 이상의 종 사이의 상호작용의 예를 들어 정량적 또는 정성적 분석 또는 측정 또는 그 상호작용의 존재 또는 부재의 검출을 의미할 수 있다. 적당한 기술의 예는 분광법, 예컨대 적외선, 흡수, 형광, UV/가시광선, FTIR("푸리에 변환 적외선 분광법") 또는 라만; 중량법 기술; 타원 편광 분석법; 압전 측정; 면역검정; 전기화학적 측정; 광학 측정, 예컨대 광학 밀도 측정; 원편광 이색성; 광산란 측정, 예컨대 준전기 광산란; 편광측정법; 굴절측정법; 또는 혼탁도 측정을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
다양한 실시양태에서, 액적은 특정 응용에 의존해서 실질적으로 동일한 모양 및/또는 크기를 가질 수 있거나(즉, "단분산"), 또는 상이한 모양 및/또는 크기를 가질 수 있다. 본원에서 사용될 때, "유체"라는 용어는 일반적으로 흐르고 그의 용기의 윤곽과 합치하는 경향이 있는 물질, 즉, 액체, 기체, 점탄성 유체 등을 의미한다. 대표적으로, 유체는 정적 전단 응력을 견딜 수 없는 물질이고, 전단 응력이 적용될 때, 유체는 지속적이고 영구적인 변형을 경험한다. 유체는 흐름을 허용하는 어떠한 적당한 점도도 가질 수 있다. 둘 이상의 유체가 존재하면, 각 유체는 당업자에 의해 유체 사이의 관계를 고려함으로써 본질적으로 어떠한 유체들(액체, 기체 등) 중에서도 독립적으로 선택된다. 일부 경우에서, 액적은 운반 유체, 예를 들어 액체 내에 함유될 수 있다. 그러나, 본 발명이 오직 다중 에멀젼에만 제한되지는 않는다는 것을 주목해야 한다. 일부 실시양태에서는, 단일 에멀젼(single emulsion)도 생성할 수 있다.
본원에서 사용되는 "액적"은 제2 유체에 의해 포위되는 제1 유체의 격리된 부분이다. 액적은 반드시 구형일 필요는 없고 예를 들어 외부 환경에 의존해서 다른 모양도 또한 취할 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 한 실시양태에서, 액적은 액적이 위치하는 유체 흐름과 직각을 이루는 채널의 가장 큰 치수와 실질적으로 같은 최소 단면 치수를 갖는다. 일부 경우에서, 액적은 균질한 직경 분포를 가질 것이고, 즉, 액적은 액적의 약 10% 이하, 약 5% 이하, 약 3% 이하, 약 1% 이하, 약 0.03% 이하, 또는 약 0.01% 이하가 액적의 평균 직경의 약 10% 초과, 약 5% 초과, 약 3% 초과, 약 1% 초과, 약 0.03% 초과, 또는 약 0.01% 초과의 평균 직경을 가지도록 하는 직경 분포를 가질 수 있고, 이에 상응해서, 유출 채널 내의 액적은 동일 또는 유사한 직경 분포를 가질 수 있다. 또한, 이러한 균질한 직경 분포를 생성하는 기술은 2004년 4월 9일에 출원되어 2004년 10월 28일에 제WO 2004/091763호로 공개된 링크(Link) 등의 국제 특허 출원 제PCT/US2004/010903호(발명의 명칭: "Formation and Control of Fluidic Species") 및 본원에 기술된 다른 참고 문헌에 게재되어 있고, 이 출원은 본원에 참고로 포함된다.
액적의 생성 속도는 액적 형성 주파수에 의해 결정할 수 있고, 이 주파수는 많은 조건 하에서 약 100 Hz 내지 5000 Hz로 다양할 수 있다. 일부 경우에서, 액적 생성 속도는 약 200 Hz 이상, 약 300 Hz 이상, 약 500 Hz 이상, 약 750 Hz 이상, 약 1000 Hz 이상, 약 2000 Hz 이상, 약 3000 Hz 이상, 약 4000 Hz 이상, 또는 약 5000 Hz 이상 등일 수 있다. 추가로, 일부 경우에서는 다수의 장치를 병용함으로써 많은 양의 액적의 생성을 용이하게 할 수 있다. 일부 경우에서는, 상대적으로 많은 장치가 동시에 이용될 수 있고, 예를 들어, 약 10 개 이상의 장치, 약 30 개 이상의 장치, 약 50 개 이상의 장치, 약 75 개 이상의 장치, 약 100 개 이상의 장치, 약 200 개 이상의 장치, 약 300 개 이상의 장치, 약 500 개 이상의 장치, 약 750 개 이상의 장치, 또는 약 1000 개 이상의 장치, 또는 그 초과의 장치가 동시에 작동될 수 있다. 장치는 상이한 채널, 오리피스, 마이크로유체 등을 포함할 수 있다. 일부 경우에서는, 장치를 수평으로 및/또는 수직으로 쌓음으로써 이러한 장치의 어레이를 형성할 수 있다. 장치는 공동으로 제어될 수 있거나, 또는 개별적으로 제어될 수 있고, 장치에는 응용에 의존해서 공동 또는 개별 유체 공급원이 제공될 수 있다. 또한, 이러한 시스템의 예는 2009년 3월 13일에 출원된 로마노우스키(Romanowsky) 등의 미국 특허 가출원 제61/160,184호(발명의 명칭: "Scale-up of Microfluidic Devices")에 기술되어 있고, 이 가출원은 본원에 참고로 포함된다.
유체는 내부 액적이 그의 주변에 비해서 상대적으로 불연속이도록 선택될 수 있다. 비제한적 예로서, 제2 유체 액적을 함유하는 제1 유체 액적을 함유하는 운반 유체를 갖는 유체 액적이 생성될 수 있다. 일부 경우에서는, 외부 유체 및 제2 유체가 동일하거나 또는 실질적으로 동일할 수 있고; 그러나, 다른 경우에서는, 외부 유체, 제1 유체 및 제2 유체가 본질적으로 서로 비혼화성이도록 선택될 수 있다. 본질적으로 서로 비혼화성인 3 개의 유체를 포함하는 시스템의 한 비제한적 예는 실리콘 오일, 광물 오일 및 수용액(즉, 물, 또는 물에 용해되고/되거나 현탁되는 하나 이상의 다른 종을 함유하는 물, 예를 들어 염 용액, 염수 용액, 입자 또는 세포를 함유하는 물의 현탁액 등)이다. 한 시스템의 또 다른 예는 실리콘 오일, 불화탄소 오일 및 수용액이다. 한 시스템의 또 다른 예는 탄화수소 오일(예를 들어, 헥사데칸), 불화탄소 오일 및 수용액이다. 적당한 불화탄소 오일의 비제한적 예는 HEF7500, 옥타데카플루오로데카히드로나프탈렌
Figure pct00001
또는 1-(1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-운데카플루오로시클로헥실)에탄올
Figure pct00002
을 포함한다.
본원의 설명에서는 다중 에멀젼을 종종 3상 시스템, 예를 들어 외부 유체, 제1 유체 및 제2 유체를 갖는 3상 시스템에 관해서 기술한다. 그러나, 이것은 단지 예에 불과하고, 다른 시스템에서는 이 다중 에멀젼 액적 내에 추가의 유체가 존재할 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 따라서, 다양한 유체에 대한 설명은 소개를 용이하게 하기 위한 것이고, 본원의 설명은 추가의 유체를 포함하는 시스템, 예를 들어, 사중 에멀젼, 오중 에멀젼, 육중 에멀젼, 칠중 에멀젼 등으로까지 쉽게 확대될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
유체 점도가 액적 형성에 영향을 줄 수 있기 때문에, 일부 경우에서는, 유체 액적의 어떠한 유체의 점도도 점도 조정에 도움을 줄 수 있는 성분, 예컨대 희석제의 첨가 또는 제거에 의해 조정할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 제1 유체 및 제2 유체의 점도는 같거나 또는 실질적으로 같다. 이것은 예를 들어 제1 유체 및 제2 유체에서 동등한 주파수 또는 액적 형성 속도에 도움을 줄 수 있다. 다른 실시양태에서, 제1 유체의 점도는 제2 유체의 점도와 같거나 또는 실질적으로 같을 수 있고/있거나 내부 유체의 점도는 제2 유체의 점도와 같거나 또는 실질적으로 같을 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 외부 유체는 제1 유체와 실질적으로 상이한 점도를 나타낼 수 있다. 점도가 실질적으로 상이하다는 것은 두 유체의 점도 차이가 통계적으로 유의한 기준으로 측정될 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 액적 내의 유체 점도의 다른 분포도 가능하다. 예를 들어, 제2 유체는 제1 유체의 점도보다 크거나 또는 작은 점도를 가질 수 있고(즉, 두 유체의 점도가 실질적으로 상이할 수 있고), 제1 유체는 외부 유체의 점도보다 크거나 또는 작을 수 있는 점도를 가질 수 있고, 추가의 유체들도 유사한 방식으로 점도를 가질 수 있다. 또한, 더 많이 포개진 액적, 예를 들어 4개, 5개, 6개 또는 그 초과의 유체를 함유하는 액적에서는, 또한, 점도가 특정 응용에 의존해서 요망되는 대로 독립적으로 선택될 수 있다는 것을 주목해야 한다.
따라서, 본 발명의 일부 실시양태에서, 유체 액적(또는 그의 일부)은 추가의 물질 또는 종, 예를 들어 다른 화학적, 생화학적, 또는 생물학적 물질(예를 들어, 유체에 용해되거나 또는 현탁됨), 세포, 입자, 기체, 분자, 제약학적 작용제, 약물, DNA, RNA, 단백질, 방향제, 반응성 작용제, 살생물제, 살진균제, 방부제, 화학물질 등을 함유할 수 있다. 예를 들어, 세포를 유체 에멀젼에 현탁할 수 있다. 따라서, 그 종은 에멀젼의 어떠한 분량으로도 함유될 수 있는 어떠한 물질도 될 수 있다. 그 종은 어떠한 유체 액적에도, 예를 들어, 내부 액적 내에, 외부 액적 내 에 존재할 수 있다. 예를 들어, 하나의 액적에 하나 이상의 세포 및/또는 하나 이상의 세포 타입이 함유될 수 있다.
논의한 바와 같이, 본 발명의 다양한 측면에서, 다중 에멀젼은 2개, 3개 또는 그 초과의 유체를 다양한 도관 또는 채널을 통해 흐르게 함으로써 형성된다. 채널 중 하나 이상(또는 모두)이 마이크로유체 채널일 수 있다. 본원에서 사용되는 "마이크로유체"는 약 1 ㎜ 미만의 단면 치수, 및 일부 경우에서는 3:1 이상의 길이 대 가장 큰 단면 치수의 비를 가지는 하나 이상의 유체 채널을 포함하는 장치, 장비 또는 시스템에 관련된다. 시스템의 하나 이상의 채널은 모세관일 수 있다. 일부 경우에서는, 다수의 채널이 제공된다. 채널은 마이크로유체 크기 범위 내일 수 있고, 악 1 ㎜ 미만, 약 300 ㎛ 미만, 약 100 ㎛ 미만, 약 30 ㎛ 미만, 약 10 ㎛ 미만, 약 3 ㎛ 미만, 또는 약 1 ㎛ 미만의 평균 내부 직경을 가지거나 또는 이러한 내부 직경을 갖는 부분을 가질 수 있고, 이렇게 함으로써, 대등한 평균 직경을 갖는 액적을 제공한다. 단면에서, 채널 중 하나 이상은 동일 지점에서의 폭과 실질적으로 동일한 높이를 가질 수 있다(하지만, 반드시 그럴 필요는 없다). 단면에서, 채널은 직사각형 또는 실질적으로 비직사각형, 예컨대 원형 또는 타원형일 수 있다.
본원에서 사용되는 "채널"은 유체의 흐름을 적어도 부분적으로 유도하는 물품(기재) 상의 또는 내의 특징을 의미한다. 채널은 어떠한 단면 모양(원형, 타원형, 삼각형, 불규칙형, 정사각형 또는 직사각형 등)도 가질 수 있고, 덮일 수 있거나 또는 덮이지 않을 수 있다. 채널이 완전히 덮인 실시양태에서는, 채널의 하나 이상의 부분이 완전히 에워싸인 단면을 가질 수 있거나, 또는 전체 채널이 그의 유입구(들) 및/또는 유출구(들)를 제외한 그의 전체 길이를 따라서 완전히 에워싸일 수 있다. 또한, 채널은 적어도 2:1, 더 대표적으로, 적어도 3:1, 5:1, 10:1, 15:1, 20:1 또는 그 초과의 종횡비(길이 대 평균 단면 치수)를 가질 수 있다. 개방된 채널은 일반적으로 유체 운송의 제어를 용이하게 하는 특성, 예를 들어 구조적 특성(기다란 톱니 모양) 및/또는 물리적 또는 화학적 특성(소수성 대 친수성), 또는 유체에 힘(예: 억제력(containing force))을 가할 수 있는 다른 특성을 포함할 것이다. 채널 내의 유체는 채널을 부분적으로 또는 완전히 채울 수 있다. 개방된 채널이 이용되는 일부 경우에서, 유체는 채널 내에 예를 들어 표면장력을 이용해서(즉, 오목한 또는 볼록한 메니스커스) 보유될 수 있다.
채널은 어떠한 크기도 가질 수 있고, 예를 들어 약 5 ㎜ 또는 2 ㎜ 미만, 또는 약 1 ㎜ 미만, 또는 약 500 ㎛ 미만, 약 200 ㎛ 미만, 약 100 ㎛ 미만, 약 60 ㎛ 미만, 약 50 ㎛ 미만, 약 40 ㎛ 미만, 약 30 ㎛ 미만, 약 25 ㎛ 미만, 약 10 ㎛ 미만, 약 3 ㎛ 미만, 약 1 ㎛ 미만, 약 300 ㎚ 미만, 약 100 ㎚ 미만, 약 30 ㎚ 미만, 또는 약 10 ㎚ 미만의 유체 흐름과 직각을 이루는 가장 큰 치수를 가질 수 있다. 일부 경우에서, 채널의 치수는 유체가 물품 또는 기재를 통해 자유롭게 흐를 수 있도록 선택될 수 있다. 또한, 채널의 치수는 예를 들어 채널에서 유체의 어느 일정 부피 또는 선형 흐름 속도를 허용하도록 선택될 수 있다. 물론, 채널의 수 및 채널의 모양은 당업자에게 알려진 어떠한 방법에 의해서도 변화시킬 수 있다. 일부 경우에서는, 하나 초과의 채널 또는 모세관이 이용될 수 있다. 예를 들어, 2개 초과의 채널이 이용될 수 있다. 채널들이 서로 내부에 위치하거나, 서로 인접해서 위치하거나, 서로 교차하도록 위치하거나, 그 밖에 다른 방식으로 위치한다.
논의한 바와 같이, 다중 에멀젼, 예컨대 본원에서 기술된 다중 에멀젼은 다양한 측면에 따라서 다중 에멀젼 형성에 이용되는 채널의 친수성 및/또는 소수성을 제어함으로써 제조할 수 있다. 한 세트의 실시양태에서, 채널의 친수성 및/또는 소수성은 졸-겔을 채널의 적어도 일부에 코팅함으로써 제어될 수 있다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 상대적으로 친수성인 부분 및 상대적으로 소수성인 부분은 졸-겔을 채널 표면에 적용하여 그들을 상대적으로 소수성이 되게 함으로써 생성할 수 있다. 졸-겔은 개시제, 예컨대 광개시제를 포함할 수 있다. 채널에 친수성 모이어티(예를 들어, 아크릴산)를 함유하는 용액을 채우고 부분들을 개시제를 위한 적당한 트리거(trigger)(예를 들어, 광개시제의 경우에는 빛 또는 자외선)에 노출함으로써 그 부분들(예를 들어, 채널 및/또는 채널의 부분)을 상대적으로 친수성이 되게 할 수 있다. 예를 들어, 그 부분들은 마스크를 이용하여 반응이 요망되지 않는 부분을 차폐함으로써, 반응이 요망되는 부분에 빛 또는 열의 집속된 빔을 유도함으로써, 또는 그런 종류의 다른 방법에 의해 노출될 수 있다. 노출된 부분에서는, 개시제가 졸-겔의 친수성 모이어티의 반응(예를 들어, 중합)을 일으킬 수 있고, 이렇게 해서, 그러한 부분들을 상대적으로 친수성이 되게 한다(예를 들어, 상기 예에서는 졸-겔 코팅의 표면에 폴리(아크릴산)이 그래프팅되게 함으로써).
당업자에게 알려진 바와 같이, 졸-겔은 졸 또는 겔 상태일 수 있는 물질이고, 대표적으로 중합체를 포함한다. 겔 상태는 대표적으로 액체상을 함유하는 중합체 망상구조를 함유하고, 예를 들어 건조 또는 가열 기술에 의해 졸로부터 용매를 제거함으로써 졸 상태로부터 생성될 수 있다. 일부 경우에서는, 아래에서 논의하는 바와 같이, 졸이 사용되기 전에 예를 들어 졸 내에서 약간의 중합이 일어나게 함으로써 졸이 예비처리될 수 있다.
일부 실시양태에서는, 졸-겔 코팅이 어떤 일정한 성질을 가지도록, 예를 들어 어떤 일정한 소수성을 가지도록 선택될 수 있다. 아래에서 논의하는 바와 같이, 졸-겔의 조성을 제어함으로써(예를 들어, 졸-겔 내에 어떤 물질 또는 중합체를 이용함으로써) 및/또는 코팅을 개질함으로써, 예를 들어 코팅을 중합 반응에 노출시켜 중합체를 졸-겔 코팅에 반응시킴으로써 코팅의 성질을 제어할 수 있다.
예를 들어, 졸-겔 코팅은 졸-겔에 소수성 중합체를 함입함으로써 더 소수성이 되게 할 수 있다. 예를 들어, 졸-겔은 하나 이상의 실란, 예를 들어 플루오로실란(즉, 적어도 하나의 불소 원자를 함유하는 실란), 예컨대 헵타데카플루오로실란, 또는 다른 실란, 예컨대 메틸트리에톡시실란(MTES) 또는 하나 이상의 지질 사슬을 함유하는 실란, 예컨대 옥타데실실란 또는 다른 CH3(CH2)n-실란(여기서, n은 적당한 어떠한 정수도 될 수 있음)을 함유할 수 있다. 예를 들어, n은 1 초과, 5 초과 또는 10 초과, 및 약 20 미만, 약 25 미만 또는 약 30 미만일 수 있다. 또한, 실란은 임의로 다른 기, 예컨대 알콕시드기, 예를 들어, 옥타데실트리메톡시실란을 포함할 수 있다. 일반적으로, 대부분의 실란이 졸-겔에 이용될 수 있고, 특정 실란은 요망되는 성질, 예컨대 소수성을 기준으로 선택된다. 또한, 본 발명의 다른 실시양태에서는 요망되는 상대 친수성 또는 소수성 같은 인자에 의존해서 다른 실란(예를 들어, 더 짧거나 또는 더 긴 사슬 길이를 가짐)도 선택될 수 있다. 일부 경우에서, 실란은 졸-겔을 더 친수성이 되게 하는 다른 기, 예를 들어 아민 같은 기를 함유할 수 있다. 비제한적 예는 디아민 실란, 트리아민 실란, 또는 N-[3-(트리메톡시실릴)프로필]에틸렌 디아민 실란을 포함한다. 실란은 반응해서 졸 -겔 내에 올리고머 또는 중합체를 형성할 수 있고, 중합 정도(예를 들어, 올리고머 또는 중합체의 길이)는 반응 조건을 조절함으로써, 예를 들어 온도, 존재하는 산의 양 등을 조절함으로써 조절할 수 있다. 일부 경우에서는, 졸-겔에 하나 초과의 실란이 존재할 수 있다. 예를 들어, 졸-겔은 생성되는 졸-겔이 더 큰 소수성을 나타내게 하는 플루오로실란, 및 중합체 생성을 촉진하는 다른 실란(또는 다른 화합물)을 포함할 수 있다. 일부 경우에서는, 중합을 촉진하는 SiO2 화합물을 생성할 수 있는 물질, 예를 들어 TEOS(테트라에틸 오르토실리케이트)가 존재할 수 있다.
졸-겔은 실란만을 함유하는 것으로 제한되지 않고, 실란 이외에 추가로 또는 실란 대신에 다른 물질이 존재할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 코팅은 하나 이상의 금속 산화물, 예컨대 SiO2, 바나디아(V2O5), 티타니아(TiO2) 및/또는 알루미나(Al2O3)를 포함할 수 있다.
일부 경우에서는, 마이크로유체 채널이 졸-겔을 수용하기에 적당한 물질, 예를 들어 유리, 금속 산화물, 또는 중합체, 예컨대 폴리디메틸실록산(PDMS) 및 다른 실록산 중합체에 존재한다. 예를 들어, 일부 경우에서, 마이크로유체 채널은 규소 원자를 함유하는 것일 수 있고, 일부 경우에서, 마이크로유체 채널은 그것이 실란올(Si-OH)기를 함유하도록 선택될 수 있거나, 또는 실란올기를 가지도록 개질될 수 있다. 예를 들어, 마이크로유체 채널은 마이크로유체 채널 상에 실란올기의 형성을 야기하는 산소 플라즈마, 산화제 또는 강산에 노출될 수 있다.
졸-겔은 마이크로유체 채널 상에 코팅으로서 존재할 수 있고, 코팅은 어떠한 적당한 두께도 가질 수 있다. 예를 들어, 코팅은 약 100 ㎛ 이하, 약 30 ㎛ 이하, 약 10 ㎛ 이하, 약 3 ㎛ 이하, 또는 약 1 ㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다. 일부 경우에서, 예를 들어 더 높은 내화학성이 요망되는 응용에서는 더 두꺼운 코팅이 바람직할 수 있다. 그러나, 다른 응용에서는, 예를 들어 상대적으로 작은 마이크로유체 채널 내에서는 더 얇은 코팅이 바람직할 수 있다.
한 세트의 실시양태에서, 졸-겔 코팅의 소수성은 예를 들어 졸-겔 코팅의 제1 부분이 상대적으로 소수성이고 졸-겔 코팅의 제2 부분이 상대적으로 친수성이도록 조절될 수 있다. 코팅의 소수성은 당업자에게 알려진 기술을 이용해서, 예를 들어 본원에서 논의된 것 같은 접촉각 측정을 이용하여 결정할 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에서, 마이크로유체 채널의 제1 부분은 물보다 유기 용매를 더 좋아하는 소수성을 가질 수 있고, 반면, 제2 부부은 유기 용매보다 물을 더 좋아하는 소수성을 가질 수 있다.
졸-겔 코팅의 소수성은 예를 들어 졸-겔 코팅의 적어도 일부를 중합 반응에 노출시켜서 졸-겔 코팅에 중합체를 반응시킴으로써 개질될 수 있다. 졸-겔 코팅에 반응하는 중합체는 어떠한 적당한 중합체도 될 수 있고, 어떤 일정한 소수성 성질을 가지도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 중합체는 마이크로유체 채널 및/또는 졸-겔 코팅보다 더 소수성이도록 또는 더 친수성이도록 선택될 수 있다. 한 예로서, 사용될 수 있는 친수성 중합체는 폴리(아크릴산)이다.
중합체를 단량체(또는 올리고머) 형태로 졸-겔 코팅(예를 들어, 용액)에 공급하고 중합체와 졸-겔 사이에 중합 반응이 일어나게 함으로써 졸-겔 코팅에 중합체를 첨가할 수 있다. 예를 들어, 자유 라디칼 중합을 이용하여 졸-겔 코팅에 중합체의 결합을 일으킬 수 있다. 일부 실시양태에서, 자유 라디칼 중합 같은 반응은 빛에 노출될 때 자유 라디칼을 생성할 수 있는(예를 들어, 분자 절단에 의해) 광개시제의 임의의 존재하에서 열 및/또는 빛, 예컨대 자외선(UV)에 반응물을 노출시킴으로써 개시될 수 있다. 당업자는 이러한 개시제를 많이 알고 있을 것이고, 그 중 많은 개시제가 상업적으로 입수가능하고, 예컨대 어가커(Irgacur) 2959(시바 스페셜티 케미칼즈(Ciba Specialty Chemicals)) 또는 2-히드록시-4-(3-트리에톡시실릴프로폭시)-디페닐케톤(SIH6200.0, 에이비씨알 게엠베하 앤코 코. 카게(ABCR GmbH & Co. KG))이다.
광개시제는 졸-겔 코팅에 첨가되는 중합체와 함께 포함될 수 있거나, 또는 일부 경우에서, 광개시제는 졸-겔 코팅 내에 존재할 수 있다. 예를 들어, 광개시제는 졸-겔 코팅 내에 함유될 수 있고, 빛에 노출될 때 활성화될 수 있다. 또한, 광개시제는 졸-겔 코팅의 한 성분, 예를 들어 실란에 접합될 수 있거나 또는 결합될 수 있다. 한 예로서, 광개시제, 예컨대 어가커 2959는 우레탄 결합에 의해 실란-이소시아네이트에 접합될 수 있고, 여기서, 광개시제의 일차 알콜이 이소시아네이트기의 친핵 치환에 참여할 수 있고, 이것은 우레탄 결합을 생성할 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태에서는 졸-겔 코팅의 적어도 일부가 중합체와 반응할 수 있다는 것을 주목해야 한다. 예를 들어, 단량체 및/또는 광개시제가 마이크로유체 채널의 일부에만 노출될 수 있거나, 또는 중합 반응이 마이크로유체 채널의 일부에서만 개시될 수 있다. 한 특별한 예로서, 마이크로유체 채널의 일부가 빛에 노출되고, 반면, 다른 부분들은 예를 들어 마스크 또는 필터를 이용함으로써 또는 빛의 집속 빔을 이용함으로써 빛에 노출되지 않는다. 따라서, 중합이 마이크로유체 채널 상의 모든 곳에서 일어나는 것은 아니기 때문에, 마이크로유체 채널의 상이한 부분들은 상이한 소수성을 나타낼 수 있다. 또 다른 예로서, 마이크로유체 채널은 마이크로유체 채널 상에 노출 패턴의 축소된 이미지를 투영함으로써 UV 빛에 노출될 수 있다. 일부 경우에서, 투영 기술에 의해 작은 해상도(예를 들어, 1 ㎛ 이하)를 달성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은 일반적으로 마이크로유체 채널의 적어도 일부에 이러한 졸-겔을 코팅하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 한 세트의 실시양태에서는, 마이크로유체 채널을 졸에 노출시키고, 이어서 처리해서 졸-겔 코팅을 형성한다. 일부 경우에서는, 또한, 졸을 예비처리해서 부분 중합이 일어나게 할 수 있다. 임의로, 마이크로유체 채널로부터 여분의 졸-겔 코팅을 제거할 수 있다. 일부 경우에서는, 논의한 바와 같이, 예를 들어 코팅을 단량체 및/또는 올리고머를 함유하는 용액에 노출하고 단량체 및/또는 올리고머의 중합이 코팅과 함께 일어나게 함으로써 코팅의 일부를 처리해서 그의 소수성(또는 다른 성질들)을 변화시킬 수 있다.
졸은 용매 내에 함유될 수 있고, 이것은 또한 상기한 것들을 포함하는 광개시제 같은 다른 화합물도 함유할 수 있다. 일부 경우에서, 또한, 졸은 하나 이상의 실란 화합물을 포함할 수 있다. 졸을 어떠한 적당한 기술을 이용하여 예를 들어 화학적 또는 물리적 기술, 예컨대 열을 이용하여 용매를 제거함으로써 처리해서 겔을 형성할 수 있다. 예를 들어, 졸은 용매의 적어도 일부를 제거하거나 또는 기화하는 데 이용될 수 있는 약 150 ℃ 이상, 약 200 ℃ 이상, 또는 약 250 ℃ 이상의 온도에 노출시킬 수 있다. 한 구체적 예로서, 졸은 약 200 ℃ 이상 또는 약 250 ℃ 이상의 온도에 도달하도록 설정된 열판에 노출될 수 있고, 졸을 열판에 노출시킴으로써 용매의 적어도 일부가 제거되거나 또는 기화될 수 있다. 그러나, 일부 경우에서, 졸-겔 반응은 심지어 열 부재 하에서도, 예를 들어 실온에서 진행할 수 있다. 따라서, 졸-겔 반응이 진행할 수 있게 하기 위해, 예를 들어, 졸을 잠시 동안(예를 들어, 약 1 시간, 약 1일 등) 내버려 두고/두거나 공기 또는 다른 기체를 졸 위로 통과시킬 수 있다.
일부 경우에서는, 여전히 존재하는 겔화되지 않은 어떠한 졸도 마이크로유체 채널로부터 제거될 수 있다. 겔화되지 않은 졸은 예를 들어 물리적으로, 마이크로유체 채널에 압력 적용 또는 화합물 첨가 등에 의해 적극적으로 제거할 수 있거나, 또는 일부 경우에서는 겔화되지 않은 졸을 소극적으로 제거할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서는, 마이크로유체 채널 내에 존재하는 졸을 가열하여 용매를 기화시켜서, 용매가 마이크로유체 채널 내에서 기체 상태로 쌓이고, 이렇게 함으로써, 마이크로유체 채널 내의 압력을 증가시킨다. 일부 경우에서, 압력은 겔화되지 않은 졸의 적어도 일부를 마이크로유체 채널 밖으로 제거하거나 또는 "불어 내보낼" 정도로 충분할 수 있다.
일부 실시양태에서는, 마이크로유체 채널에 노출되기 전에 부분 중합이 일어나게 하도록 졸이 예비처리된다. 예를 들어, 졸은 졸 내에서 부분 중합이 일어나도록 처리될 수 있다. 졸은 예를 들어 졸을 적어도 약간의 겔화가 일어나게 하기에 충분한 산 또는 온도에 노출시킴으로써 처리될 수 있다. 일부 경우에서, 온도는 졸이 마이크로유체 채널에 첨가될 때 졸이 노출되는 온도보다 낮을 수 있다. 졸의 중합이 약간 일어날 수 있지만, 이 중합은 완결에 이르기 전에 예를 들어 온도를 감소시킴으로써 중지시킬 수 있다. 따라서, 졸 내에 약간의 올리고머가 형성될 수 있지만(이것은 길이 면에서 잘 특성화되어야 할 필요는 없을 수 있음), 아직 완전한 중합은 일어나지 않았다. 이어서, 부분적으로 처리된 졸을 위에서 논의한 바와 같이 마이크로유체 채널에 첨가할 수 있다.
일부 실시양태에서는, 코팅이 마이크로유체 채널에 도입된 후에 코팅의 일부를 그의 소수성(또는 다른 성질)을 변화시키기 위해 처리할 수 있다. 일부 경우에서는, 코팅이 단량체 및/또는 올리고머를 함유하는 용액에 노출되고, 이어서, 이것이 위에서 논의한 바와 같이 중합되어 코팅에 결합한다. 예를 들어, 코팅의 일부가 열 또는 빛, 예컨대 자외선에 노출될 수 있고, 이것을 이용하여 자유 라디칼 중합을 개시해서 중합이 일어나게 할 수 있다. 임의로, 이 반응을 촉진하기 위해 광개시제가 예를 들어 졸-겔 코팅 내에 존재할 수 있다.
이러한 코팅 및 다른 시스템의 추가의 세부 사항은 2008년 3월 28일에 출원된 어베이트(Abate) 등의 미국 특허 가출원 제61/040,442호(발명의 명칭: "Surfaces, Including Microfluidic Channels, With Controlled Wetting Properties"); 및 2009년 2월 11일에 출원된 어베이트 등의 국제 특허 출원 제PCT/US2009/000850호(발명의 명칭: "Surfaces, Including Microfluidic Channels, With Controlled Wetting Porperties")에서 알 수 있고, 이들 각 문헌은 본원에 참고로 포함된다.
본 발명의 일부 측면에 따르면, 본원에 기술된 다중 액적을 생성할 수 있는 시스템(예컨대, 상기한 것들)을 형성하는 데 다양한 물질 및 방법을 이용할 수 있다. 일부 경우에서는, 선택되는 다양한 물질이 그 자신을 다양한 방법에 제공한다. 예를 들어, 본 발명의 다양한 성분은 고체 물질로부터 형성될 수 있고, 여기서 채널은 마이크로머시닝, 필름 침착 방법, 예컨대 스핀 코팅 및 화학 증착, 레이저 가공, 포토리소그래피 기술, 습식 화학 및/또는 플라즈마 방법을 포함하는 에칭 방법 등에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 문헌(Scientific American, 248:44-55, 1983(엥겔(Angell) 등)을 참조한다. 한 실시양태에서는, 유체 시스템의 적어도 일부가 규소 칩에 특징을 에칭함으로써 규소로부터 형성된다. 규소로부터 본 발명의 다양한 유체 시스템 및 장치의 정밀하고 효율적인 제작을 위한 기술들이 알려져 있다. 또 다른 실시양태에서, 본 발명의 시스템 및 장치의 다양한 성분은 중합체, 예를 들어 엘라스토머성 중합체, 예컨대 폴리디메틸실록산("PDMS"), 폴리테트라플루오로에틸렌("PTFE" 또는 테플론(등록상표)(Teflon®)) 등으로부터 형성될 수 있다.
상이한 성분들은 상이한 물질로부터 제작될 수 있다. 예를 들어, 하부 벽 및 측부 벽을 포함하는 기초 부분은 불투명 물질, 예컨대 규소 또는 PDMS로부터 제작될 수 있고, 상부 부분은 유체 공정의 관찰 및/또는 제어를 위해 투명하거나 또는 적어도 부분적으로 투명한 물질, 예컨대 유리 또는 투명 중합체로부터 제작될 수 있다. 성분들은 내부 채널 벽과 접촉하는 유체에 요망되는 화학적 기능을 노출하도록 코팅될 수 있고, 여기서, 기초 지지 물질은 정밀한 요망되는 기능을 가지지 않는다. 예를 들어, 성분들은 도시된 바와 같이 내부 채널 벽이 또 다른 물질로 코팅되도록 제작될 수 있다. 본 발명의 시스템 및 장치의 다양한 성분을 제작하는 데 이용되는 물질, 예를 들어 유체 채널의 내부 벽을 코팅하는 데 이용되는 물질은 바람직하게는 유체 시스템을 통해 흐르는 유체에 불리한 영향을 주지 않거나 또는 그 유체에 의해 불리한 영향을 받지 않는 물질, 예를 들어 장치 내에 사용되는 유체 존재 하에서 화학적으로 불활성인 물질(들)로부터 선택될 수 있다. 이러한 코팅의 비제한적 예는 이전에 논의하였다.
한 실시양태에서, 본 발명의 다양한 성분은 중합체 및/또는 유연성 및/또는 엘라스토머성 물질로부터 제작되고, 성형(예를 들어, 복제 성형, 사출 성형, 캐스트 성형 등)에 의한 제작을 용이하게 하는 경화성 유체로부터 편리하게 형성될 수 있다. 경화성 유체는 유체 망상구조에서 및 유체 망상구조와 함께 사용하도록 고려된 유체를 함유 및/또는 운송할 수 있는 고체로 고화하도록 유도될 수 있거나 또는 자발적으로 고화하는 본질적으로 어떠한 유체도 될 수 있다. 한 실시양태에서, 경화성 유체는 중합체 액체 또는 액체 중합체 전구체(즉, "예비중합체")를 포함한다. 적당한 중합체 액체는 예를 들어 용융점 이상으로 가열된 열가소성 중합체, 열경화 중합체 또는 이러한 중합체의 혼합물을 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 적당한 중합체 액체는 적당한 용매 중의 하나 이상의 중합체의 용액을 포함할 수 있고, 이 용액은 예를 들어 증발에 의해 용매를 제거할 때 고체 중합체 물질을 형성한다. 예를 들어 용융물 상태로부터 또는 용매 증발에 의해 고화될 수 있는 이러한 중합체 물질은 당업자에게 잘 알려져 있다. 다양한 중합체 물질이 적당하고, 그 중 많은 물질이 엘라스토머성이며, 또한 금형 마스터 중 하나 또는 둘 모두가 엘라스토머성 물질로 이루어지는 실시양태의 경우, 금형 또는 금형 마스터 형성에 적당하다. 이러한 중합체의 예의 비제한적 목록은 실리콘 중합체, 에폭시 중합체 및 아크릴레이트 중합체의 일반적 부류의 중합체를 포함한다. 에폭시 중합체는 에폭시기, 1,2-에폭시드 또는 옥시란이라고 흔히 불리는 3원 시클릭 에테르기의 존재를 특징으로 한다. 예를 들어, 방향족 아민, 트리아진 및 시클로지방족 골격을 기초로 하는 화합물 이외에 추가로, 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르가 이용될 수 있다. 또 다른 예는 잘 알려진 노볼락(Novolac) 중합체를 포함한다. 본 발명에 따르는 용도에 적당한 실리콘 엘라스토머의 비제한적 예는 클로로실란, 예컨대 메틸클로로실란, 에틸클로로실란, 페닐클로로실란 등을 포함하는 전구체로부터 형성되는 것들을 포함한다.
한 세트의 실시양태에서는 실리콘 중합체, 예를 들어 실리콘 엘라스토머 폴리디메틸실록산이 바람직하다. PDMS 중합체의 비제한적 예는 다우 케미칼 코.(Dow Chemical Co.; 미국 미시간주 미들랜드)에 의해 실가드(Sylgard)라는 상표로 판매되는 것, 특히 실가드 182, 실가드 184 및 실가드 186을 포함한다. PDMS를 포함하는 실리콘 중합체는 본 발명의 마이크로유체 구조의 제작을 간단하게 하는 몇 가지 유리한 성질을 가진다. 예를 들어, 이러한 물질은 저렴하고, 쉽게 입수가능하고, 예비중합체 액체로부터 열 경화에 의해 고화할 수 있다. 예를 들어, PDMS는 대표적으로 예비중합체 액체를 예를 들어 약 65 ℃ 내지 약 75 ℃의 온도에 예를 들어 약 1 시간의 노출 시간 동안 노출시킴으로써 경화될 수 있다. 또한, 실리콘 중합체, 예컨대 PDMS는 엘라스토머성일 수 있고, 따라서, 본 발명의 일부 실시양태에서 필요한 상대적으로 높은 종횡비를 갖는 매우 작은 특징을 형성하는 데 유용할 수 있다. 이 점에서, 유연성(예를 들어, 엘라스토머성) 금형 또는 마스터가 유리할 수 있다.
본 발명의 마이크로유체 구조와 같은 구조를 실리콘 중합체, 예컨대 PDMS로부터 형성하는 것의 한가지 이점은 이러한 중합체가 예를 들어 산소 함유 플라즈마, 예컨대 공기 플라즈마에 노출됨으로써 산화될 수 있는 능력이고, 따라서 산화된 구조는 다른 산화된 실리콘 중합체 표면에 또는 다양한 다른 중합체 및 비중합체 물질의 산화된 표면에 가교할 수 있는 화학 기를 표면에 함유한다. 따라서, 성분들은 제작된 후 산화되고 다른 실리콘 중합체 표면 또는 산화된 실리콘 중합체 표면과 반응성인 다른 기재 표면에 본질적으로 비가역적으로 밀봉될 수 있으며 별도의 접착제 또는 다른 밀봉 수단이 필요 없다. 대부분의 경우, 밀봉은 단순히 산화된 실리콘 표면을 보조 압력을 적용할 필요 없이 또 다른 표면에 접촉시켜 밀봉을 형성함으로써 완결될 수 있다. 즉, 예비산화된 실리콘 표면이 적당한 짝맞춤 표면에 대해 접촉 접착제로서 작용한다. 구체적으로, 산화된 실리콘, 예컨대 산화된 PDMS는 그 자신에 비가역적으로 밀봉될 수 있는 것 이외에, 또한 예를 들어 PDMS 표면과 유사한 방식으로(예를 들어, 산소 함유 플라즈마에 노출시킴으로써) 산화된 유리, 규소, 산화규소, 석영, 질화규소, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 유리질 탄소 및 에폭시 중합체를 포함하는 그 자신과 다른 어떤 범위의 산화된 물질에도 비가역적으로 밀봉될 수 있다. 본 발명과 관련해서 유용한 산화 및 밀봉 방법, 뿐만 아니라 전체 성형은 당 업계에 예를 들어 문헌["Rapid Prototyping of Microfluidic Systems and Polydimethylsiloxane", Anal. Chem., 70:474-480, 1998(더피(Duffy) 등)]에 기술되어 있고, 이 문헌은 본원에 참고로 포함된다.
일부 실시양태에서, 본 발명의 일부 마이크로유체 구조(또는 유체와 접촉하는 내부 표면)는 일부 산화된 실리콘 중합체로부터 형성될 수 있다. 이러한 표면은 엘라스토머성 중합체의 표면보다 더 친수성일 수 있다. 따라서, 이러한 친수성 채널 표면은 수용액으로 더 쉽게 채워지고 적셔질 수 있다.
한 실시양태에서, 본 발명의 마이크로유체 장치의 하부 벽은 하나 이상의 측부 벽 또는 상부 벽, 또는 다른 성분과 상이한 물질로 형성된다. 예를 들어, 하부 벽의 내부 표면은 실리콘 웨이퍼 또는 마이크로칩, 또는 다른 기재의 표면을 포함할 수 있다. 다른 성분들은 상기한 바와 같이 이러한 대체 기재에 밀봉될 수 있다. 실리콘 중합체(예를 들어, PDMS)를 포함하는 성분을 상이한 물질의 기재(하부 벽)에 밀봉하는 것이 요망되는 경우, 기재는 산화된 실리콘 중합체가 비가역적으로 밀봉될 수 있는 물질(예를 들어, 산화된 유리, 규소, 산화규소, 석영, 질화규소, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 에폭시 중합체, 및 유리질 탄소 표면)의 군으로부터 선택될 수 있다. 별법으로, 당업자에게 명백한 바와 같이 별도의 접착제, 결합, 용매 결합, 초음파 용접 등의 이용을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 밀봉 기술이 이용될 수 있다.
다음 각 출원은 본원에 참고로 포함된다: 1993년 10월 4일에 출원된 쿠마(Kumar) 등의 미국 특허 출원 제08/131,841호(발명의 명칭: "Formation of Microstamped Patterns on Surfaces and Derivative Articles")(현재, 미국 특허 제5,512,131호; 등록일: 1996년 4월 30일); 1998년 1월 8일에 출원된 김(Kim) 등의 미국 특허 출원 제09/004,583호(발명의 명칭: "Method of Forming Articles including Waveguides via Capillary Micromolding and Microtransfer Molding)(현재, 미국 특허 제6,355,198호; 등록일: 2002년 3월 12일); 1996년 3월 1일에 출원되어 1996년 6월 26일 제WO 96/29629호로 공개된 화이트사이즈(Whitesides) 등의 국제 특허 출원 제PCT/US96/03073호(발명의 명칭: "Microcontact Printing on Surfaces and Derivative Articles"); 2001년 5월 25일에 출원되어 2001년 11월 29일에 제WO 01/89787호로 공개된 앤더슨(Anderson) 등의 국제 특허 출원 제PCT/US01/16973호(발명의 명칭: "Microfluidic Systems including Three-Dimensionally Arrayed Channel Networks"); 2005년 10월 7일에 출원되어 2006년 7월 27일에 미국 특허 출원 공개 제2006/0163385호로 공개된 링크 등의 미국 특허 출원 제11/246,911호(발명의 명칭: "Formation and Control of Fluidic Species"); 2004년 12월 28일에 출원되어 2005년 8월 11일에 미국 특허 출원 공개 제2005/0172476호로 공개된 스톤(Stone) 등의 미국 특허 출원 제11/024,228호(발명의 명칭: "Method and Apparatus for Fluid Dispersion"); 2006년 3월 3일에 출원되어 2006년 9월 14일에 제WO 2006/096571호로 공개된 웨이츠(Weitz) 등의 국제 특허 출원 제PCT/US2006/007772호(발명의 명칭: "Method and Apparatus for Forming Multiple Emulsions"); 2006년 2월 23일에 출원되어 2007년 1월 4일에 미국 특허 출원 공개 제2007/000342호로 공개된 링크 등의 미국 특허 출원 제11/360,845호(발명의 명칭: "Electronic Control of Fluidic Species"); 및 2006년 3월 3일에 출원된 가스텍키(Garstecki) 등의 미국 특허 출원 제11/368,263호(발명의 명칭: "Systems and Methods of Forming Particles). 또한, 2007년 3월 28일에 출원된 추(Chu) 등의 미국 특허 가출원 제60/920,574호(발명의 명칭: "Multiple Emulsions and Techniques for Formation"); 2009년 9월 2일에 출원된 웨이츠 등의 미국 특허 출원 제61/239,405호(발명의 명칭: "Multiple Emulsions Created Using Jetting and Other Techniques"); 및 2010년 6월 9일에 출원된 웨이츠 등의 미국 특허 가출원 제61/353,093호(발명의 명칭: "Multiple Emulsions Created Using Jetting and Other Techniques")도 본원에 참고로 포함된다. 추가로, 2009년 9월 2일에 출원된 웨이츠 등의 미국 특허 가출원 제61/239,402호(발명의 명칭: "Multiple Emulsions Created Using Junctions")도 또한 본원에 참고로 포함된다.
다음 실시예는 본 발명의 일부 실시양태를 예시하는 것을 의도하지만, 본 발명의 전범위를 예증하지는 않는다.
실시예 1
이 실시예는 이중 에멀젼을 제조하는 마이크로유체 장치를 개략적으로 및 실험에 의해 예시한다. 주목할 만한 것은, 이 특정 실시예에서는 완전한 이중 에멀젼이 단일 공통 교차점에서 형성되고, 표면 화학의 특정 비대칭 패턴을 이용하여 형성되었다. 이 장치의 디자인을 도 1에 개략적으로 나타내었다. 이 도면에서, 장치 (10)는 공통 교차점 (15)에서 모두 만나는 제1 채널 (11), 제2 채널 (12), 제3 채널 (13) 및 제4 (또는 유출) 채널 (14)을 포함한다. 이 실시예에서는 채널들이 직각으로 만나지만, 다른 실시양태에서는 그럴 필요는 없다. 제1 채널 (11), 제2 채널 (12), 및 제3 채널 (13)은 각각 화살표 (17)로 표시되는 유입 채널이다.
또한, 도 1에는 어두운 영역 (25)도 나타낸다. 어두운 영역 (25)은 친수성 코팅으로 코팅되었고, 이것은 내부 오일 스트림이 중간 물 스트림에 액적으로 끊어지게 하고, 또한 물 스트림라인을 외부 오일로부터 멀어지게 안내하여 내부 오일 액적이 외부 오일 스트림과 유착하는 것을 방지하는 데 도움을 줄 수 있다. 밝은 영역 (20)은 소수성 코팅으로 코팅되었고, 이것이 외부 오일 스트림으로 적셔져서 중앙 물 스트림을 잘라낼 수 있게 하여 이중 에멀젼 방울을 형성한다.
도 1에 나타낸 장치는 2 단계 방법을 이용하여 생성할 수 있다. 간단히 말해서, 모든 채널 표면 상에 소수성 층을 남기는 졸-겔 방법으로 처리하였고, 또한 소수성 층은 광개시제 분자도 함유하였다. 이어서, 채널에 아크릴산을 포함하는 단량체 용액을 채우고, 지시된 영역에서 예를 들어 집속 빔에 의해 또는 포토마스크를 통해 자외선에 노출함으로써 친수성 중합체 폴리(아크릴산)의 그래프트 중합을 추진시켰다. 따라서, 노출된 영역은 친수성이 되었고, 노출되지 않은 영역은 그대로 소수성이었다. 이 방법의 세부 사항은 2008년 3월 28일에 출원된 어베이트 등의 미국 특허 가출원 제61/040,442호(발명의 명칭: "Surfaces, Including Microfluidic Channels, With Controlled Wetting Properties"); 및 2009년 2월 11일에 출원된 어베이트 등의 국제 특허 출원 제PCT/US2009/000850호(발명의 명칭: "Surfaces, Including Microfluidic Channels, With Controlled Wetting Properties" )에 기술되어 있고, 이들 각 문헌은 본원에 참고로 포함된다.
상기한 바와 같이 제조된 장치의 현미경 사진을 도 2에 도시하였고, 이 장치를 이용하여 생성된 대표적인 이중 에멀젼 생성물을 도 3에 나타내었다. 이 장치를 제조된 그대로 이용하여 오일/물/오일 이중 에멀젼을 제조할 수 있지만, 친수성 영역 및 소수성 영역을 교환함으로써 물/오일/물 이중 에멀젼도 제조할 수 있다.
추가로, 이 장치는 예를 들어 동일한 교차점에서 종지되는 하나 이상의 추가의 채널을 첨가하고, 친수성 및 소수성 코팅의 상응하는 교번 아크를 첨가함으로써 삼중 에멀젼 또는 그보다 더 많이 포개진 에멀젼으로 확대될 수 있다. 이것의 한 예를 도 5에 도시하였다. 이 도면에서 장치 (30)는 공통 교차점 (38)에서 만나는 5 개의 채널, 즉, 제1 채널 (31), 제2 채널 (32), 제3 채널 (33), 제4 채널 (34), 및 제5(유출) 채널 (35)을 포함한다. 제1 채널 (31), (33) 및 (34)는 상대적으로 친수성이고, 반면, 제2 채널 (32)은 상대적으로 소수성이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 유출 채널 (35)은 상대적으로 친수성인 부분 및 상대적으로 소수성인 부분을 가진다(어두운 부분 (40)은 친수성이고, 반면, 백색 부분 (41)은 소수성이다). 채널 (32) 및 (34)를 통해서는 물이 도입될 수 있고, 반면, 채널 (31) 및 (33)을 통해서는 오일이 도입될 수 있다.
이 장치를 이용하여 가장 안쪽 상이 물이고 연속상이 오일인 w/o/w/o 삼중 에멀젼을 생성할 수 있다. 또한, 이 장치에서 상대적으로 친수성인 부분의 위치와 상대적으로 소수성인 부분의 위치를 바꾸어 놓고 오일 유입구 및 물 유입구를 바꾸어 놓음으로써, o/w/o/w 에멀젼을 생성할 수 있다. 또한, 이 장치에서 다른 배열, 예를 들어, 상이한 채널 각도, 상이한 패턴의 상대적으로 친수성인 부분 및 상대적으로 소수성인 부분 등도 가능하다.
본원에서는 본 발명의 여러 실시양태를 기술하고 도시하였지만, 당업자는 기능을 수행하고/하거나 본원에 기술된 결과 및/또는 하나 이상의 이점을 얻기 위한 다양한 다른 수단 및/또는 구조를 쉽게 생각해낼 수 있고, 이러한 각각의 변화 및/또는 변경들은 본 발명의 범위 내에 드는 것으로 여긴다. 더 일반적으로, 당업자는 본원에 기술된 모든 매개변수, 치수, 물질 및 구성이 전형적인 것으로 의도되고 실제 매개변수, 치수, 물질 및/또는 구성이 본 발명의 가르침이 이용되는 특정 응용 또는 응용들에 의존할 것이라는 점을 쉽게 인식할 것이다. 당업자는 본원에 기술된 본 발명의 특정 실시양태의 많은 동등물을 인식하거나 또는 일상적인 실험만을 이용하여 확신할 수 있을 것이다. 따라서, 상기 실시양태는 단지 예로서 제공된 것이고, 첨부된 특허청구범위 및 그의 동등물의 범위 내에서 본 발명을 구체적으로 기술되고 청구된 것과 다른 방식으로 실시할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 발명은 본원에 기술된 각각의 개별 특징, 시스템, 물품, 물질, 키트 및/또는 방법에 관한 것이다. 추가로, 둘 이상의 이러한 특징, 시스템, 물품, 물질, 키트 및/또는 방법의 어떠한 조합도 이러한 특징, 시스템, 물품, 물질, 키트 및/또는 방법이 서로 불일치하지 않으면 본 발명의 범위 내에 포함된다.
본원에서 정의되고 사용되는 모든 정의는 사전적 정의, 참고로 포함된 문헌의 정의 및/또는 정의된 용어의 통상의 의미를 지배하는 것으로 이해해야 한다.
본원에서 명세서 및 특허청구범위에 사용되는 부정관사("a" 및 "an")는 분명하게 반대로 지시하지 않는다면, "적어도 하나"를 의미하는 것으로 이해해야 한다.
본원에서 명세서 및 특허청구범위에 사용되는 "및/또는"이라는 어구는 그렇게 접속되는 요소들, 즉, 일부 경우에서는 결합적으로 존재하고 다른 경우에서는 분리적으로 존재하는 요소들 중 "어느 하나 또는 둘 모두"를 의미하는 것임을 이해해야 한다. "및/또는"을 이용하여 목록에 실리는 다수의 요소들은 동일한 방식으로, 즉, 그렇게 접속되는 요소들 중 "하나 이상"으로 해석되어야 한다. 임의로, "및/또는" 절에 의해 구체적으로 확인되는 요소 이외의 다른 요소가 구체적으로 확인되는 요소와 관련 있든 또는 관련 없든 간에 존재할 수 있다. 따라서, 비제한적 예로서, "포함하는" 같은 제한이 없는 언어와 함께 이용될 때 "A 및/또는 B"라는 언급은 한 실시양태에서는 A만을 의미할 수 있고(임의로, B 이외의 다른 요소를 포함함); 또 다른 실시양태에서는 B만을 의미할 수 있고(임의로, A 이외의 다른 요소를 포함함); 또 다른 실시양태에서는 A 및 B 둘 모두를 의미할 수 있다(임의로 다른 요소를 포함함).
본원에서 명세서 및 특허청구범위에 사용되는, "또는"은 위에서 정의한 "및/또는"과 동일한 의미를 갖는 것으로 이해해야 한다. 예를 들어, 한 목록에서 항목을 분리할 때, "또는" 또는 "및/또는"은 포괄적인 것으로, 즉, 많은 또는 한 목록의 요소들 및 임의로, 추가의 목록에 들지 않은 항목 중 적어도 하나를 포함하지만 또한 하나 초과도 포함하는 것으로 해석될 것이다. 분명히 반대로 지시되지 않으면, "...중 하나만" 또는 "...중 정확히 하나", 또는 청구범위에서 사용될 때, "...로 이루어진" 같은 용어만 많은 또는 한 목록의 요소들 중 정확히 하나의 요소를 포함하는 것을 의미할 것이다. 일반적으로, 본원에서 사용되는 "또는"이라는 용어는 배타성 용어, 예컨대 "어느 하나", "... 중 하나", "... 중 오직 하나" 또는 "...중 정확히 하나"가 앞에 올 때만 배타적 대안(즉, "둘 모두가 아니라 하나 또는 다른 하나")을 지시하는 것으로 해석될 것이다. 특허청구범위에서 이용될 때 "...를 주성분으로 하는"은 특허법 분야에서 사용되는 보통의 의미를 가질 것이다.
본원에서 명세서 및 특허청구범위에 사용될 때, 하나 이상의 요소의 목록과 관련해서 "적어나 하나"라는 어구는 요소의 목록에 있는 요소들 중 어느 것이든 하나 이상으로부터 선택되는 적어도 하나의 요소를 의미하지만, 요소의 목록 내에 구체적으로 실린 모든 요소 중 적어도 하나를 반드시 포함해야 할 필요는 없고 요소의 목록 내의 요소들의 어떠한 조합도 배제하지 않는 것임을 이해해야 한다. 또한, 이 정의는 "적어도 하나"라는 어구가 의미하는 요소의 목록 내에서 구체적으로 확인되는 요소들 이외의 다른 요소들이 구체적으로 확인된 요소들과 관련 있건 또는 관련 없건 간에 임의로 존재할 수 있다는 것을 허용한다. 따라서, 비제한적 예로서, "A 및 B 중 적어도 하나"(또는 동등하게, "A 또는 B 중 적어도 하나, 또는 동등하게, "A 및/또는 B 중 적어도 하나")는 한 실시양태에서는 B가 존재하지 않고(임의로 B 이외의 다른 요소를 포함함) 하나 초과를 임의로 포함하는 적어도 하나의 A를 의미할 수 있고; 또 다른 실시양태에서는, A가 존재하지 않고(임의로, A 이외의 다른 요소를 포함함) 하나 초과를 임의로 포함하는 적어도 하나의 B를 의미할 수 있고; 또 다른 실시양태에서, 임의로 하나 초과를 포함하는 적어도 하나의 A 및 임의로 하나 초과를 포함하는 적어도 하나의 B(임의로 다른 요소를 포함함)를 의미한다.
또한, 분명히 반대로 지시되지 않으면, 하나 초과의 단계 또는 행위를 포함하는 본원에서 청구된 어떠한 방법에서도 그 방법의 단계 또는 행위의 순서가 그 방법의 단계 또는 행위가 언급된 순서에 반드시 제한되는 것은 아니라는 것을 이해해야 한다.
상기 명세서뿐만 아니라 특허청구범위에서, 모든 연결구, 예컨대 "포함하는"(comprising), "포함하는"(including), "운반하는", "가지는", "함유하는', "포함하는"(involving), "보유하는", "...로 구성된" 등은 제한을 두지 않는 것, 즉 포함하지만 그에 제한되지 않는 것을 의미한다는 것을 이해해야 한다. 문헌(United States Patent Office Manual of Patent Examining Procedures, Section 2111.03)에서 밝힌 바와 같이, "...로 이루어진" 및 "...을 주성분으로 하는"이라는 연결구만 각각 폐쇄적 또는 반폐쇄적 연결구일 것이다.

Claims (26)

  1. 공통 교차점에서 교차하는 적어도 제1, 제2, 제3 및 제4 유체 채널을 포함하고, 여기서 제1 유체 채널이 상대적으로 소수성이고, 제2 유체 채널이 상대적으로 친수성이고, 제4 유체 채널이 상대적으로 친수성인 적어도 하나의 부분 및 상대적으로 친수성인 적어도 하나의 부분을 포함하는 것인 장치.
  2. 공통 교차점에서 각각 교차하는 적어도 제1, 제2 및 제3 유체 채널을 포함하고, 여기서 채널 중 적어도 하나가 상대적으로 친수성인 적어도 하나의 부분 및 상대적으로 친수성인 적어도 하나의 부분을 포함하는 것인 장치.
  3. 제2항에 있어서, 적어도 제1, 제2, 제3 및 제4 유체 채널을 포함하는 장치.
  4. 공통 교차점에서 각각 교차하는 적어도 제1, 제2 및 제3 유체 채널의 배열을 포함하고, 배열이 유체 채널 중 적어도 하나를 포함하는 친수성 부분 및 유체 채널 중 적어도 하나를 포함하는 소수성 부분을 포함하는 것인 장치.
  5. 제4항에 있어서, 배열이 적어도 제1, 제2, 제3 및 제4 유체 채널을 포함하는 것인 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 유체 채널 중 적어도 하나가 마이크로유체의 것인 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 각 유체 채널이 마이크로유체의 것인 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 유체 채널 및 제3 유체 채널이 각각 상대적으로 친수성인 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 유체 채널 및 제3 유체 채널이 각각 상대적으로 소수성인 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제4 유체 채널의 상대적으로 친수성인 적어도 하나의 부분이 제2 유체 채널과 실질적으로 동일한 친수성을 갖는 것인 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제4 유체 채널의 상대적으로 소수성인 적어도 하나의 부분이 제1 유체 채널과 실질적으로 동일한 소수성을 갖는 것인 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 유체 채널이 제1 유체 채널 상의 소수성 코팅으로 인해 상대적으로 소수성이 된 것인 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 유체 채널이 제2 유체 채널 상의 친수성 코팅으로 인해 상대적으로 친수성이 된 것인 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 유체 채널이 폴리(아크릴산)의 표면 코팅을 포함하는 것인 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 유체 채널이 졸-겔의 표면 코팅을 포함하는 것인 장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 유체 채널 및 제2 유체 채널이 실질적으로 직각으로 교차하는 장치.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 유체 채널 및 제3 유체 채널이 실질적으로 직각으로 교차하는 장치.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 유체 채널 및 제4 유체 채널이 실질적으로 직각으로 교차하는 장치.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 공통 교차점에서 교차하는 제1, 제2, 제3 및 제4 유체 채널이 직각으로 교차하는 장치.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 제1, 제2, 제3 및 제4 유체 채널이 동일 평면 상에 있는 장치.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 공통 교차점에서 4 개의 유체 채널만을 포함하는 장치.
  22. 제1 유체 및 제2 유체가 상대적으로 비혼화성이고, 제2 유체 및 제3 유체가 상대적으로 비혼화성인, 제1, 제2 및 제3 유체를 공통 교차점 쪽으로 흐르게 하고,
    교차점 근처에서 제1 유체가 제2 유체를 둘러싸게 하고 제2 유체가 제3 유체를 둘러싸게 하여 다중 에멀젼을 형성하는
    것을 포함하는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 유체들 중 적어도 하나가 마이크로유체 채널 내에 함유되는 것인 방법.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서, 각 유체가 마이크로유체 채널 내에 함유되는 것인 방법.
  25. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 마이크로유체 채널이 상대적으로 친수성인 것인 방법.
  26. 제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 마이크로유체 채널이 상대적으로 소수성인 것인 방법.
KR1020127008216A 2009-09-02 2010-09-01 연접을 이용하여 생성된 다중 에멀젼 KR20120089662A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US23940209P 2009-09-02 2009-09-02
US61/239,402 2009-09-02
PCT/US2010/047458 WO2011028760A2 (en) 2009-09-02 2010-09-01 Multiple emulsions created using junctions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120089662A true KR20120089662A (ko) 2012-08-13

Family

ID=43649932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127008216A KR20120089662A (ko) 2009-09-02 2010-09-01 연접을 이용하여 생성된 다중 에멀젼

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20120199226A1 (ko)
EP (1) EP2473262A4 (ko)
JP (1) JP2013503742A (ko)
KR (1) KR20120089662A (ko)
CN (1) CN102481529A (ko)
BR (1) BR112012004715A2 (ko)
IN (1) IN2012DN01972A (ko)
WO (1) WO2011028760A2 (ko)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2599683A1 (en) 2005-03-04 2006-09-14 President And Fellows Of Harvard College Method and apparatus for forming multiple emulsions
US20110218123A1 (en) 2008-09-19 2011-09-08 President And Fellows Of Harvard College Creation of libraries of droplets and related species
GB2471522B (en) * 2009-07-03 2014-01-08 Cambridge Entpr Ltd Microfluidic devices
WO2011028764A2 (en) 2009-09-02 2011-03-10 President And Fellows Of Harvard College Multiple emulsions created using jetting and other techniques
KR101243147B1 (ko) 2011-03-15 2013-03-13 충남대학교산학협력단 미세유체 칩 채널의 선택적 표면개질방법 및 이를 이용한 멀티플 이멀전 제조용 미세유체 칩의 제조방법
EP2714254B1 (en) 2011-05-23 2017-09-06 President and Fellows of Harvard College Control of emulsions, including multiple emulsions
CN103764265A (zh) 2011-07-06 2014-04-30 哈佛学院院长等 多重乳剂和用于配制多重乳剂的技术
US20130064862A1 (en) 2011-08-30 2013-03-14 Basf Se Systems and methods for shell encapsulation
CN102553504B (zh) * 2012-01-18 2014-12-17 朗盛（常州）有限公司 一种乳液制备方法及皮革护理乳液、其用途
WO2013155531A2 (en) * 2012-04-13 2013-10-17 Bio-Rad Laboratories, Inc. Sample holder with a well having a wicking promoter
WO2014018562A1 (en) * 2012-07-23 2014-01-30 Bio-Rad Laboratories, Inc. Droplet generation system with features for sample positioning
EP2986385B1 (en) * 2013-04-17 2018-02-14 Bio-rad Laboratories, Inc. Method of making a droplet-generating device
WO2015069634A1 (en) 2013-11-08 2015-05-14 President And Fellows Of Harvard College Microparticles, methods for their preparation and use
WO2015160919A1 (en) 2014-04-16 2015-10-22 President And Fellows Of Harvard College Systems and methods for producing droplet emulsions with relatively thin shells
CA2966941A1 (en) 2014-11-24 2016-06-02 The Procter & Gamble Company Compositions comprising encapsulated actives within droplets and other compartments
JP2018537414A (ja) 2015-10-13 2018-12-20 プレジデント アンド フェローズ オブ ハーバード カレッジ ゲルマイクロスフェアの作製及び使用のためのシステム及び方法
CN106492716B (zh) * 2016-12-20 2024-01-30 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一体式双重乳粒发生装置及其加工方法
CN110945139B (zh) 2017-05-18 2023-09-05 10X基因组学有限公司 用于分选液滴和珠的方法和系统
US10544413B2 (en) 2017-05-18 2020-01-28 10X Genomics, Inc. Methods and systems for sorting droplets and beads
US20190064173A1 (en) 2017-08-22 2019-02-28 10X Genomics, Inc. Methods of producing droplets including a particle and an analyte
WO2019083852A1 (en) 2017-10-26 2019-05-02 10X Genomics, Inc. MICROFLUIDIC CHANNEL NETWORKS FOR PARTITIONING
US20190321791A1 (en) * 2018-04-19 2019-10-24 President And Fellows Of Harvard College Apparatus and method for forming emulsions
AU2020213695B2 (en) * 2019-01-31 2024-09-05 Samplix Aps A microfluidic device and a method for provision of double emulsion droplets
EP4249109A1 (en) * 2020-11-20 2023-09-27 Japan Science and Technology Agency Micro two-phase liquid droplet generation device

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59131355A (ja) * 1983-01-17 1984-07-28 森下仁丹株式会社 多重軟カプセルの製法
US6623788B1 (en) * 2000-07-25 2003-09-23 Seagate Technology Llc Defect-free patterning of sol-gel-coated substrates for magnetic recording media
DE60211857T2 (de) * 2001-02-23 2006-12-21 Japan Science And Technology Agency, Kawaguchi Verfahren zur herstellung einer emulsion und vorrichtung dafür
JP3860186B2 (ja) * 2001-02-23 2006-12-20 独立行政法人科学技術振興機構 エマルションの製造装置
JP4186637B2 (ja) * 2002-11-06 2008-11-26 東ソー株式会社 粒子製造方法及びそのための微小流路構造体
US7595195B2 (en) * 2003-02-11 2009-09-29 The Regents Of The University Of California Microfluidic devices for controlled viscous shearing and formation of amphiphilic vesicles
WO2004087338A2 (de) * 2003-03-31 2004-10-14 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmetauscher und verfahren zur oberflächenbehandlung eines solchen
JP4341372B2 (ja) * 2003-10-30 2009-10-07 コニカミノルタホールディングス株式会社 液体の混合方法および混合装置ならびに混合システム
JP4042683B2 (ja) * 2003-11-17 2008-02-06 東ソー株式会社 微小流路構造体及びこれを用いた微小粒子製造方法
JP3777427B2 (ja) * 2003-11-25 2006-05-24 独立行政法人食品総合研究所 エマルションの製造方法および製造装置
JP4305145B2 (ja) * 2003-11-25 2009-07-29 東ソー株式会社 微小流路による粒子製造方法
CA2560272C (en) * 2004-03-23 2012-05-08 Japan Science And Technology Agency Method and apparatus for producing microdroplets
JP4461900B2 (ja) * 2004-05-10 2010-05-12 富士ゼロックス株式会社 微粒子分散液の送液方法、及び微粒子分散液の送液装置
US20070047388A1 (en) * 2005-08-25 2007-03-01 Rockwell Scientific Licensing, Llc Fluidic mixing structure, method for fabricating same, and mixing method
EP2136786B8 (en) * 2007-03-28 2012-11-14 President and Fellows of Harvard College Apparatus for forming droplets
WO2009048532A2 (en) * 2007-10-05 2009-04-16 President And Fellows Of Harvard College Formation of particles for ultrasound application, drug release, and other uses, and microfluidic methods of preparation
US9011777B2 (en) * 2008-03-21 2015-04-21 Lawrence Livermore National Security, Llc Monodisperse microdroplet generation and stopping without coalescence
JP2011515236A (ja) * 2008-03-28 2011-05-19 プレジデント アンド フェローズ オブ ハーバード カレッジ 制御された濡れ特性を有するマイクロ流体チャネルを含む表面
KR101132732B1 (ko) * 2008-11-26 2012-04-06 한국과학기술연구원 인 시튜 조직재생용 지능형 다공성 생분해 고분자 지지체 및 이의 제조방법
US9446360B2 (en) * 2009-05-07 2016-09-20 Universite De Strasbourg Microfluidic system and methods for highly selective droplet fusion
GB2471522B (en) * 2009-07-03 2014-01-08 Cambridge Entpr Ltd Microfluidic devices

Also Published As

Publication number Publication date
IN2012DN01972A (ko) 2015-08-21
EP2473262A4 (en) 2015-12-02
US20120199226A1 (en) 2012-08-09
BR112012004715A2 (pt) 2017-05-23
JP2013503742A (ja) 2013-02-04
WO2011028760A3 (en) 2011-07-14
CN102481529A (zh) 2012-05-30
WO2011028760A2 (en) 2011-03-10
EP2473262A2 (en) 2012-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20120089662A (ko) 연접을 이용하여 생성된 다중 에멀젼
US20210268454A1 (en) Multiple emulsions created using jetting and other techniques
US9573099B2 (en) Control of emulsions, including multiple emulsions
US7776927B2 (en) Emulsions and techniques for formation
US11517864B2 (en) Scale-up of microfluidic devices
US11925933B2 (en) Systems and methods for the collection of droplets and/or other entities
CN105408022B (zh) 用于快速生产微滴的设备和方法
WO2010104604A1 (en) Method for the controlled creation of emulsions, including multiple emulsions
KR20130016284A (ko) 용융 유화
WO2009029229A2 (en) Ferrofluid emulsions, particles, and systems and methods for making and using the same

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid