Notice bibliographique
Résumé
Droplet microfluidics is the science of manipulation of discrete volumes of fluid in the nanoliter to femtolitre range. One of the important applications of droplet microfluidics is cargoencapsulation. The droplets can be loaded with live cells or therapeutics, with applications in single-cell analysis or drug delivery, respectively. The conventional system in droplet microfluidics is water-oil, where droplets of water that encapsulate the cargo are generated in an immiscible phase of oil. Because of the presence of the non-biocompatible oil phase, this traditional two-phase system poses complications for biomedical applications. Over the past decade, aqueous two-phase systems (ATPS) have emerged as an alternative for the conventional water-oil systems. ATPSs are composed of immiscible aqueous solutions of two incompatible polymers or a polymer and a salt. Owing to the aqueous nature of both phases, these systems are biocompatible. In this thesis, I explain the development of a magnetophoretic all-aqueous droplet microfluidic platform by the integration of a commonly used polymeric ATPS and aqueous based ferrofluids—a colloidal suspension of iron oxide nanoparticles. I have applied this platform to two major applications of droplet microfluidics: single-cell analysis and drug delivery. In the first part of my thesis, I show that ATPS droplets can be functionalized with ferrofluid for magnetic droplet manipulation. I show control over droplet manipulation by changing various parameters in the system such as the magnetic field and ferrofluid concentration. Additionally, I modify an existing mathematical model which was previously developed for modeling the deflection of magnetic beads in microfluidics and apply it to my droplet microfluidic system and show a good agreement between the model and the experimental data. Next, I show that by coupling cell-triggered Rayleigh-Plateau instability and diamagnetism in an ATPS droplet microfluidic platform, a pure population of cell-encapsulating droplets can be generated. Such a pure sample of single-cell encapsulating droplets is an essential component of droplet-based single-cell analysis. I generate single-cell encapsulating droplets by passive methods and separate cell-encapsulating droplets from the empty waste droplets by size-based diamagnetic droplet sorting. I show that by changing the magnetic field, the separation efficiency of empty and cell-encapsulating droplets increases, and cells used in such a microfluidic system show a high level of viability. In the last part of my thesis, I use the magnetic droplet microfluidic platform, reported in the first part of the thesis, for the fabrication of magnetic polyelectrolyte microcapsules. Polyelectrolytes are polymers with an electrolyte group. Once dissolved in deionized water, they become charged. Using two oppositely charged polyelectrolytes in the two phases of an ATPS droplet microfluidic system, and by careful tuning of the concentrations, I fabricate magnetic polyelectrolyte microcapsules. Such microcapsules have applications in targeted drug delivery. Therefore, I characterize the delivery profile of these microcapsules using pseudo-drugs with different molecular weights and show triggered release of their cargo by exposing the microcapsules to different stimuli such as osmotic pressure and change in pH. This magnetophoretic all-aqueous droplet microfluidic platform will find applications in single-cell analysis and fabrication of functionalized drug carriers for targeted drug delivery.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».