Compartmentalizing an aqueous media into numerous nanoliter-scale droplets has substantially improved the performance of amplification assays. Particle-templated droplets or dropicles offer a user-friendly workflow for creating uniform volume compartments upon simple mixing of reagents and particles by using common laboratory apparatus. Amphiphilic shape-coded particles have been demonstrated to spontaneously hold aqueous droplets within hydrophilic cavities for multiplexed diagnostic assays. Here, we have proposed a configurable 3D-printed microfluidic device for the tunable fabrication of amphiphilic size-coded particles. The device was configured with multiple outlet tubings of different diameters and photomasks of variable slit lengths to fabricate a wide range of size-coded particles. We have fabricated >10 unique particle codes using a single reconfigurable device. The cross-sectional profile of the particles was further engineered by tuning the flow rate ratios of precursor streams to vary the inner and outer diameters of the particles and the thicknesses of the inner hydrophilic and outer hydrophobic layers. A range of cavity diameters and particle lengths enabled dropicle volumes of ~1nL to ~30nL. The fabricated particles were characterized by their ability to hold uniform droplet volumes and to orient themselves facing upwards or sideways in a well plate based on their aspect ratios.

In contrast to traditional broad-spectrum antibiotics, it is difficult for bacteria to develop resistance to most specifically targeted antimicrobial peptides (STAMPs), moreover, they can maintain a normal ecological balance and provide long-term protection for the body. However, therapeutic applications of STAMPS are hindered by their weak activity, and imperfect specificity as well as lack of knowledge to understand their structure-activity relationships. To further investigate the effects of different parameters on the biological activities of STAMPs, a peptide sequence, WKKIWKDPGIKKWIK, was truncated, extended, and provided with an increased charge and altered amphipathicity. In addition, a novel template modification method was introduced, in which a phage-displayed peptide that recognized and bound to E. coli cells was attached at the end of the sequence. Compared with the traditional template modification method, peptide 11, which contained a phage-displayed peptide at the C-terminus, exhibited superior narrow-spectrum antibacterial activity against E. coli compared to that of parental peptide 2, and the activity and specificity of 11 were increased by 5.0 and 2.4 times, respectively. Additionally, 11 showed low cell toxicity and relatively desirable salt, serum, acid and alkaline stability. In this study, 11 specifically killed E. coli by causing cytoplasmic membrane rupture and cytosol leakage. In summary, these findings are useful for improving the activity and specificity of STAMPs and show that peptide 11 is better able to combat the growing threat of E. coli infections.