微流控液滴软模板制备二氧化钛中空微球

应用微流控液滴技术合成功能材料已发展成为一个新兴领域。本文以夹流结构微流控芯片产生的微液滴作为软模板,以液滴模板界面处发生的水解反应生成二氧化钛球壳,并经后续脱核处理,制备二氧化钛中空微球。采用激光诱导荧光成像、扫描电镜等手段对微球形貌结构进行了分析表征。结果表明,通过控制微流控芯片液滴合成条件,可以得到壁厚约2 μm的二氧化钛中空微球。这种以微流控液滴为模板的合成方法简单灵活,若与其他材料改性方法相结合,有望实现对更多元、更复杂功能微球材料的制备,并进一步拓宽其在光电和催化剂材料领域的应用。     

微流控液滴技术及其应用的研究进展

微液滴具有体积小、比表面积大,速度快、通量高,大小均匀、体系封闭,内部稳定等特性,在药物控释、病毒检测、颗粒材料合成、催化剂等领域中均有重要应用.微流控技术的发展为微液滴生成中实现尺寸规格、结构形貌和功能特性等的可控设计和精确操控提供了全新平台.本文概述了微流控液滴技术的基本原理、液滴生成方式及其基本操控,比较分析了微液滴的传统制备法与微流控合成法的异同,介绍了近年来微流控液滴技术在功能材料合成、生物医学和食品加工等领域中的研究新进展,探讨并展望了微流控液滴技术的潜在价值和未来发展方向.     

微液滴微流控芯片:微液滴的形成、操纵和应用

微流控芯片中形成的微液滴粒径均一、可控,与传统的连续流体系相比,具有能实现试剂的快速混合、通量更高等优点.本文介绍了微流控芯片中由微通道控制的微液滴的形成、分裂、合并、混合、分选和捕获等微液滴操纵技术,以及微液滴技术在纳米粒子、聚合物微粒的合成、纳米粒子自组装、蛋白质结晶研究和DNA、细胞分析等领域的研究进展.     

通过调控表面活性剂的HLB值制备具有拓扑结构的磁性聚合物微球

具有不同形貌的聚合物微球在生物和材料等领域应用广泛。目前,越来越多的研究选择以微流控技术为平台来制备聚合物微球。在这里,本文介绍了一种基于微流控技术,通过调节表面活性剂的HLB值从而制备具有拓扑结构磁性聚合物微球的方法。结果表明,不同表面活性剂的HLB值能够调控液滴的演变行为和目标微球的形貌特征。同时,该方法具备一定的普适性。这可作为制备聚合物微球的有效补充工具。     

微流控可控分步组装制备透明质酸/聚乙烯亚胺/DNA纳米复合物

阳离子聚合物/DNA形成的复合物纳米颗粒呈正电性,因此表面必须遮盖一层电中性或负电性的聚合物才能在体内应用,但如何控制遮蔽层在复合物纳米颗粒上组装,形成结构可控、尺寸均一的基因输送系统是关键.本文以基因输送系统中常见的透明质酸(HA)/聚乙烯亚胺(PEI)/DNA系统为例,探索了利用微流控芯片进行可控分步的层层自组装,制备尺寸大小均一、表面电势为负的HA/PEI/DNA纳米复合物的方法.将PEI与DNA通过第一个微流控芯片自组装得到PEI/DNA纳米复合物,该复合物颗粒在第二个微流控芯片内与HA再次组装得到HA/PEI/DNA纳米复合物.考察了微流控芯片管道的尺寸、溶液流速及流速比R、PEI与DNA氮磷比(N:P)、HA与DNA质量比(HA:DNA)等参数与所形成的纳米复合物的尺寸、均一性及表面电势的关系,并与涡旋振荡法制备的复合物进行比较.结果表明,传统的涡旋振荡法制备的HA/PEI/DNA纳米复合物尺寸偏大(340～490 nm)、均一度低(PDI,0.506～0.863);而用微流控法制备的复合物尺寸较小(190 nm)、分布更为均一(PDI=0.316).     

基于微流体脉冲驱动控制技术的电化学微流控芯片制备方法

基于微流体脉冲驱动控制技术搭建了电化学微流控芯片的制备系统.首先将纳米银墨水和甘油溶液分别微喷射到玻璃基底表面形成微电极图形和微流道液体阳模图形;然后分别进行烧结和聚二甲基硅氧烷(PDMS)模塑工艺制得微电极和微流道;最后将微电极和微流道键合形成电化学微流控芯片.研究了系统参量对液滴产生的影响以及液滴直径和重叠率对液滴成线的影响,制得的微电极最小线宽为45 μm、厚度为2.2 μm、电阻率为5.2 μΩ·cm,制得的微流道最小线宽为35 μm,流道表面光滑.采用制得的电化学微流控芯片进行了葡萄糖浓度的电化学流动检测.结果表明,葡萄糖溶液的浓度与响应电流具有较高的线性关系,可对一定浓度范围内的葡萄糖溶液进行定量检测.基于微流体脉冲驱动控制技术的电化学微流控芯片制备方法具有微喷射精度高、重复性好,制备系统结构简单、成本低廉等优点,可用于生化分析、生物传感器等领域的芯片制备.     

基于液滴技术的微流控芯片实验室

液滴微流控系统是微流控芯片领域的一个新的分支,由于其诸多独特的优势而得到了广泛的研究和报道。本文对液滴的制备和相关的操控技术,包括液滴的分裂、融合、混合、分选、存储和编码等进行了介绍,对液滴技术近年来在化学与生物化学分析等领域中的应用进行了综述,并展望了液滴微流控技术的发展前景。     

胶体晶体微球及其生物医学应用

光子晶体(PhCs)是由单分散纳米粒子周期性排列形成的材料,具有光子禁带,频率落在光子禁带内的光被禁止传播,这个特性激起了研究者对其制备和应用的研究热情。然而,一般的光子晶体材料都具有角度有偏性质,限制了其在宽视角光学材料和设备上的应用。近几年有一系列围绕球形胶体光子晶体材料的研究成果问世,由于球形的对称性,球形胶体晶体的衍射峰不会随着光的入射角变化而发生变化,从而拓宽了胶体晶体的应用范围。随着微流控技术被用于制备液滴模板,球形胶体晶体的制备取得了巨大的进步。微流控技术不仅保证了液滴模板的单分散性,还增加了胶体晶体微球的结构与功能的多样性。胶体晶体微球这些特有的性质,可以很好地将光子晶体材料与编码、非标记检测、细胞培养以及载药等生物医学领域连接起来,为其应用提供了广阔的前景。本文总结了球形光子晶体的研究进展,包括球形光子晶体的设计、制备及其生物医学应用,最后,对球形光子晶体未来的发展方向作了展望。     

液滴微流控系统在数字聚合酶链式反应中的应用研究进展

数字聚合酶链式反应( PCR)技术近年来发展迅速。与以实时荧光定量PCR为代表的传统PCR技术相比,数字PCR技术显著提高了定量分析的精确度和灵敏度。数字PCR的快速发展与近年来微流控技术在数字PCR技术中的广泛应用有着密切的联系。早期的研究和商业化产品使用的是大规模集成流路微流控芯片,加工过程复杂且价格高昂。近年来,液滴微流控芯片被应用到数字PCR技术中,它可以在短时间内产生102~107个微液滴,每一个微液滴都是最多只含有一个目的基因片段的PCR反应器。 PCR扩增后,通过对单个微液滴的观察计数,就可以获得绝对定量的分析数据。本文综述了不同种类的液滴微流控系统在数字PCR技术中的应用,以及液滴数字PCR微流控芯片在生物、医药、环境等领域的应用。     

高强度聚乙烯醇水凝胶微球的制备

以三氯甲烷/丙酮为凝固液, 用高压静电技术制备了高强度、物理交联的聚乙烯醇(PVA)水凝胶微球. 研究了凝固液组成、PVA溶液浓度、温度和湿度、电场强度、进样速度及微球冷冻次数等对PVA微球的形貌、粒径和强度的影响. 结果表明, 采用常压水蒸气控制PVA溶液温度与湿度的高压静电技术, 可克服高浓度PVA溶液在强电场下出现微丝现象, 形成的水凝胶微球具有强度高、粒径在一定范围内可控的特点.     

流动聚焦型微流控体系中的液滴的图案化排列和转变模式

流体在微流通道中形成剪切流场（低雷诺数）．不同于宏观体系,由于剪切力和表面张力的竞争作用,产生的液滴在微尺度下的微流通道中形成特殊的排列现象---周期性类似“晶格”排列现象．设计了新型流动聚焦型微流控芯片,分析研究在微流体系中液滴周期性图案化排列和转变机理性,液滴排列模式受两方面因素影响：水油两相的流速比值和微通道尺寸．当微通道宽度为250或300 μm时,液滴形成单层分散,双层和单层挤压排列．当微通道宽度为350 μm 时,液滴会形成单层分散到三层排列到双层挤压最后到单层挤压排列．当出口通道宽度增加到400 μm时,甚至出现了液滴四层排列的现象．同时研究了各个液滴排列模式的“转变点”.     

基于微流控技术的蛋白质结晶及其筛选方法的研究进展简

微流控技术以其高通量、低消耗和集成化等优点成为蛋白质结晶微型化研究的重要手段. 本文综述了基于微流控技术的蛋白质结晶技术和方法,主要包括微泵微阀、液滴(Droplet)、滑动芯片(SlipChip)以及液滴实验室(DropLab)等技术. 此外,还针对当前膜蛋白在结构生物学研究中的重要地位,综述了应用于膜蛋白结晶的微流控技术的研究进展.     

基于微流控技术的蛋白质结晶及其筛选方法的研究进展

微流控技术以其高通量、 低消耗和集成化等优点成为蛋白质结晶微型化研究的重要手段. 本文综述了基于微流控技术的蛋白质结晶技术和方法, 主要包括微泵微阀、 液滴(Droplet)、 滑动芯片(SlipChip)以及液滴实验室(DropLab)等技术. 此外, 还针对当前膜蛋白在结构生物学研究中的重要地位, 综述了应用于膜蛋白结晶的微流控技术的研究进展.     

T型微通道装置制备单分散PLGA微球

利用微通道法乳化技术原理,研制了一个可拆卸T型玻璃微通道装置,以聚乙烯醇水溶液为连续相,聚(乳酸-co-羟基乙酸)(PLGA)的二氯甲烷溶液为分散相,制备了单分散的PLGA微球.考察了乳化剂用量、连续相和分散相流速以及PLGA浓度对形成的液滴平均粒径和变异系数(CV值)的影响.结果表明,增大乳化剂用量,提高连续相流速或降低分散相流速,制备得到的PLGA微球直径减小;分散相浓度在5～20 g/L之间变化时,其对微球直径的影响有限.PLGA微球表面光滑无孔,且内部是实心的.用本装置制备得到的PLGA微球,其粒径范围在30～200μm之间,CV值在15%以下,最低可至3%.该方法可使用挥发性有机溶剂作为分散相而且能避免微球制备时易堵塞等问题,可应用于药物缓控释领域中微米级单分散微球的制备.     

基于流动聚焦微流控芯片的液晶微滴制备及传感响应分析

针对限制液晶微滴生物传感响应性能的微滴尺寸不均一的问题,设计了流动聚焦微流控芯片结构,系统研究了单分散液晶微滴光学探针的制备方法及传感响应特性。以向列型液晶为分散相,十二烷基硫酸钠/聚乙烯醇混合液为连续相,通过控制流动聚焦时两相流速来调节影响液晶微滴生成的不同流动模式。测试并分析了两相流速、连续相粘度、孔口宽度等参数对液晶微滴尺寸的影响及其内在机制。利用不同尺寸的液晶微滴为传感探针,检测并分析了肝肠疾病的潜在标志物脱氧胆酸。结果表明,当液晶微滴尺寸从38μm增加到77μm时,脱氧胆酸的检出限从(383䥺SymbolqB@23.6)μmol/L降低到(140䥺SymbolqB@14.1)μmol/L。     

磁性PMMA微球的制备与表面修饰

开发了一种制备磁性高分子微球的喷流式悬浮聚合反应新方法. 在疏水性Fe₃O₄磁流体存在下, 以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为聚合单体, 二乙烯苯(DVB)为交联剂, 过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂, 聚乙烯醇(PVA)为稳定剂, 采用喷流式悬浮聚合法制备了磁性聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球, 并对制备的磁性微球进行了表面修饰. 采用振动样品磁强计(VSM)和扫描电子显微镜(SEM)检测了磁性微球的磁性能和形貌, 红外光谱检测了微球表面的活性功能基团. 结果表明磁性微球的比饱和磁化强度为16.8 emu/g, 表现为超顺磁性, 微球的尺寸为10 mm, 且大小比较均一.     

脂质体类药物载体的微流控制备

脂质体在药物输送、人造细胞等许多领域有着巨大的应用前景。作为药物载体,脂质体可以保护药物、提高药效、减小药物对机体的毒性、使药物具有靶向性,因此发展或改进脂质体制备方法有着重要的意义。然而,传统的脂质体制备存在耗时长、设备贵、制备条件易变、前后处理步骤多、粒径不均一以及难重复等问题,基于此,脂质体的微流控制备技术逐渐发展起来。研究表明微流控技术在脂质体制备方面有着独特的优势,包括精确地控制脂质体的大小和尺寸分布。本文综述了近年来基于微流控技术的几种脂质体制备方法的研究进展,并对比了几种方法制备的脂质体的性质;进一步分析和探讨了当前微流控技术制备脂质体存在的问题,并展望了其发展趋势和方向。     

聚合物微球的合成与应用进展(1)

本文综述了聚合物微(米)球和纳(米)球合成制备方法。重点评述了用悬浮聚合、乳液聚合、分散聚合、种子聚合和微流控聚合等方法合成制备聚合物微球的技术特点及存在的主要问题,并介绍了近年来的最新进展情况。     

量子点@SiO_2微球的水相合成及其在流式分析技术中的应用

通过表面配体交换将巯基硅烷包覆在量子点(QDs)表面,并与过量的硅烷共水解制备出包覆QDs的荧光硅球。该方法通过化学键合避免了QDs的泄露以及QDs荧光性质的改变,而且微球表面富集大量的巯基,为后续的反应提供活性位点。研究了反应时间、温度和搅拌速度对荧光微球形成的影响,优化条件得到了尺寸均一、单分散性的荧光微球。将荧光微球用于流式细胞分析检测,微球的数量和荧光强度能够满足流式分析检测的需要,适合制备成编码微球。     

液滴微流控技术在生物医学中的应用进展

液滴微流控是微流控芯片领域的一个重要分支,由于其诸多独特优势而得到了广泛的应用与研究.本文将概述液滴微流控的特点和基本原理,同时对近年来其在生物医学中的应用进行了简要综述,并展望了液滴微流控技术的发展前景.