[發明專利]用于單分散乳液制備的重力驅動微流體裝置及方法

有效

• 申請號: 201010503221.2
• 申請日: 2010-10-12
• 公開（公告）號: CN101982229A
• 公開（公告）日: 2011-03-02
• 發明（設計）人: 顧忠澤;唐寶成;趙遠錦;趙祥偉
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B01J13/00
• 分類號: B01J13/00;B01J19/00;B01L3/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明涉及的是一種可用于單分散乳液制備的重力驅動微流體裝置。基于微流控裝置，通過借助于不同高度的流體柱的恒定重力作用產生的恒定流速驅動微流控系統，利用連續相流體對分散相流體的剪切力、表面張力等作用，形成大小均勻的液滴，再通過固化干燥或者紫外照射聚合，形成符合生物分析以及蛋白質、基因、藥物篩選等載體要求的微球。

背景技術

隨著生物醫學技術的不斷發展，以微球為載體的液相流動芯片技術在生物分析以及蛋白質、基因、藥物篩選中得到了越來越多的運用。相對于其他形式的固相載體，微球具有顯著的優勢：第一，微球的比表面積大，能夠增加有效反應表面積與體積之比，因此可以使表面的化學反應在更小的體積內進行；第二，采用微球作為載體可以利用一些其他輔助手段如攪拌、液體沖刷等實現一種介于固-液反應和液-液反應之間的反應體系，從而加快體系的反應速度；第三，微球表面結合的分子在反應完成之后可以方便的從溶液中分離出來；第四，隨著微球表面功能化基團的改變，可以擴展微球的用途。

目前，多功能、高性能聚合物微球的制備一直是國內外研究的一個熱點，并且已經滲入到眾多相關學科的研究中。常用的聚合物微球制備方法有乳液聚合法、分散聚合法、種子聚合法、懸浮聚合法和微懸浮聚合法等，但是這種方法制備的微球粒徑在納米和亞微米范圍，并且將某種顆粒包被在聚合物中的難度很大。而制備幾百個微米到幾個毫米粒徑聚合物微球的方法有噴霧干燥法和模板法等，但是都存在粒徑不均勻以及制作設備要求高，制作成本高等問題。微流控技術是指采用微細加工技術，在一塊幾平方厘米的芯片上制作出微通道網絡結構，把實驗室大型設備集成在盡可能小的操作平臺上，用以完成不同的實驗過程，并能對產物進行分析的技術。它不僅使試劑的消耗降低，而且使實驗速度提高，費用降低，充分體現了當今實驗室設備微型化、集成化和便攜化的發展趨勢。因此，開發基于重力驅動的微流控裝置將降低實驗成本，簡化實驗步驟，縮小實驗設備，精確控制結果，實現微球的大規模和連續制備。

發明內容

技術問題：本發明的目的是設計制造一種用于單分散乳液制備的重力驅動微流體裝置及方法，該裝置結構簡單，設計制造成本低廉，操作方便，能夠更精確的控制乳液滴的大小，制備的乳液滴聚合良好的單分散性，可以實現乳液滴的大規模制備和連續制備，可重復性好。

技術方案：本發明的用于單分散乳液制備的重力驅動微流體裝置主要包括以下部分：

微流控裝置支撐部件：分散相支撐柱和連續相支撐柱分部固在支撐底板上，分散相固定夾固定在分散相支撐柱上，連續相固定夾固定在連續相支撐柱上；分散相支撐柱和連續相支撐柱上分別設有高度自動升降部件的分散相高度控制馬達和連續相高度控制馬達，馬達控制器控制馬達的轉動分別調節微流體裝置的高度；

恒定進樣部件：分散相進樣外柱固定在分散相固定夾上，分散相進樣內柱位于分散相進樣外柱內，其高度低于分散相進樣外柱的高度，分散相進樣通道出口接分散相進樣內柱的底部，分散相溢出口接分散相進樣外柱的底部；

連續相進樣外柱固定在連續相固定夾上，連續相進樣內柱位于連續相進樣外柱內，其高度低于連續相進樣外柱的高度，連續相進樣通道出口接連續相進樣內柱的底部，連續相溢出口接連續相進樣外柱的底部；

流體管道和微流控通道部件：分散相微流體管道的上端接分散相進樣通道出口，下端接一個T形微流控或協流式微流控通道的分散相入口；連續相微流體管道的上端接連續相進樣通道出口，下端接一個T形微流控或協流式微流控通道的連續相入口；T形微流控或協流式微流控通道的出口接微流體流出管道；

連續加樣部件：分散相儲液樣品池的進端接分散相溢出口，出樣端接分散相蠕動加樣泵，分散相蠕動加樣泵的出樣端位于分散相連續加樣池的上部，分散相連續加樣池的下部接分散相進樣內柱；

連續相儲液樣品池的進樣端接連續相溢出口，出樣端接連續相蠕動加樣泵，連續相蠕動加樣泵的出樣端位于連續相連續加樣池的上部，連續相連續加樣池25的下部接連續相進樣內柱；

用于單分散乳液制備的重力驅動微流體裝置的重力驅動微流體的方法為：所述的微流控裝置的驅動力源于流體柱流體重力，重力驅動流體產生恒定速度，作為微流控裝置的驅動速度；通過控制流體柱的高度，產生的不同的恒定速度驅動微流控裝置，使乳液或前聚體溶液在流動相中剪切形成不同大小的單分散液滴；通過控制連續加樣部件，實現微流控裝置的連續進樣，實現單分散液滴的大規模和連續制備；