[發明專利]一種基于親水纖維絲誘導的微液滴融合方法

有效

• 申請號: 201410167135.7
• 申請日: 2014-04-24
• 公開（公告）號: CN105013544B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發明（設計）人: 李春宇;馬波;徐健
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;B01F3/08
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅;李穎

技術領域

本發明涉及微流控技術,具體的說是一種基于親水纖維絲誘導的微液滴融合方法。

背景技術

微液滴是利用水、油兩相不混溶的特性，在流動剪切力與表面張力的相互作用下形成的。利用微流控技術可以在芯片上高通量地、可控地產生高度單分散的微液滴。微液滴作為一個獨立的反應器，其具有體積小(皮升至納升級)，較低的擴散和樣品間的交叉污染的風險,以及包涵物快速混合的特點。目前，微液滴技術已經被廣泛應用于新材料合成、細胞培養及篩選、蛋白質結晶，生物標記物的檢測等領域。

對于化學和生物反應體系，反應試劑的添加量和添加順序直接關系到反應的成敗。由于水油界面阻止了外源試劑的引入，不同于開放式的試管或孔板反應器，微液滴反應器是相對封閉的。所以對于微液滴的反應體系，目前主要采用液滴融合的方法實現試劑的添加。液滴融合方法依據是否需要外部能源可以分為兩種：主動模式和被動模式。基于主動模式的液滴融合主要依靠電、光、熱、和磁等外部能源,其優勢在于可以實現選擇性的融合。但是外加能量增加了液滴活性內含物如細胞、蛋白分子等的損害風險。基于被動模式的液滴融合不需要外部供能，主要借助特殊的微通道結構或通道表面性質。例如，流體誘導的融合方法是利用局部擴張的微通道造成的流體變化觸發液滴的融合。但是這類方法中，通常不使用表面活性劑。然而，表面活性劑在維持液滴的穩定性上具有重要的作用，它的缺乏將會導致液滴的穩定性下降直接影響后續的液滴操控如分選，捕獲，孵育等。表面誘導的融合方法是在微通道的局部用光聚合修飾親水性的涂層，當液滴流經親水涂層時被捕獲并融合。

發明內容

本發明目的在于提供一種基于親水纖維絲誘導的微液滴融合方法。

為實現上述目的本發明采用的技術方案為：

一種基于親水纖維絲誘導的微液滴融合方法，親水纖維絲被嵌入芯片的微通道內，表面活性劑摻加入油相中，在芯片兩翼的微液滴在流經親水纖維絲時接觸親水纖維絲的部分會發生延展和形變，使微液滴水油界面的不穩定，從而觸發微液滴的融合。

所述芯片為T型結構，其中親水纖維絲嵌在T型結構的匯聚口處。所述在芯片兩翼的微液滴是芯片上產生；或是預先形成的微液滴之后添加到芯片上。

進一步的說，親水纖維絲被嵌入T型結構芯片的匯聚口處的微通道內，表面活性劑摻加入油相中。在芯片兩翼微液滴在流經親水纖維絲時接觸親水纖維絲的部分會發生延展和形變，使微液滴水油界面的不穩定，從而觸發微液滴的融合。

其中，油相與水相流體的驅動是由外接注射泵或通過真空負壓的方式提供。

所述油相流速為0.1-1μL/min，水相流速為0.1-1μL/min。

所述油相為礦物油、大豆油或十六烷。

所述親水纖維絲的材質為玻璃、多聚物、硅或金屬，且直徑為5-50μm。

所述多聚物為聚乙烯、聚丙烯。所述金屬為銅、鐵、鋁。

所述表面活性劑為山梨醇酐單油酸酯(Span80)或鯨蠟基聚乙二醇。

本發明所具有的優點：本發明提出了一種基于親水纖維絲誘導的微液滴融合的新方法。該方法是采用的被動融合模式，在融合過程中不需要借助任何外部能源如電、光、熱、和磁等。親水纖維絲可以通過嵌合的方式集成在微流控芯片中，避免了復雜的制作過程。利用該方法可以高效的實現表面活性劑穩定的微液滴的融合，融合效率可以達到100％。該被動式的微液滴融合方法具有簡單、高效的特點顯示了其在現場即時分析中巨大的應用潛力。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的用于實現基于親水纖維絲誘導微液滴融合的微流控芯片設計圖。圖中：1油相溶液入口；2水相溶液入口；4親水性纖維絲

圖2為本發明實施例提供的基于親水纖維絲誘導微液滴融合結果圖。

具體實施方式

下面的實施例將對本發明予以進一步的說明，但并不因此而限制本發明。

實施例

在微流控芯片上實現基于親水纖維絲誘導的微液滴融合。具體的方法如下：微流控芯片的制作是先利用光蝕刻技術制作SU-8模板，然后將聚二甲基硅氧烷澆注于模板上，80℃烘箱聚合2小時，將印記有微結構的多聚物從模具上剝離。然后將親水玻璃絲嵌入微通道中，與平板聚二甲基硅氧烷基片用氧等離子體處理封接在一起。將封接的芯片置于80℃烘箱中過夜，使聚二甲基硅氧烷恢復其疏水性。