[發明專利]一種氣動閥輔助的雙水相液滴芯片

在審

• 申請號: 201710946470.0
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN109647546A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 秦建華;劉海濤;魏文博
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 鄭虹

本發明提供了一種氣動閥輔助的雙水相液滴芯片。該芯片主要由連續相入口(1)，氣體入口(2)，分散相入口(3)和液滴出口(4)，分散相通道(5)，氣體通道(6)，連續相通道(7)和主通道(8)和泵閥(9)組成。該芯片在傳統的“十字”型和“T”型液滴微流控芯片的分散相通道左右兩側集成了由電磁閥控制的氣動閥，從而用界面張力很小的雙水相體系制備出穩定均一的液滴。本發明可以有效促進并控制雙水相液滴的生成。通過調節兩相流速、泵閥開關周期等得到穩定均一的雙水相液滴。該芯片有望在蛋白質分離、細胞分區化培養、DNA萃取等生物學應用中發揮作用。

技術領域

本發明屬于微流控技術、材料化學、生物化學等領域，尤其涉及一種氣動閥輔助的雙水相液滴芯片。

背景技術

微流控芯片具有體積小、集成度高、樣品用量少等優勢，目前已經在化學、生物學、藥學、物理學等領域得到了應用。微流控芯片是其中一個重要分支，它可以直接利用流體間不相容性質來獲得單分散液滴，并對其進行分選、分裂、捕獲、融合等操控。所獲得的液滴可以在微小的體積內高效完成物質交換、化學反應等。因此，該類芯片已經在小分子檢測、單細胞分析、藥物傳輸、微顆粒合成、組織工程等領域得到了廣泛的應用。

然而，利用傳統液滴芯片制備的基本都是雙乳相液滴，其中會涉及到對有機相和各類離子或非離子表面活性劑的使用，且這些物質在體系中很難完全去除，這就使得該類芯片在生物醫學領域中的應用受到了局限。近年來，與傳統油水雙相體系不同的雙水相體系被引入到微流控液滴領域，并得到了初步的發展。顧名思義，雙水相體系中不存在有機相，其相分離的原理是，當兩種不同性質的高分子溶質在水溶液中的濃度超過一定閾值后，兩相水溶液的物理化學性質也會隨之發生改變，從而產生自發的相分離。雙水相體系原本是用于生物質的萃取，因此具有很好的生物相容性。但是雙水相體系也存在著明顯得弊端：兩個水相間的表面能要遠小于油水體系，這就使得利用傳統液滴芯片產生雙水相液滴，尤其是可控產生雙水相液滴成為了巨大的挑戰；這也限制了微流控芯片在該領域中的應用。本發明提供了一種氣動閥輔助的液滴微流控芯片，該芯片可以用于制備穩定均一的雙水相液滴。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于常規軟光刻方法，集成了氣動閥的用于可控產生均一雙水相液滴的微流控芯片。

本發明一種氣動閥輔助的雙水相液滴芯片，該芯片主要由連續相入口，氣體入口，分散相入口，液滴出口，分散相通道，氣體通道，連續相通道，主通道和泵閥組成；

連續相入口、分散相入口分別通過連續相通道、分散相通道與主通道連接，分散相通道與連續相通道匯聚到主通道處形成“十字”交叉口；泵閥的位置在“十字”交叉口上游的分散相通道兩側，氣體入口經氣體通道到達氣動泵閥，其中的氣體驅動泵閥側壁發生彈性形變。

本發明所述的芯片基于傳統的“十字”型或“T”型微流控液滴芯片，在液滴形成交叉口上游的分散相通道兩側集成氣動泵閥，通過泵閥充氣與靜息兩種狀態周期性擠壓分散相通道，從而使分散相間斷性地進入連續相中，穩定可控地形成雙水相液滴，芯片結構如圖1,2所示。

所述芯片主通道寬度為100-300μm，長1-2cm。泵閥與分散相通道間距40-60μm，泵閥間的分散相通道寬40-60μm，芯片各部分通道高度均為100-300μm。

所述芯片利用常規軟光刻的方法而成的PDMS芯片。

本發明可以有效促進并控制雙水相液滴的生成。通過調節兩相流速、泵閥開關周期等得到穩定均一的雙水相液滴。該芯片有望在蛋白質分離、細胞分區化培養、DNA萃取等生物學應用中發揮作用。

附圖說明

圖1是“十字”型單通道雙水相液滴芯片示意圖，其中：a芯片結構示意圖；b泵閥結構開關狀態示意圖。

圖2是“T”型單通道雙水相液滴芯片示意圖，其中：a芯片結構示意圖；b泵閥結構開關狀態示意圖。