[發(fā)明專利]基于光流控?zé)崦?xì)微流渦旋的液滴操控芯片及其操控方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010142481.5
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111307714B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邢曉波;黃建林;陳伊琳;羅芳婧;李瑤;水玲玲;楊劍鑫;周瑞雪;吳家隱;何浩培
• 申請（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/63;B01L3/00
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰

本發(fā)明公開了一種基于光流控?zé)崦?xì)微流渦旋的液滴操控芯片及其液滴操控的方法。液滴操控芯片包括：基底；微流通道，設(shè)置于所述基底中，用于容納兩種不相融合液體；光熱波導(dǎo)，可活動地設(shè)置于所述基底上，包括光信號輸入端和激發(fā)端，所述光信號輸入端用于接入光信號，所述激發(fā)端用于在所述微流通道內(nèi)的其中一種液體中激發(fā)形成雙極光流控?zé)崦?xì)微流渦旋。該微流控芯片結(jié)構(gòu)簡單，制作方法簡便易行，成本低廉，可用于融合、捕獲和釋放不混相載油中的皮微升液滴以及微米物體的選擇性包裹，液滴操控方法具有較高的便捷性和可行性，對外界條件要求低，樣品污染小，且具有很高的可調(diào)特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光流控技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，涉及一種光流控?zé)崦?xì)渦旋的液滴操控芯片及其液滴操控的方法。

背景技術(shù)

液滴生成和可控融合在生化反應(yīng)、藥物診斷和環(huán)境科學(xué)中越來越重要。微液滴具有單分散性高、體積小等特點，在化學(xué)檢測、生物醫(yī)學(xué)工程、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。液滴微流控技術(shù)作為一種新型的生化分析方法，具有試劑消耗少、傳輸效率高、反應(yīng)速度快等優(yōu)點，在藥物包封、單細(xì)胞監(jiān)測、疾病治療、生物成像、增強(qiáng)傳感等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。在此之前，重要的液滴操作技術(shù)已經(jīng)被開發(fā)出來，以實現(xiàn)各種操作，包括液滴生成、移動、融合、混合、粒子包裹。與介質(zhì)上的電潤濕(EWOD)技術(shù)和磁力操控技術(shù)不同，在微流控芯片中，液滴在連續(xù)相中的流體力學(xué)操控與液滴的pH值、離子濃度、電導(dǎo)率和介電常數(shù)無關(guān)；同時，還能避免樣品由于物理附著造成的污染。

Max等人提出了一種純水流動力方法，該方法實現(xiàn)了皮升液滴的高通量單細(xì)胞封裝，并實現(xiàn)液滴的自分選。然而，大多數(shù)用于液滴中單粒子包裹的被動技術(shù)是隨機(jī)進(jìn)行的，并由泊松統(tǒng)計量決定，因此不能保證確定性的粒子包裹。到目前為止，慣性渦旋已經(jīng)克服了泊松統(tǒng)計的固有局限性，在單個微流體裝置中對稀有粒子進(jìn)行了尺寸選擇性包裹和分離。綜上所述，通過純水流動力學(xué)方法或慣性渦旋進(jìn)行液滴操控具有制造簡單、穩(wěn)定性高、通量高等優(yōu)點。在此之前，在一個系統(tǒng)中基于微流體渦旋進(jìn)行液滴產(chǎn)生和低負(fù)載顆粒濃度下的選擇性包裹的研究報道甚少，因此，如何結(jié)合光力和水動力來實現(xiàn)液滴的尺寸選擇性操控，成為本領(lǐng)域中急需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

(一)本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：如何利用光流控?zé)崦?xì)微流渦旋對液滴進(jìn)行尺寸選擇性操控如液滴生成、融合和包裹。

(二)本發(fā)明所采用的技術(shù)方案

為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于光流控?zé)崦?xì)微流渦旋的液滴操控芯片，液滴操控芯片包括：

基底；

微流通道，設(shè)置于所述基底中，用于容納兩種不相融合液體；

光熱波導(dǎo)，可活動地設(shè)置于所述基底上，包括光信號輸入端和激發(fā)端，所述光信號輸入端用于接入光信號，所述激發(fā)端用于在所述微流通道內(nèi)的其中一種液體中激發(fā)形成雙極光流控?zé)崦?xì)微流渦旋。

優(yōu)選地，所述微流通道包括相連通的第一通道和第二通道；所述基底上設(shè)置有第一注入口和第一排出口，所述第一注入口連通所述第一通道且用于向所述第一通道注入液體，所述第一排出口連通所述第一通道且用于排出所述第一通道內(nèi)的液體。

優(yōu)選地，所述基底上設(shè)置有第二注入口和第二排出口，所述第二注入口連通所述第二通道且用于向所述第二通道注入液體，所述第二排出口連通所述第二通道且用于排出所述第二通道內(nèi)的液體。

優(yōu)選地，所述激發(fā)端包括錐形光纖和包覆于所述錐形光纖外的氧化石墨烯層。

本發(fā)明還公開了一種基于光流控?zé)崦?xì)微流渦旋的液滴操控芯片的操控方法，所述操控方法包括：

依序向所述微流通道中注入第一液體和第二液體，其中第一液體和第二液體互不相溶，且第一液體的密度大于第二液體的密度，所述第一液體含有顆粒；