[發明專利]一種制備微顆粒的方法

有效

• 申請號: 202210030296.6
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN114345261B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 沈峰;屈海軍;俞夢超
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B01J19/06
• 分類號: B01J19/06;B01J19/12;B01L3/00
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發明公開了一種用于制備微顆粒的方法，其包括：向由微流控芯片的上子芯片的表面上的微孔與其下子芯片的表面上的微孔相互重疊而形成的流體通道注入用于制備所述微顆粒的物質的溶液；將所述上子芯片相對于所述下子芯片移動，使得所述上子芯片的表面上的微孔不再與所述下子芯片的表面上的微孔相互重疊；將所述上子芯片和/或所述下子芯片的表面上的微孔中的溶液從液態轉化為非液態，形成所述微顆粒。也公開了用于制備至少包括兩層的微顆粒的方法以及通過生物或化學反應制備微顆粒的方法。這些方法具有操作和控制相對簡單、可制備多種形狀和尺寸微顆粒、可制備多層微顆粒、可適用于多種原材料等優點。

技術領域

本發明涉及生物、化學、醫學分析等領域，更具體地，涉及利用微流控芯片制備微顆粒的方法。

背景技術

微顆粒(micro-particle)在生物、醫學、工程等方面都有非常廣泛的潛在應用，例如光學材料、MEMS、生物材料和自組裝等。可控地制備不同大小和形狀的微顆粒有著重要的科研和應用意義。現在的合成微顆粒的主要方法有批量生產(batch process)或者使用微流控方法，但他們在材料、形狀及復合顆粒等方面都存在這很大的局限。

傳統的單分散法(mono dispersion)使用于制備單一大小的球狀微顆粒，并且已經可以用于進行工業化的大規模制備。但這種方法并不適用于制備非球形(例如方形，柱形，三角形，橢圓形等)的微顆粒。近年來，作為一種新的嘗試，研究人員已開始將微流控(microfluidic)方法用于制備各種微顆粒。微流控指的是通過微流體管道、微孔及微腔室等對微體積的流體(例如微升μL、納升nL、皮升pL以至于亞皮升)進行操作的一種技術。它可以通過控制芯片的表面性質、流體性質、外界環境(如壓力、溫度、濕度及光線等)達到對微流體的處理。

將微流控芯片用于制備微顆粒的方法主要分為以下幾種(綜述文章Micromachines 2017,8,255)：1)其一，將所需要固化制作微顆粒的液體材料和與其不相混溶的有機相注射到微流控芯片的流體通道(例如T型通道或者液滴生成的十字形通道(flowfocusing)通道中)。制作微顆粒的液體可以被有機相隔斷產生所需要大小的液滴，再使用外部紫外光照射引發液滴內化學物質的光化學反應，從而固化成微顆粒(AngewandteChemie-International Edition,2010,49，87-90)；2)其二，將包含反應單體的液體注入到微流控芯片的流體通道中，將有設計形狀的掩模放置在流體通道的底端，從底端使用紫外光進行照射。紫外光可以通過掩模上透明的部分，引發液態的單體的化學反應而固化成微顆粒(Nature Materials,2006,5,365-369)。然而，以上利用微流控芯片來制備微顆粒的方法仍然存在一些不足之處：1)較為復雜，一般均需要精密的流體控制及光學設備；2)難以用于制備不同大小及特定形狀的微顆粒；3)僅適用于利用光引發的反應來合成微顆粒，不適用于其他材料(例如水凝膠hydrogel等或其他生物化學材料)；4)不易實現多層的微顆粒合成。

有鑒于此，本領域的技術人員致力于開發一種新型的利用微流控芯片來制備微顆粒的方法，該方法可以利用多種材料，只要這些材料能夠在一定條件下實現從液態到非液態(例如固態或凝膠態)的變化。這個液態到非液態的變化可以是物理變化、化學變化，或其他的生物及化學反應引發的液態到非液態的轉化。理想地，其不需要采用精密復雜的設備和控制，能夠用于制備各種大小和形狀(包括特定形狀)的微顆粒，能夠用于水凝膠等材料，并能實現多層微顆粒的制備。

發明內容

為實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種用于制備微顆粒的方法，其包括：向由微流控芯片的上子芯片的表面上的微孔與其下子芯片的表面上的微孔相互重疊而形成的流體通道注入用于制備所述微顆粒的物質的溶液；將所述上子芯片相對于所述下子芯片移動，使得所述上子芯片的表面上的微孔不再與所述下子芯片的表面上的微孔相互重疊；將所述上子芯片和/或所述下子芯片的表面上的微孔中的溶液從液態轉化為非液態，形成所述微顆粒。

優選地，所述非液態包括固態和凝膠態。