[發明專利]基于聚焦聲表面波調控的液滴融合微流控裝置進行的液滴融合微流控方法

在審

• 申請號: 202310070024.3
• 申請日: 2021-12-03
• 公開（公告）號: CN116273218A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 金少搏;韋學勇;葉國永;王通;劉旭玲;王鵬鵬;曹娜
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 北京哌智科創知識產權代理事務所(普通合伙) 11745
• 代理人: 張元媛

本發明公開一種基于聚焦聲表面波調控的液滴融合微流控裝置進行的液滴融合微流控方法，該裝置包括叉指換能器，叉指換能器上設置有兩個聚焦式弧形電極，在叉指換能器上部鍵合有微流道系統，聚焦式弧形電極與微流道系統配合，微流道系統裝有第一收集出口接頭、第一分散相入口接頭、連續相入口接頭、第二分散相入口接頭、第二收集出口接頭。本發明通過叉指換能器產生的聚焦聲表面波和液滴微流道結構，在微流道中柔性的實現對不同大小液滴融合控制；采用對稱結構，增強微流控器件耐用性和可重復性；不僅適用于微液滴之間融合操控，還適用于微氣泡之間、微液滴與微氣泡之間融合操控；聲表面波具有非接觸，良好的生物兼容性，滿足包括生化醫療等領域中液滴融合技術的需要。

技術領域

本發明屬于微流控技術領域，特別涉及一種基于聚焦聲表面波調控的液滴融合微流控裝置及方法。

背景技術

借助于微流控芯片技術的不斷發展，作為微流控技術領域的重要組成部分，液滴微流控技術從無到有，發展迅速。液滴微流控旨在通過不相容的多相流體構造離散的微液滴，微液滴相互獨立的性質可保證生化反應在像隔室一樣的微液體環境中進行，因此液滴微流控技術也被稱為“數字微流體技術”，可實現數字化、可編程化，為解決生化醫療方面極具挑戰的研究問題提供了平臺。鑒于微液滴技術消耗試劑少，均勻性好，具有較高的比表面積，可獨立控制的優點，微液滴已成為生物、化學、醫療、材料制備應用中的重要實驗平臺。

微液滴在生成之后，可以作為封閉的生物環境模擬平臺，進行PCR微反應、單細胞蛋白質分析、單細胞基因分析、單細胞培養、化學微反應等方面的研究。復雜的生化研究往往涉及液滴樣品的封裝、混合、反應和測量等一系列復雜的處理過程，液滴分選、分裂、融合、捕獲、釋放等精準液滴操控技術將使這些復雜的處理過程變得更加便捷、簡單，其中液滴融合是液滴基生化混合和反應的最關鍵技術。

為了實現微液滴的精準融合，國內外科研人員提出了多種微液滴融合方法。目前，已有的微液滴融合方法主要可分為以下幾類：1）依靠對微流控芯片中流道結構形狀的設計，通過改變相鄰液滴的運動速度，實現了相鄰液滴的融合（詳見Xize?Niu,?ShellyGulati,?Joshua?B.?Edel,?et?al.?Pillar-induced?droplet?merging?in?microfluidiccircuits[J].?Lab?Chip,?2008,?8,?1837-1841.?Sanghyun?Lee,?Hojin?Kim,?Dong-JoonWon,?et?al.?Pillar-induced?droplet?merging?in?microfluidic?circuits[J].Microfluid?Nanofluid,?2016,?20:1.）。2）借助外加磁場，通過磁力誘導磁性液滴實現了相鄰液滴的融合（詳見V.?B.?Varma1,?A.?Ray,?Z.?M.?Wang,?et?al.?Droplet?Mergingon?a?Lab-on-a-Chip?Platform?by?Uniform?Magnetic?Fields[J].?ScientificReports,?2016,?6:?37671）。3）借助外加電場，采用交流電場促使相鄰液滴發生了融合（詳見Adrian?J.?T.?Teo,?Say?Hwa?Tan，et?al.?On-Demand?Droplet?Merging?with?an?ACElectric?Field?for?Multiple-Volume?Droplet?Generation[J].?Anal.?Chem,?2020,92,?1147-1153）。

但在以上微液滴的融合方法中，僅依靠流道結構的方法需要嚴格的流道設計參數才能滿足液滴融合的需要，且適用液滴融合的粒徑范圍有限，靈活性較差；依靠磁性實現液滴融合僅適用于磁性液滴，適用范圍有限；依靠電場的液滴融合方式雖然簡單，但置于流道中的電極在產生電場作用液滴的同時，也會對生物樣本產生不可避免損傷，甚至使樣本失活，不能廣泛適用于生物醫學微流控技術的需要。

發明內容