[发明专利]一种微溶液存储器和多相异性微颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水凝胶微溶液存储器和多相异性微颗粒的制备方法，具体提供一种基于微流控芯片双乳相液滴技术制备微溶液存储器和多相异性微颗粒的方法。

背景技术

微溶液存储器是一种能够存储极少量溶液的微型存储器，其特征尺寸为几微米至几百微米，存储的溶液容量范围可以为几皮升至几微升；多相异性微颗粒是同时具备两种或者多种不同相态的微颗粒，其可以同时为两个不同的固态相，也可以为不同的固态相和液态相的杂合颗粒。由于多种水凝胶类聚合物具有生物相容性好以及制备简单等优点，因此可以用来制备微溶液存储器和多相异性微颗粒。

常规可以用来合成微颗粒状水凝胶聚合物的方法主要有溶剂乳相聚合法和非溶剂乳化聚合法。常规方法可以简单合成多分散的水凝胶微颗粒，但是微颗粒粒径不均一，难以实现单分散特性，而且无法形成稳定单分散的双相或者多相微颗粒。

微流控微液滴技术是基于微流控芯片上的微液滴形成及操控技术，由于其微流控芯片制作简单，尺寸灵活可控，操作容易且能形成稳定均一的微液滴等特点，因此，微流控微液滴技术近年来已被越多越多的应用于制备水凝胶类微颗粒的研究；同时，由于在微流控芯片上可以形成稳定单分散的双乳相及多乳相的微液滴，因此通过将形成的微液滴聚合固化可形成包裹有微溶液的水凝胶微存储器和多相异性微颗粒。

 

发明内容

本发明的目的在于提供一种微溶液存储器和多相异性微颗粒的制备方法，通过微液滴技术首先在微流控芯片的微通道中形成油包水包油（o/w/o）的双乳相微液滴，然后微液滴在紫外光照引发作用下聚合为包裹有油核内含物的微溶液存储器，将微溶液存储器置于水中，其内含物可迅速释放；若将合成的微溶液存储器置于干燥条件下，其油核内含物缓慢脱形成多相异性的微颗粒。该方法制备微溶液存储器易调控，且释放简单快速；制备多相异性微颗粒简单可调，通过灵活调节流体流速大小和不同的油核相，可形成多种不同种类的多相异性微颗粒。

本发明具体提供了一种微溶液存储器和多相异性微颗粒的制备方法，其特征在于：采用基于微流控芯片上的双乳相微液滴技术制备微溶液存储器，其中微流控芯片共由上下两层组成，上层为微流体控制芯片，材料为透明质聚合物，下层为用于封接的基片，上下两层通过不可逆封接形成完整的微流控芯片；

所述微流体控制芯片由分散油核相微通道、水相微通道、连续油相微通道、单相微液滴形成通道、双乳相微液滴形成通道、聚合通道和收集池组成，其中，分散油核相微通道与水相微通道直接相连构成单相液滴形成通道，连续油相微通道与单相液滴形成通道相连构成双乳相微液滴形成通道，并与收集池通过聚合通道连通在一起；

微溶液存储器制备方法：使水相溶液进入水相微通道中，分散油核相进入分散油核相微通道中，连续油相进入连续油相微通道中，在单相液滴形成通道处形成水包油单相液滴，形成的单相微液滴继续流动，在双相微液滴形成通道处形成油包水包油双乳相微液滴，双乳相微液滴在流经聚合通道时，在紫外光源的辐照下聚合成为含有油核内含物的水凝胶微溶液存储器，最后，形成的微溶液存储器在收集池处被收集储存；

多相异性微颗粒制备方法：将微溶液存储器置于常温大气下缓慢干燥或置于加热装置中快速干燥，使油核脱出以形成多相异性微颗粒。

其中所用的水相聚合物单体材料为丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺或其共聚单体中的一种，其浓度大小为5~30%。所采用的分散油核相为烃类混合物或者其它与水不能互溶的油类化合物中的一种或者多种。分散油核相为矿物油、十六烷或葵花油。所用连续油相为常规含氟的油类化合物（如FC-40，FC-77等）或者其他同时不与水相和分散油核相互溶的化合物及混合物。

本发明提供的微溶液存储器和多相异性微颗粒的制备方法，其特征在于：在所述微流控芯片上液体的流速范围分别为：油核相0.01~0.5μL/min，水相0.1~1μL/min，连续油相0.5~5μL/min。

本发明提供的微溶液存储器和多相异性微颗粒的制备方法，其特征在于：所述上层微流控芯片的材料为PDMS、PMMA或PC，下层封接基片为玻璃、PDMS、PMMA、PC或硅片。上层微流控芯片与下层用于封接的基片之间采用的不可逆封接方式为等离子封接或者胶涂覆封接。

所述微流体控制芯片中，两个分散油核相微通道1与水相微通道2直接相连构成单相液滴形成通道4，连续油相微通道3与单相液滴形成通道4相连构成双乳相微液滴形成通道5，并与收集池8通过聚合通道6连通在一起，在聚合通道6上方设有紫外光源7。