[发明专利]一种基于液桥现象的不规则微凝胶制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微凝胶制备技术领域，具体涉及一种基于液桥现象的不规则微凝胶制备方法。

背景技术

目前，微凝胶已经广泛地应用于药物输送、组织工程、生物传感、生物条形码等领域。微凝胶的形状，作为一个重要参数可以显著地影响其功能。为了更好的模拟自然界中大量存在的不同形状的微结构重复单元，不规则微凝胶是一个理想的解决方案。事实上，人体本身就具有很多不规则的重复结构单元，如肝、肾、肺中都存在大量不规则重复单元，通过一定组合，实现了复杂的功能。与之类似，构建一个精确设计的微凝胶矩阵，对很多的生物应用有所助益。

目前，已经有许多方法用于非对称微凝胶制备，如拉伸法(Lele PP et al.2009)、模板法(Rolland JP et al.2005)、微流体(Dendukuri D et al.2005)和光掩模法(Du YN et al.2008)等。虽然这些方法可以部分实现高通量、形状的精确控制或操作简便易行，但仍然存在各自的局限性。例如，利用拉伸圆形颗粒可以得到非对称性的哑铃型或椭圆形微凝胶，但这种方法要求合成微凝胶的材料对温度敏感，使其便于达到玻璃化温度；利用模板法制备微凝胶时，将微凝胶和模板分离时很容易破坏微凝胶的结构，同时对模板的制备技术要求较高，并非所有实验室都可实现；利用微流体制备的微凝胶虽然形状可以得到较精确地控制，但是合成的微凝胶由于包裹在油中，这将限制其进一步用于生物应用；利用光掩模法，则要求微凝胶材料必须为光敏感型，通过紫外光实现交联，但是由于光本身的折射和散射，导致光掩模法合成的微凝胶厚度有限，且存在不可控性。因此，亟需发明一种生物应用前景良好的微凝胶的方法。

当液体存在于两个固体表面之间时，液体将形成液桥，连接两个固体表面。这个现象广泛存在于自然界中。比如，许多昆虫(如甲壳虫和绿头苍蝇)利用自己分泌的液体在自己的肢体和贴附表面间形成液桥，从而增强贴附力。这个现象目前还被用于工业领域。比如，印刷工业利用液桥转印油墨，包装工业利用这个现象来去胶。然而，液桥现象还未被用于微凝胶的制备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于液桥现象的不规则微凝胶制备方法，该方法具备成本低、制备方法简单、不受材料限制、制得的微凝胶尺寸可控、形貌可调等优点。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于液桥现象的不规则微凝胶制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将第一表面材料固定在升降机械平台的可升降端，将第二表面材料固定在升降机械平台的固定端；

步骤2：使用微量移液器吸取能够形成液桥的水凝胶前体溶液，滴加至固定在升降机械平台固定端的第二表面材料上，在第二表面材料上形成能够形成液桥的水凝胶前体液滴；

步骤3：调整升降机械平台，使第一表面材料靠近第二表面材料，直至第一表面材料与水凝胶前体液滴相接触，在第一、第二表面材料之间形成液桥，然后继续调整升降机械平台，使第一表面材料远离或靠近第二表面材料，直至液桥的形状为所需的不规则微凝胶形状；

步骤4：根据水凝胶前体液滴的种类和性质，采用相应的化学反应或物理手段使液桥中的水凝胶交联固定，得到所需形状的不规则微凝胶。

所述的第一表面材料和第二表面材料的亲/疏水性范围是从超亲水至超疏水。

所述的第一表面材料和第二表面材料的材质包括玻璃、金属、PMMA板、以及经超疏水试剂处理的玻璃。

所述的第一表面材料和第二表面材料均为任意形状，第一表面材料和第二表面材料的相对位置为平行或成0°～45°的夹角，第一表面材料和第二表面材料之间的距离为能够形成液桥的任意距离。

所述的水凝胶前体液滴的体积为0.05μl～2μl。

所述的水凝胶前体溶液为能够通过升降温、紫外光照射、或化学催化反应交联固化的水凝胶前体溶液。

所述的水凝胶前体溶液包括含有2-羟基-2甲基苯丙酮的PEG溶液，丙烯酰胺、甲叉双丙烯酰胺、过硫酸铵和N,N,N',N'-四甲基二乙胺的混合溶液，明胶溶液，以及含有细胞的PEG溶液。

在制备不规则微凝胶阵列时，用细胞打印机或排枪在第二表面材料上打印出水凝胶前体液滴阵列，然后调整升降机械平台，第一表面材料靠近第二表面材料并形成液桥，交联固化后，得到不规则微凝胶阵列。