[发明专利]基于附加流量实现双乳液滴非对称分裂的微流控芯片

说明书

本发明涉及一种基于附加流量实现双乳液滴非对称分裂的微流控芯片。本发明特征是利用主体固体结构跟PDMS底板键合固定，利用双乳液滴径向固定通道维持双乳液滴内核及外壳的同轴性，利用聚焦缩口将液滴喷射出，使其接触双乳液滴分裂岔口发生分裂。利用支路附加流量调节单侧支路流阻，实现双乳液滴的非对称分裂。本发明能够在不改变通道几何结构的情况下，利用单侧支路附加流量产生的非对称支路压力，使得双乳液滴在经过Y型微通道时发生非对称分裂。通过以上功能，可为胶囊型缓释药物提供尺寸大小可控的双乳液滴模板，提高缓释性药物的应用范围。

技术领域

本发明涉及一种基于附加流量实现双乳液滴非对称分裂的微流控芯片。本发明属于基于微流控芯片的液滴微流控技术领域。

背景技术

随着药物研制水平的不断发展，许多新型药物被研制出来以应对不同种类的疾病，但传统给药方法在释放过程中通常使患者体内的血药浓度在短时间内迅速上升并快速下降。在治疗过程中，血药浓度无论是超过患者的最高耐受剂量还是低于有效剂量，都无法得到有效的治疗效果，有时还会对患者产生不良的副作用。频繁的小剂量给药虽然可以一定程度上解决以上情况，但往往使患者难以接受，实施起来有很多困难。因此，能够缓慢释放药物成分的缓释性药物应运而生。

液滴微流控技术是近些年发展起来的一种研究微米尺度微液滴生成、操控及应用的新技术。该技术具有稳定、易操作和适用范围广等特点，目前已广泛应用于药物运输、疾病防护、细胞研究及功能材料制备等诸多领域，是目前国内外各相关学科的研究热点。该技术基于玻璃微毛细管装置可以生成单分散性良好的双乳液滴，这些液滴能够为后续利用化学聚合、紫外光固化等方式生成的微胶囊提供高质量的模板。在药物缓释领域，厚度决定了微胶囊壳层在患者体内的溶解速率，通过将多种壳厚的微胶囊注入患者体内，使得不同核壳尺寸的微胶囊在不同时间点实现分批释放，可以控制药物在患者体内以给定的速率缓慢释放，维持有效的血药浓度。

相关文献指出，双乳液滴的尺寸很大程度上依赖于毛细管生成装置的几何参数，由于毛细管生成装置制作工艺的难度和复杂性，使得精确生成不同核壳尺寸，特别是100微米以下的双乳液滴模板还相对困难。

发明内容

基于目前的背景，本发明是为了在不改变通道几何结构的情况下，利用单侧支路附加流量产生的非对称支路压力，使得双乳液滴在经过Y型微通道时发生非对称分裂。通过以上功能，可为胶囊型缓释药物提供尺寸大小可控的双乳液滴模板，提高缓释性药物的应用范围。

本发明提供一种基于附加流量实现双乳液滴非对称分裂的微流控芯片。该微流控芯片包括双乳液滴注射入口1、蛇形增压通道2、双乳液滴运动速度调节入口3、第一子双乳液滴出口4、双乳液滴分裂岔口5、第一双乳液滴分裂支路6、单侧支路附加流量入口7、第一出口蛇形增压通道8、稳流主通道9、第二子双乳液滴出口10、双乳液滴径向固定通道11、双乳液滴分裂聚焦缩口12、第二双乳液滴分裂支路13、第二出口蛇形增压通道14、主体固体结构15和PDMS底板16。

具体而言，双乳液滴注射入口1、双乳液滴运动速度调节入口3、单侧支路附加流量入口7、第二子双乳液滴出口10、第一子双乳液滴出口4为主体固体结构15上的孔洞结构。蛇形增压通道2、第二出口蛇形增压通道14、第一出口蛇形增压通道8、双乳液滴径向固定通道11、稳流主通道9、第二双乳液滴分裂支路13、第一双乳液滴分裂支路6则为体固体结构1上的凹槽结构。

所述主体固体结构15和PDMS底板16通过上下键合固定，PDMS底板16置于主体固体结构15之下，用以支撑主体固体结构15并闭合主体固体结构15表面的沟槽结构，形成流体的流动区域。

所述双乳液滴注射入口1用于连接导管，双乳液滴注射入口1直接连接稳流主通道9，双乳液滴运动速度调节入口3连接蛇形增压通道2，蛇形增压通道2接入在稳流主通道9的一侧。

所述稳流主通道9的尾部接入了双乳液滴径向固定通道11，在双乳液滴径向固定通道11的尾部是双乳液滴分裂聚焦缩口12以及双乳液滴分裂岔口5。