[发明专利]一种双组分凝胶微球快速制备离心微流控装置及制备方法

说明书

本发明公开了一种双组分凝胶微球快速制备离心微流控装置，属于生物医用材料技术领域，包括内储液桶、外储液桶，内储液桶同轴心安装于外储液桶的桶体内腔中，外储液桶的内腔底端设有向其顶部延伸的环状凸台，内储液桶的底端固定连接于环状凸台的内环壁之间；环状凸台与外储液桶的内桶壁之间设有顶部开口的收集槽，收集槽内注入收集液；内储液桶中具有相互隔开的双层储液区以分别注入两种不同组分的前体溶液；内储液桶的外侧设有一微通道机构，微通道机构的一侧具有与两层储液区一一对应相连通的两个连接端，微通道机构的另一侧具有汇集端，汇集端位于收集槽的上方。本发明具有生成的液滴均匀性高并且能够高通量生产双组分凝胶微球的优点。

技术领域

本发明涉及生物医用材料技术领域，尤其涉及一种双组分凝胶微球快速制备离心微流控装置及制备方法。

背景技术

水凝胶兼具固体和液体的双重特性，适合用作生物润滑剂、药物递送载体、细胞培养支架等。与块状水凝胶相比，凝胶微球在溶液中具有更好的分散性，更大的比表面积和更快的响应性；与固体微球相比，凝胶微球一般由聚合物分子组成，含水量高，与细胞外基质环境更接近，具有理化性能的多样性和可控性。包括Janus微球和核壳微球在内的双组分凝胶微球由于可以负载物理或化学性质不同的两种成分而在组织工程、药物释放、生物探针以及再生医学等领域获得了广泛关注。

离心微流控技术的基本原理是通过微型马达驱动微流控平台进行高速旋转运动，以构造一个模拟重力场即离心场，从而实现密度、粘度和表面张力相差较大的多种流体的操纵。与传统的基于剪切力的微流控方法相比，基于离心力的微流控方法依靠离心力产生液滴，不受连续流体流动条件的影响，从而其能够成为生成大小和结构可调的聚合物微凝胶和无机颗粒的通用平台。然而，目前的离心微流控平台大多采用盘式或管式芯片设计，流道数量有限，这对于高通量生成微凝胶是不足的。此外，这些离心微流控装置的直接并行化在制造复杂性和系统控制方面都具有一定难度。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中提及的问题，提供一种双组分凝胶微球快速制备离心微流控装置及制备方法，该装置及制备方法具有保证制备出的微凝胶均匀性的同时能够实现双组分凝胶微球的高通量生产的优点。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

本发明首先提供一种双组分凝胶微球快速制备离心微流控装置，包括内储液桶、外储液桶，所述内储液桶同轴心安装于外储液桶的桶体内腔中，所述外储液桶的内腔底端设有向其顶部延伸的环状凸台，所述内储液桶的底端固定连接于环状凸台的内环壁之间；所述环状凸台与外储液桶的内桶壁之间设有顶部开口的收集槽，所述收集槽内注入收集液；所述内储液桶中具有相互隔开的双层储液区以分别注入两种不同组分的前体溶液；所述内储液桶的外侧设有一微通道机构，所述微通道机构的一侧具有与两层储液区一一对应相连通的两个连接端，所述微通道机构的另一侧具有汇集端，所述汇集端位于收集槽的上方；

还包括一离心传动机构，所述离心传动机构与外储液桶相连接，其能够带动外储液桶与内储液桶同步高速转动并进一步使得两层储液区中的前体溶液在内储液桶中做离心运动，两种所述前体溶液在做离心运动时所受到的离心力能够挤压二者分别通过对应的连接端进入微通道机构内，并且在微通道机构的汇集端汇集形成液滴，形成的液滴在惯性作用下能够落入收集槽内的收集液中。

就上述装置而言，所述离心传动机构包括电机连接套，电机连接套的顶部设有上部连接盘，所述外储液桶的底端与上部连接盘固定连接，所述电机连接套的底部设有纵向通孔，调速电机的电机轴固定安装于纵向通孔中，从而所述调速电机能够通过电机连接套带动外储液桶与内储液桶同步高速转动。

进一步地，所述内储液桶的桶体内腔中还设有一水平的隔板，所述隔板的底部与内储液桶的桶体内壁之间围成下层储液区；所述内储液桶的顶部设有向着其桶体内腔延伸并且贯穿至隔板底部的输液孔，所述输液孔的顶部边缘设有向上的管状凸台，所述管状凸台的顶部高度低于内储液桶的内腔顶端，所述隔板的顶部与管状凸台的外壁以及内储液桶的内桶壁之间围成上层储液区。