[发明专利]基于微流控技术的纳米颗粒合成系统及其装置与方法

说明书

本发明提供了一种基于微流控技术的纳米颗粒合成系统及装置与方法，所述系统包括微流控芯片，通过控制阀与所述微流控芯片连接的试剂瓶及清洗液瓶，所述阀与所述试剂瓶及清洗液瓶之间设置有流量控制组件。本系统实现了高精度的流量控制，配合采用可以实现高效率快速混合的微流控芯片，最终实现了高通量、高度均一的纳米颗粒合成。同一仪器用户可以根据需求进行调整实现不同的通量，无需对仪器进行重新设计。

技术领域

本发明属于微流控及纳米合成技术领域，具体涉及一种基于微流控技术的纳米颗粒合成系统及装置及合成方法。

背景技术

纳米颗粒合成技术，是高速发展的纳米技术领域的技术前沿，其独特的尺寸依赖特性，使这些材料在许多领域表现出了极大的优势，处于不可替代的位置。此项技术已广泛应用于诸多行业，如药物输送、能源和电子等。纳米颗粒合成技术是实现纳米颗粒应用的关键步骤之一。

由于在多数应用中，都需要应用到纳米颗粒的尺寸特性，因此纳米颗粒合成各批次间的尺寸分布、产量以及尺寸的可重复性，是纳米颗粒合成评估中非常重要的参数。传统的纳米颗粒合成的方法之一是基于批处理混合的原理来进行的。具体来讲，将制备纳米颗粒的原材料溶于有机或水相中，将其加入到与之相容性不好的另一相水相或有机相中，并通过搅拌的方式迅速混合在烧杯或其他设备中。但当采用传统的批处理合成方法（在本体溶液中混合）进行纳米颗粒大规模生产时，其颗粒合成质量较差，同时还存在一些不可控因素，如聚集和异构混合，导致纳米粒子的尺寸均一性和可重复性比较差。

而基于微流控技术的微型反应器，可实现试剂快速混合、温度控制以及反应中的精确时空操控。采用微流控技术进行纳米颗粒合成，混合受控且均匀，可产生尺寸大小均一的纳米颗粒，同时，纳米颗粒的物理化学性质的可重复性也能得到精确控制。此外，通过调控纳米颗粒合成微环境，可进一步提高纳米颗粒的尺寸均一性和可重复性，进而提高纳米颗粒的制备工艺产率。

目前市场上已有的基于微流控技术实现纳米颗粒合成的仪器主要来自于加拿大Precision Nanosystems。这款仪器主要通过注射泵来推动有机相和水相两相溶液进入微流控芯片进行混合，在微流控芯片的出口端收集合成好的纳米颗粒。该仪器实现了非常高的纳米颗粒的尺寸可控性、均一性及高度重复性。由于其用注射泵作为推动流体的动力，有着一些自身不可克服的缺点，注射泵调节流量时存在体积大，响应速度慢，调节精度低，流量有脉动性，样品使用效率低，易污染等问题。流量的脉动性、调节精度低都会影响纳米颗粒合成时混合的均匀程度，从而降低纳米颗粒的均一性。且注射泵需要将试剂加载到注射器中，操作复杂，容易造成污染。此外，注射器的容量有限，所以导致在扩大生产的过程中需要做很大的工程设计及改进，不便于直接用于高通量的生产中。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于微流控技术的纳米颗粒合成系统及装置及合成方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

基于微流控技术的纳米颗粒合成系统，包括微流控芯片，通过控制阀与所述微流控芯片连接的试剂瓶及清洗液瓶，所述控制阀与所述试剂瓶及清洗液瓶之间设置有流量控制组件。

优选地，所述试剂瓶包括有机相试剂瓶、水相试剂瓶，所述清洗液瓶包括有机相清洗液瓶及水相清洗液瓶。

优选地，所述流量控制组件设置有两个，所述流量控制组件包括流量传感器及与所述流量传感器电性连接的压力控制器。

优选地，系统还包括通过控制阀与所述微流控芯片连接的废液瓶和收集管。

优选地，所述控制阀均为三通阀。

优选地，所述水相试剂瓶与水相清洗液瓶分别对应与第一三通阀的常闭阀口和常开阀口连接，所述第一三通阀的共用阀口通过第一流量计与第三三通阀的共用阀口连接，所述第三三通阀的常闭阀口与微流控芯片的水相口联通；所述第三三通阀的常开阀口与废液瓶连接；