[发明专利]一种用于合成纳米颗粒的微流控芯片装置及其应用

说明书

本发明公开了一种用于合成纳米颗粒的微流控芯片装置及其应用，微流控芯片装置包括软管、软管接口和微流控混合芯片；微流控混合芯片由芯片上层和芯片下层键合而成，芯片上层包括定位孔、液体连通口和微通道，芯片下层包括定位孔和微通道，芯片下层的定位孔与芯片上层的定位孔数目及位置一致，所述软管接口一端与软管密封连接，另一端与液体连通口密封连接。本发明的微流控芯片装置微通道可实现“多重”流体聚焦功能，应用于纳米沉淀法或静电络合法制备纳米颗粒时，可以完全规避纳米颗粒形成早期与微通道内壁接触的可能性，抑制积垢行为，从而提高纳米颗粒生产稳定性。

技术领域

本发明属于纳米技术领域，尤其涉及一种用于合成纳米颗粒的微流控芯片装置及其应用。

背景技术

纳米药物具有提高难溶性药物的溶解度、降低不良反应、减少毒副作用、提高靶向性、缓释控释等优势，因此受到了广泛地关注。其中，纳米药物的组分及尺寸大小和分布与药物的生物利用度、组织分布和停留特征等性能高度相关，因此，发展高效精准的纳米药物合成工艺对于纳米药物制剂开发而言至关重要。一般地，纳米药物的制备方法主要分为“自上而下”和“自下而上”两种。“自上而下”法包括高能球磨法、激光轰击法、等离子体溅射法等；这类方法合成效率高，但破坏性强，产物单分散性差，不适用于含有生物活性成分的纳米药物制剂加工。“自下而上”法包括溶胶凝胶法、共沉淀法、气相沉积法、水热溶剂热法和溶液合成法等。该过程中纳米颗粒的生长遵循“成核 -生长”理论，因此，对于快反应化学凝聚过程时，为得到均一可控的纳米药物，需要对纳米药物前驱体进行快速混合。尽管传统的反应器如碰撞射流混合器、超声混合器等可以实现物料的高效混合，但是，这类方法同样涉及较强的流体剪切过程，容易导致生物活性组分的结构破坏和功能丧失。因此，发展高效、温和的纳米药物制备新装置和工艺至关重要。

微流控技术是新进发展起来的一种高效混合/反应装置，其可以在微纳米尺度空间对流体流动、混合和反应过程进行操控，实现对纳米药物制剂尺寸、结构和成分的精准控制，具有自动化、微型化、可集成和再现性好等优势。特别是近年来，微流控混合装置在脂质体类纳米药物如COVID-19疫苗的生产中取得了巨大的成功，但是，当把这类装置应用于阳离子载体或疏水性强的纳米载体时，这类装置的微通道内会发生严重积垢现象，直接影响生产的稳定性。因此，开发面向阳离子载体或疏水性强的载体类型纳米药物生产的微流控设备是一个挑战。基于此背景，有研究者提出利用油相将纳米药物前驱体与微通道内壁进行区隔以抑制积垢的策略，但是，这类方法可能会导致药物纯化困难，残留的试剂也可能危害药物质量，造成毒性；还有研究者提出利用水力聚焦(二维、三维流体聚焦)的方法来避免药物前驱体与微通道内壁的接触，但是，如本专利附图(图 6)所示，现有的这些聚焦装置并未从根本上完全规避纳米药物形成早期与微通道内壁的接触，因而无法有效抑制积垢的发生，影响纳米颗粒生产的稳定性。

发明内容

发明目的：针对以上现有技术存在的问题，本发明提供一种用于纳米颗粒合成的微流控芯片装置及其应用，所述的微流控芯片装置借助“多重”流体水力聚焦作用，完全规避了纳米颗粒形成早期与微通道内壁接触的可能性，从而有效抑制积垢，提升纳米颗粒生产稳定性。

技术方案：本发明所述的一种用于合成纳米颗粒的微流控芯片装置，包括软管、软管接口和微流控混合芯片；所述的微流控混合芯片由芯片上层和芯片下层键合而成；所述的芯片上层包括定位孔、液体连通口和微通道，芯片下层包括定位孔和微通道，所述芯片下层的定位孔与芯片上层的定位孔数目及位置一致；所述软管接口一端与软管密封连接，另一端与液体连通口密封连接，能够有效防止在混合过程中试剂泄漏。所述液体连通口包括第一进液口、第二进液口、第三进液口、第四进液口和出液口。

进一步地，所述微通道截面为半圆形或方形结构，特征尺度为60μm-1mm，优选的特征尺度为100μm-500μm。

进一步地，所述软管为硅胶软管，软管接口与软管连接的一端侧面为台阶面，硅胶软管可直接套于软管接口实现密封。