微液滴制備方法
基于液滴的微流控系統(tǒng),因其提供了方便處理微流體(μL,pL)的混合、封裝、分選等多種操控的可行性,并適合高通量實(shí)驗(yàn),在近幾十年期間,得到高速發(fā)展。
什么是液滴?液滴微流控有哪些應(yīng)用?如何搭建液滴制備系統(tǒng)?有關(guān)液滴的諸多問題,將會(huì)是我們近期所要分享的內(nèi)容。
什么是液滴?
微流控里的液滴,可以理解為兩種互不相溶的液體,在特定條件下發(fā)生“融合”,變成了一個(gè)個(gè)微彈的,類似皮球狀的微球(見下圖A),通常可分為水包油和油包水兩種液滴,當(dāng)對(duì)已經(jīng)生成的液滴進(jìn)行再次包裹,便會(huì)得到雙乳滴(見下圖B)。
A B
液滴制備所用的兩種互不相溶的液體,又被稱為連續(xù)相(Continuous phase)和分散相(Dispersed phase),液滴生成的大小將會(huì)受到連續(xù)相和分散相的流量比,兩相之間的界面張力和用于生成液滴的結(jié)構(gòu)等因素的影響。
如何制備液滴?
液滴制備可分為“主動(dòng)”與“被動(dòng)”兩種方式,兩者相比,前者需要一些外部能量才能進(jìn)行液滴操控,如:電、磁或離心力,而后者,僅需要幾種簡(jiǎn)單的微流控芯片結(jié)構(gòu),便可產(chǎn)生液滴,因此,“被動(dòng)”制備液滴方法應(yīng)用得更為廣泛。
常見的“被動(dòng)”制備液滴方法可分為3種:
1. T型結(jié)構(gòu)法(T-junction)
此方法由Thorsen等人于2001年首先提出,是簡(jiǎn)單的一種液滴制備方法。在此結(jié)構(gòu)中,連續(xù)相和分散相在T形口處匯聚,分散相逐漸進(jìn)入主干道,在連續(xù)相的剪切下,最終“斷裂”,形成液滴。
2. 流動(dòng)匯聚法(Flow focusing)
此結(jié)構(gòu)中,分散相直接進(jìn)入主干道,連續(xù)相垂直于分散相從分散相兩側(cè)注入,分散相被“夾住”,由于粘性力與兩相間表面張力的作用下,最終形成液滴。與T形結(jié)構(gòu)相比,最大區(qū)別在于其對(duì)稱性。
3. 共軸聚焦法(Co-flow)
此方法設(shè)計(jì)了兩個(gè)同心的毛細(xì)管結(jié)構(gòu),內(nèi)部毛細(xì)管注入分散相,外部毛細(xì)管注入連續(xù)相,當(dāng)分散相逐步進(jìn)入主干道時(shí),連續(xù)相所產(chǎn)生的的粘性力會(huì)促使分散相“斷裂”,從而形成液滴。
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