[发明专利]一种可凝固的油相混合物及其应用

说明书

本发明提供一种可凝固的油相混合物，由以下组分组成：非离子型表面活性剂0‑20wt％、乙烯基硅油1‑16wt％、交联剂2‑15wt％、催化剂0.5‑1.5wt％、余量为硅油。本发明油相混合物可自发凝固无需紫外照射，对细胞无毒性，对生物反应无干扰，具有透气性，与水不互溶，密度小于水，因此不仅适用于微流控液滴生成还适用于离心式，界面乳化等需要水相沉积在底部的液滴生成方式。同时该油相的各种组分成本低配制容易。可以包裹紫外敏感的生物活性物质如细胞，核酸等。该油相混合物主要用于液滴数字PCR和液滴内单细胞培养，同时可以制备微球和微囊。

技术领域

本发明属于生物材料领域，涉及一种具有生物相容性的可凝固的油相混合物，利用该油相混合物通过微流控液滴技术可以生成油包水液滴和微球和微囊。

背景技术

微流控液滴生成技术因其具有简单、快速、可控地生成单分散液滴的能力，目前已成为液滴生成最常用的方法。T-型结构和十字交叉结构是液滴生成芯片中常见的两种结构。在这两种结构中通过调整流速和通道尺寸可以实现对液滴直径和液滴生成频率的调控，生成的液滴直径可小到10um以下，生成频率高达13.5kHZ.通过改变通道表面的亲疏水性能还可以生成多种液滴类型，例如水包油液滴(O/W),油包水液滴(W/O),水包油包水的双乳化液滴(W/O/W，double emulsion)等。其生成的这许多种不同类型的液滴已被得到广泛的应用，典型的有液滴式数字PCR，高通量单细胞培养，3D细胞培养，适配体筛选，药物递送等。

由于互不相溶的两相形成的乳液处于一种不稳定的状态，且乳液的稳定性与液滴直径的大小有直接的关系，因此生成的液滴不能长期稳定的存在，特别是直径大于100um的液滴。通过加入表面活性剂降低表面张力可以延缓液滴的融合，提高其稳定性，但仍然满足不了实际应用中的需要。在液滴式数字PCR中，最常用的油相为氟油和矿物油，这两种油形成的乳液会在PCR的热循环中，发生液滴的融合和破碎，降低了数字PCR定量的准确性、稳定性和反应试剂的利用率。另外在对单层液滴进行实时PCR反应监控中，液体的流动性不仅给实时信号采集带来巨大的麻烦，还使得还原阳性液滴的反应过程变得困难。这些都制约了数字PCR的应用。在高通量的单细胞培养中，培养时间长达3-7天，用以形成液滴的油相在需要具有透气性和良好的生物相容性的同时还要具有长期的稳定性。氟油可以满足透气性和生物相容性的需求，但其形成液滴的长期稳定性并不理想，导致高通量的单细胞培养有名无实。

通常情况下，以微流控技术形成双乳化液滴(double emulsion)来制作包裹有活性物质的微囊时，中间层的凝固方式主要有紫外固化，溶剂挥发/萃取和凝胶作用。这些方法也可应用在微球制作中。的确，在中间层中掺入可紫外交联的光敏物质是一种常用的简单且快速的固化方式。但如果内层物质中包裹有紫外失活的生物活性物质时例如细胞，核酸等，紫外固化便不能适用。制作微流控芯片的材料-聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一种具有多孔性的材料，挥发性的物质会引起PDMS溶胀，导致通道堵塞，影响实验的进行。利用凝胶作用形成微囊和微球时最常用的材料是海藻酸盐，在钙离子作用下海藻酸盐发生交联形成具有网状结构的凝胶，具有良好的通透性和生物相容性，通常用来作为细胞生长的支架。但海藻酸盐很难形成直径小于150um的单分散的微球。

发明内容

为解决以上所提出的液滴融合问题，本发明提供一种可以便捷地生成包裹生物活性物质的微囊的材料，本发明提供了一种可凝固的油相混合物，由以下组分组成：非离子型表面活性剂0-20wt％、乙烯基硅油1-16wt％、交联剂2-15wt％、催化剂0.5-1.5wt％、余量为硅油。