[发明专利]一种基于双水相的双液核水凝胶微囊制备方法

说明书

本发明提供了一种基于双水相的双液核水凝胶微囊制备方法。该方法包括微流控芯片的制备、体系的构建、微囊的制备与条件优化等。本发明利用可自发相分离的双水相成分，通过调节体系成分的浓度和流速可稳定形成尺寸可调、大小均一、形貌可控的双液核水凝胶微囊。该技术有望在响应性材料制备、单细胞配对、细胞共培养、药物共负载等化学生物学应用中发挥作用。

技术领域

本发明属于微流控技术、生物材料、药物化学等领域，尤其涉及一种基于双水相的多液核水凝胶微囊制备方法。

背景技术

微流控技术涵盖的一个重要分支是微流控液滴操控技术，利用流体间不同性质(浓度、界面能等)来获得尺寸均一可控的液滴，竟而灵活实现液滴的捕获、融合、分选等操作。该技术已经在生物材料、组织工程、细胞分析与检测等领域得到了广泛的应用。

水凝胶微囊由于其固有的微孔性,生物相容性,相似天然细胞外基质，目前已经在生物学、再生医学、材料化学等领域引起了广泛关注。目前水凝胶微囊使用最多的是核壳状的水凝胶微囊，充分利用了微囊特有的性质已作为3D微载体，广泛用于药物的可控释放与合成、细胞负载、物质萃取等方面。但由于单核的水凝胶微囊只能实现物质在核内的单一负载，很难实现多种物质在不同核内的分区负载，目前，也有文献报道利用微流控技术采用油-水-油(O/W/O)双乳化体系甚至是多级乳化的方式制备的含多个液核的水凝胶微囊，但其共性是液核为油负载，对于液核是水溶液的水凝胶微囊的制备仍是一个挑战。

近年来，双水相体系是广大科研工作者关注的一个热点。双水相体系，是由一个全水体系，它是由两种不同性质的水溶液组成的，当两种水溶液相互混合时，体系的界面能高于混合的吉布斯自由能，从而产生发生相分离的现象。本发明提供了一种基于双水相的多液核水凝胶微囊制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于双水相的多液核水凝胶微囊制备方法。

本发明多液核水凝胶微囊的核均为水溶液，壳为水凝胶。

本发明提供了一种基于双水相的双液核水凝胶微囊制备方法，采用微流控芯片，利用可自发相分离的双水相体系，改变核流速、壳流速和连续相流速来调节双液核水凝胶微囊的尺寸大小，包括液核腔的大小和微囊整体大小；稳定形成尺寸可调、大小均一、形貌可控的双液核水凝胶微囊，所形成双液核水凝胶微囊的核均为水溶液，壳为水凝胶。

所述微流控芯片具体如下：

该芯片利用常规软光刻的方法制成，由芯片上层、芯片中间层和芯片下层键合而成的三层PDMS芯片,芯片中间层为功能芯片，芯片下层是没有结构的芯片；

芯片上层主要由核流体入口3，壳流体入口2，连续相入口1，核流体分流口4，壳流体分流口5组成；

芯片中间层主要由连续相入口6，连续相通道11，核流体入口9，壳流体入口7，核通道10，壳通道8，层流通道12，主通道13和反应通道14，流体出口15组成；

所述芯片上层的核流体分流口4与芯片中间层的核流体入口9相通；

所述芯片上层的壳流体分流口5与芯片中间层的壳流体入口7相通；

所述芯片上层的连续相入口1与芯片中间层的连续相入口6相通。

通道10的个数为2、壳通道8的个数为3，行成双液核。

核流体从核流体入口3分别通过核流体分流口4进入核流体入口9，经过核通道10流入层流通道12；壳流体从壳流体入口2分别通过壳流体分流口5，经过芯片中间层的壳流体入口7，进入壳通道8，最终流入层流通道12；连续流从连续相入口1通过中间层连续相入口6经连续相通道11流入主通道13；核流体，壳流体，连续流体最终均通过通道13和反应通道14，制备的双液核水凝胶微囊从流体出口15流出并收集。

所述双水相体系的构建如下：