[发明专利]一种高透过率的界面组装核-壳型全液态器件及其制备方法与力学性能调控方法

说明书

本发明提供了一种高透过率的界面组装核‑壳型全液态器件及其制备方法与力学性能调控方法。该制备方法包括：以海藻酸钠溶液为分散相，以ε‑聚赖氨酸溶液为连续相；将分散相加入连续相中，通过海藻酸钠与ε‑聚赖氨酸的界面组装得到核‑壳型全液态器件。调控方法包括：将核‑壳型全液态器件浸泡在含钙离子的水溶液中，通过Ca²⁺将核‑壳型全液态器件固化；对固化的核‑壳型全液态器件进行冲洗，浸泡在能够与Ca²⁺竞争配位的物质的水溶液中，通过调节该水溶液的浓度，得到不同力学性能的高透过率的界面组装核‑壳型全液态器件。本发明提供的制备方法利用界面组装技术制备了具有高渗透性的核‑壳结构的全液态器件。

技术领域

本发明涉及一种高透过率的界面组装核-壳型全液态器件及其制备方法与力学性能调控方法，属于微液滴制备技术领域。

背景技术

液滴等全液态器件具有彼此独立的微小体积，并且能够方便地大量制备，因此对于微纳尺度下的生物技术具有重要意义，如微型生化反应、高通量筛选等。

常规的液滴制备可以通过乳化不相容的双水相实现，例如利用乳化聚乙二醇(PEG)与葡聚糖(DEX)的二元双水相溶液可以得到分散的液滴，实现三维环境下的细胞培养(例如US20140120573A1，WO2016044681A1公开的方法)。但是该方法仅仅利用双水相自身的不相容性提供液滴的稳定机制，无法解决分散后液滴的动态聚并问题，而且物质的渗透交换需要穿过整个分散溶液层才能够到达液滴，严重影响高效的交换速率。

改进的策略包括在液滴表面利用界面活性物质稳定液滴形貌(L.Tea,T.Nicolai,F.Renou,Stabilization of Water-In-Water Emulsions by Linear Homo-Polyelectrolytes,Langmuir 35(27)(2019)9029-9036)，或者包覆一层凝胶壳层(例如WO2015085898A1公开的方法)，从而改进液滴的结构稳定性以及渗透性。其中以水凝胶包覆效果最佳，例如在液滴的分散过程中通过微流控技术增加一层额外的海藻酸钠水凝胶壳层从而提升液滴的稳定性(K.X.Zhu,Y.R.Yu,Y.Cheng,C.H.Tian,G.Zhao,Y.J.Zhao,All-Aqueous-Phase Microfluidics for Cell Encapsulation,ACS Appl.Mater.Inter.11(5)(2019)4826-4832)。尽管水凝胶包覆的液滴解决了液滴的聚并问题，但是水凝胶包覆层的渗透交换性能依旧较差，其存在增加了额外的渗透阻力，使得液滴的透过性不理想，不利于液滴与周围环境的物质渗透交换；离子交联的水凝胶的耐溶胀性能在无机盐溶液中较差，不利于液滴结构稳定性的长期保持。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种高透过率的界面组装核-壳型全液态器件及其制备方法；该核-壳型全液态器件具有良好的渗透性能，为基于渗透反应的全液态器件性能调控提供了更大的灵活性。

为达到上述目的，本发明提供了一种高透过率的界面组装核-壳型全液态器件的制备方法，其包括如下步骤：

以海藻酸钠(Alg)溶液为分散相，以ε-聚赖氨酸(ε-PL)溶液为连续相；

将所述分散相加入所述连续相中，通过海藻酸钠与ε-聚赖氨酸的界面组装(或称超分子界面聚合)得到核-壳型全液态器件，记为Alg@ε-PL。

根据本发明的具体实施方案，海藻酸钠溶液的质量浓度可以为0.5％-5％。该海藻酸钠溶液可以是海藻酸钠的水溶液。

根据本发明的具体实施方案，ε-聚赖氨酸溶液的质量浓度为0.5％-5％。该ε-聚赖氨酸溶液可以是ε-聚赖氨酸的水溶液。