[发明专利]一种基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置及方法

说明书

一种基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置及方法，包括液滴控制系统及核壳液滴产生系统；液滴控制系统包括叉指换能器，叉指换能器上部键合有声控PDMS微通道，叉指换能器上制作有弧形电极，弧形电极与声控PDMS微通道配合，声控PDMS微通道上设有分散相入口接头，叉指换能器下部键合有核壳液滴产生系统；核壳液滴产生系统由顶层PDMS、二层PDMS微通道，三层PDMS微通道和底层PDMS微通道键合而成，底层PDMS微通道下方安装有多个锥形毛细玻璃管；将声表面波微流控核壳液滴快速打印装置固定在显微镜的载物台上，在T型微流道处生成核心微液滴，在毛细管锥形口末端被剪成核壳型液滴；声表面波作用于直流道，可实现对核壳结构内部核心液滴大小的调控。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，特别涉及一种基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置及方法。

背景技术

在材料合成、生物医学研究、药物缓释和药物输送等方面，生物分子或细胞的微囊化是重要的研究工具，其中，微囊化的核心步骤在于核壳微液滴的生成。传统的核壳双乳液滴制备方法通常采用两步搅拌法，即先在混合液中加入疏水性试剂制得液滴，再将所得液滴乳液置于水相中，然后另外加入乳化剂，通过不断搅拌，使其进一步变成双乳核壳液滴。例如Thompson等人[Preparation of Pickering Double Emulsions Using BlockCopolymer Worms[J].Langmuir,2015,31(14):4137-4144.]利用亲水和疏水两种乳化剂，合成了直径为30～80μm的具有极高稳定性的的水包油包水核壳液滴。另有报道的方法是基于乳液效应，实现了以二氧化硅胶体粒子为核心的的具有核壳结构的聚乙烯醇二氧化硅复合微球(中国专利公开号为CN107497378A)。然而以上方法的缺点是，需要手动或着机械搅拌，不能保证均匀分散，致使制备的核壳液滴均一性差，这极大地限制了其适用性。

随着微流控技术的发展，出现了被动式微液滴生成方法和可按需生成的主动式微液滴生成方法，为以核壳液滴为核心的微胶囊的生成技术提供了新的策略。目前，关于核壳液滴的方法主要有有同轴毛细管法(Double emulsion production in glass capillarymicrofluidic device:Parametric investigation of droplet generation behaviour[J].Chemical Engineering Science,2015,130:183-196.)，双十字型流道法(Hydrophilic PDMS microchannels for high-throughput formation of oil-in-watermicrodroplets and water-in-oil-in-water double emulsions[J].Lab on a Chip,2010,10.)。然而，在大多数核壳微液滴产生装置中，压力源通常远离微流控芯片，需要通过很长的连接管与微流体芯片相连，流体或通道材料的可压缩性会引起时间延迟，在按需调节核壳液滴尺寸结构方面还需进一步研究。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置及方法，将微流控与打印技术结合，实现核壳液滴的均一快速生成，并且可利用声表面波输入参数的调整进行核壳结构调控，也作为打印装备的核心部件配合使用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于声表面波微流控的核壳液滴快速生成装置，包括液滴控制系统及核壳液滴产生系统；液滴控制系统包括叉指换能器300和声控PDMS微通道200，叉指换能器300上部键合有声控PDMS微通道200，叉指换能器300上制作有一个弧形电极，弧形电极与声控PDMS微通道200配合，声控PDMS微通道200上设有分散相入口接头100，叉指换能器300下部键合有核壳液滴产生系统；