[发明专利]一种基于喷雾辅助的高通量液滴阵列快速制备装置

说明书

本发明属于生物分析和微制造领域，公开了一种基于喷雾辅助的高通量液滴阵列快速制备装置，自上而下依次包括：气溶胶液滴发生装置，用于对液体进行雾化处理以形成气溶胶液滴，具体是由雾化器与底座衔接而成；气溶胶液滴约束沉降通道，用于约束所述气溶胶液滴的沉降和扩散区域，从而对所述液滴的沉降和收集区域进行控制；液滴收集界面，用于对沉降后得到的液滴进行承接，收集得到液滴阵列。并且可优选通过温差供给组件使液滴在空气中保存至少七天。本发明通过对装置内各组件的设置以及相应的配合工作方式等进行改进，能够有效解决液滴阵列制备、控制及进一步的保存问题，是种喷雾辅助的超高通量液滴阵列的超快形成装置。

技术领域

本发明属于生物分析和微制造领域，更具体地，涉及一种基于喷雾辅助的高通量液滴阵列快速制备装置，使用该装置可实现高通量液滴阵列快速制备，能实现数秒内百万级液滴的超低成本产生，同时，通过掩膜能够实现空间可控的液滴的选择性制备，能在空气中保存长达十天以上，为形成高通量液滴微环境提供了一种新途径，能广泛应用于微生物培养和筛选、纳米粒子制作和组装、传感器制备以及生物化学检测等微型化高通量应用领域。

背景技术

近几十年来，微型化和高通量化的概念在生物及化学分析领域发展迅速。微型化分析过程不仅能够显著加速分析过程，减少实验样品的消耗，还能高通量化提高筛选的效率。自从20世纪90年代初Manz等人(Manz,A.,Graber,N.and Widmer,H.M.(1990)Miniaturized Total Chemical-Analysis Systems-a Novel Concept for ChemicalSensing.Sensor.Actuat.B-Chem.,1,244-248)首次提出了μTAS的概念以来，微流控芯片由于具有分析速度快、试剂消耗少、微型化、集成化和自动化的优点，已广泛应用于分析化学、合成化学、药物筛选、临床诊断、生物技术、环境检测等领域。其中，液滴技术(dropletsmicroarray)能够将目标物在皮升级液滴中进行高通量的分离、融合和筛选，在细胞筛选、粒子组装、传感器制备以及化学合成等微型化领域应用广泛。目前液滴技术主要根据水相和油相的不相容性，通过微流控通道能够形成油包水液滴，能够构建在单细胞水平上用于分离和检测的高性能微流体液滴平台。然而，液滴微流控技术也面临着一定的局限性：产生液滴的生物芯片加工系统昂贵；液滴存在油相中容易产生污染，操控缺乏灵活性；后续操作(液滴的加样和分选等)过程复杂，需要额外的辅助系统支持，而且难以长期保存，因而其应用范围存在一定的局限性。

近年来，基于浸润性图案化表面改性技术，液体在浸润性图案化表面能够发生非连续去浸润行为，形成较快的形成大量体积及形貌可控的微液滴阵列。液滴微阵列的形状可任意设计，尺寸可降至微米/纳米级别，并且整个过程不需要引入表面活性剂。该液滴微阵列摆脱了传统的水油界面束缚，能够阻止液滴间的物质迁移及融合，为构建高通量液滴和检测等应用提供了新思路。尽管液滴微阵列技术具有许多巨大的优点和应用，但浸润性图案化液滴微阵列装置及方法存在着一些共性的问题，主要包括制造液滴装置及方法过于复杂，界面材料特殊，成本较高；液滴的体积控制缺乏灵活性，加样过程控制复杂等；而浸润性图案化的微小微液滴蒸发显著，这大大阻碍了其广泛的应用。

发明内容