[发明专利]两亲性磁纳米颗粒及其磁液滴微流控技术中的应用

说明书

本发明公开了两亲性磁纳米颗粒及其磁液滴微流控技术中的应用，涉及液滴操控技术领域，本发明采用内核包含磁性颗粒且表面修饰亲氟基团和亲水基团的纳米颗粒替换传统的液滴微流控的油相材料的有机表面活性剂，可避免由聚合物表面活性剂在吸附于油水界面时反胶束的形成，该反胶束被认为是疏水性小分子在液滴间泄漏的主因，本发明制备的磁性液滴具有良好的磁响应性和封闭性，由于该磁性材料可以自组装于液滴外表面，这样的液滴磁化方式极大地提高了磁性液滴操控体系的生物相容性，将拓展液滴操控技术的操控方式，具有制作简单、容易实现、成本低、寿命长等优势，在液滴分选、单细胞分选、单克隆抗体筛选、酶定向进化等领域的应用具有光明的前景。

技术领域

本发明涉及分子检测技术领域，具体而言，涉及两亲性磁纳米颗粒及其磁液滴微流控技术中的应用。

背景技术

液滴微流控技术(Droplet-based microfluidics)是指在微尺度下，两种互不相容的液相，利用连续相(油相)的流体剪切力来破坏离散相的表面张力，将离散相(水相)切割成纳升级甚至皮升级液滴的一种技术。液滴微流控技术具有不易发生污染、混合速度快、耗样少和易操控等优点，迄今为止，该技术已广泛应用于DNA、蛋白质、酶等生物大分子的分析检测以及药物传递等生物医学领域。

液滴生成的方式主要包括以下三种，如图1所示，分别为T型通道法、流动聚焦法和共轴流聚焦法。由于两相中表面张力的存在，通常需要在油相中添加表面活性剂以降低溶剂表面张力，避免生成的液滴发生融合；在表面活性剂的存在下，形成单个分散的稳定液滴。

表面活性剂是一种具有特殊结构和性质的有机化合物，它们能明显地改变两相间的界面张力或液体(一般为水)的表面张力，具有润湿﹑起泡﹑乳化﹑洗涤等性能。

就结构而言，表面活性剂都有一个共同的特点，即其分子中含有两种不同性质的基团，一端是长链非极性基团，能溶于油而不溶于水，即所谓的疏水基团或憎水基，这种憎水基一般都是长链的碳氢化合物，有时也为有机氟﹑有机硅﹑有机磷﹑有机锡链等；另一端则是水溶性的基团，即亲水基团或亲水基。亲水基团必须有足够的亲水性，以保证在两相存在时，表面活性剂会吸附于油水界面上。由于表面活性剂含有亲水基和疏水基，因而它们至少能溶于液相中的某一相。表面活性剂的这种既亲水又亲油的性质称为两亲性。

目前，常用的商用表面活性剂为聚合物表面活性剂，如EA-surfactant，它虽然可以在长时间稳定单分散的液滴，但经研究表明，其不足主要有：(1)较差的封闭性：仍有少量液滴中的疏水性小分子会从液滴中泄漏，导致单分散的液滴间发生交叉污染；(2)有待提高的稳定性：EA-surfactant所稳定的液滴在进行高温热处理时，也会降低液滴的稳定性，使液滴发生融合；(3)不易操控：在液滴后续需要操控时，依赖于集成一套复杂的介电泳分选系统，可以进行液滴分选，但对于液滴的分裂和融合操控具有较大的挑战性；(4)成本高：该表面活性剂的合成和纯化较为繁琐，成本较高。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供两亲性磁纳米颗粒及其磁液滴微流控技术中的应用。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了两亲性磁纳米颗粒在制备用于液滴微流控技术的相关产品中的应用，所述两亲性磁纳米颗粒包括：磁性纳米颗粒和包裹所述磁性纳米颗粒的修饰层，所述修饰层的表面修饰有亲基团和亲水基团。

第二方面，本发明实施例提供了一种油相材料或油相材料的产品，所述油相材料包括油相基础材料和前述实施例所述的两亲性磁纳米颗粒。

第三方面，本发明实施例提供了两亲性磁纳米颗粒作为液滴微流控的油相材料的表面活性剂在(1)～(5)中任意一种技术的应用，所述两亲性磁纳米颗粒为前述实施例所述的两亲性磁纳米颗粒；(1)液滴微流控技术；(2)液滴操控技术；(3)高通量酶筛选；(4)单细胞测序；(5)单细菌培养；所述应用不以疾病的诊断或治疗为直接目的。