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技術文章
微流體應用說明
1 簡介
相比傳統的批量生成技術，利用微流控技術進行液滴生成與操控具有顯著優(yōu)勢。液滴微流控技術是指在不混溶的兩相介質中（如油相中的水滴）操控離散液體體積的一種方法。其主要優(yōu)勢包括以下幾點：
優(yōu)點 | 應用 |
l 更精確的小體積液滴控制 l 增強混合效果 l 對液滴尺寸和形狀等參數的精確控制 l 支持高通量實驗 | l 乳液生成 l 泡沫或氣泡生成 l 納米顆粒合成 l 細胞封裝 l 藥物輸送 l 微膠囊生成 |
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液滴合成原理
微流控液滴生成系統用于在不混溶的介質中生成單分散水滴或油滴。在被動式液滴生成方法中，關鍵原理是利用至少兩股不混溶的流體，并對其中一相施加剪切力，從而將其分裂為離散液滴。
生成微流控液滴的主要目的有兩個。第一個是生成具有非常高單分散性的液滴，與傳統的乳液批量生產方法相反，微流控技術能夠提供尺寸非常一致的液滴。食品工業(yè)和制藥行業(yè)等材料科學領域從這些新型微流控技術中受益匪淺。
第二個目的是對特定樣本進行分隔。通過微流控液滴，可以操控極小且精確的樣本體積，同時實現高通量實驗，因為每個液滴都可以作為一個獨立的微反應器。此外，液滴還能夠增強化學混合效果，從而克服單相微流控技術中的一個基本問題。
3 液滴應用示例
單孢子包封 | 用于藥物輸送的納米水凝膠 | 核-間隙-殼微膠囊 |
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4 液滴生成方法
推薦解決方案
壓力驅動流量控制器 | 微流控芯片 | 50 ml Falcon 儲液器 | 配件和管道 |
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5 液滴生成與操控的兩種主要方法
液滴生成的方法多種多樣，這里介紹數字微流控中常用的兩種方法。這些方法利用兩種不混溶的介質（通常為水和油）以及特定的芯片設計，使其中一股流體被分割成離散液滴。在這兩種方法中，需要非常精確的流體控制系統以實現對液滴參數（如尺寸和頻率）的精準調控。更詳細的實驗步驟可參考我們的應用說明。
關鍵因素
n 表面潤濕性：表面潤濕性是防止液滴粘附在芯片壁上的關鍵參數。對于水包油液滴，表面需具有疏水性；而對于油包水乳液，表面則需具有親水性。
n 表面活性劑：使用表面活性劑可以有效防止液滴的合并，從而保持液滴的穩(wěn)定性。
流動聚焦法 | T 型連接方法 |
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在流動聚焦法中，中間相被兩股連續(xù)相流體擠壓 | 在這種方法中，兩種流體通常通過壓力控制器分別注入兩個正交的通道中。液滴的形成發(fā)生在這兩個通道的交匯處。 |
參考文獻
以下是關于液滴生成與操控的部分微流控研究文獻。如果您希望將特定文獻添加到此列表中，請隨時聯系我們！
1. Baroud, C. N., Gallaire, F., & Dangla, R. (2010). Dynamics of microfluidic droplets. Lab on a Chip, 10(16), 2032-2045.
2. Teh, S. Y., Lin, R., Hung, L. H., & Lee, A. P. (2008). Droplet microfluidics. Lab on a Chip, 8(2), 198-220.
3. I Solvas, X. (2011). Droplet microfluidics: recent developments and future applications. Chemical Communications, 47(7), 1936-1942.
4. Weibel, D. B., & Whitesides, G. M. (2006). Applications of microfluidics in chemical biology. Current opinion in chemical biology, 10(6), 584-591.
5. Song, H., Chen, D. L., & Ismagilov, R. F. (2006). Reactions in droplets in microfluidic channels. Angewandte chemie international edition, 45(44), 7336-7356.
6. Brouzes, E., Medkova, M., Savenelli, N., Marran, D., Twardowski, M., Hutchison, J. B., … & Samuels, M. L. (2009). Droplet microfluidic technology for single-cell high-throughput screening. Proceedings of the National Academy of Sciences, 106(34), 14195-14200.
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