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微流體系統(tǒng)：應(yīng)用于藻酸鹽微球生產(chǎn)

1 藻酸鹽微球生產(chǎn)簡介

基于水凝膠的遞送系統(tǒng)正被越來越多地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，包括封裝、保護(hù)以及在制藥、保健品、食品工業(yè)中釋放生物活性物質(zhì)，還用于細(xì)胞/細(xì)菌/微生物的培養(yǎng)與植入，以及生物研究中基于細(xì)胞的基因操作。

尺寸在 50µm 范圍內(nèi)的高度單分散的藻酸鹽微球。——點(diǎn)成Elveflow 團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2 使用藻酸鹽微球的優(yōu)勢

由生物聚合物制成的水凝膠微球因其生物相容性以及通常涉及不會(huì)改變生物性質(zhì)的溫和制備條件，特別適合用于生物封裝。

其中，陰離子多糖藻酸鹽微球具有特別的優(yōu)勢，因?yàn)樗鼈円子谛纬苫蚪到猓€能提供一個(gè)無毒的微環(huán)境（促進(jìn)細(xì)胞/微生物生長），并且成本極低。

通常，藻酸鹽微凝膠是通過將交聯(lián)劑外部擴(kuò)散到分散的水性藻酸鹽液滴中或液滴之間，或通過內(nèi)部釋放來實(shí)現(xiàn)制備的。

此外，微球的尺寸和形狀往往受到嚴(yán)格控制，因?yàn)閷τ谠S多用途而言，微球必須尺寸均一且形狀為球形。

藻酸鹽可用于多種應(yīng)用，例如：

l                      抗體封裝

l                      藻酸鹽纖維的生成

3 藻酸鹽微球的批量生產(chǎn)方法

常見的生產(chǎn)藻酸鹽微球的方法是將藻酸鹽混合物擠入鈣溶液中。然而這種方法有很大的局限性，因?yàn)樯傻奈⑶虺叽绶浅４螅?gt;500微米），非球形形狀且重現(xiàn)性很差。

4 使用微流控技術(shù)生產(chǎn)藻酸鹽微球

本文將向您展示如何通過微流控液滴生成技術(shù)輕松制備高度單分散的藻酸鹽微球，具體步驟如下：

首先，我們將制備藻酸鹽/EDTA-鈣溶液。再使用微流控系統(tǒng)生成該溶液的微液滴。最后，通過pH調(diào)節(jié)劑（醋酸）將鈣化合物釋放到液滴中，使其與藻酸鹽交聯(lián)，生成鈣-藻酸鹽微球。我們已測試了多種實(shí)驗(yàn)條件，以獲得尺寸在50微米范圍內(nèi)的高度單分散液滴。使用類似的設(shè)置，也可以獲得其他尺寸的微球。

如果您想了解更多信息，請隨時(shí)聯(lián)系我們的專家團(tuán)隊(duì)！

尺寸在 50µm 范圍內(nèi)的高度單分散的藻酸鹽微球。——點(diǎn)成Elveflow 團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

5 藻酸鹽微球生產(chǎn)裝置清單

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藻酸鹽微球生產(chǎn)材料

硬件：

l                      DC-OB1 流量控制器，至少有兩個(gè)通道，壓力范圍0~2000 mbar

l                      2個(gè)流量傳感器DC-MFS2，流速范圍0~7 µL/min

l                      魯爾鎖套件入門包 + 1/32英寸管 + 1/32英寸套管 + 23G針頭

l                      2x 15mL儲(chǔ)液槽

l                      微流控芯片（疏水通道）

l                      顯微鏡（用于觀察，可選）

l                      高速相機(jī)（用于記錄液滴，可選）

化學(xué)品：

l                      海藻酸鹽（低粘度）

l                      鈣-EDTA

l                      醋酸

l                      含有2%表面活性劑的HFE7500油

l                      液滴破碎溶液

7 藻酸鹽微球的分步生產(chǎn)

步驟1：解決方案準(zhǔn)備

容器1：藻酸鹽和鈣-EDTA

混合2%（重量/重量）藻酸鹽水溶液，并向混合物中添加0.5M鈣-EDTA。

瓶1：醋酸溶液

準(zhǔn)備醋酸溶液。根據(jù)所需的凝膠化時(shí)間，使用高達(dá)2%的醋酸以實(shí)現(xiàn)快速凝膠化，若需要較慢的凝膠化則使用低于0.2%的醋酸（但不建議使用低于0.05%的濃度）。

步驟 2：生成藻酸鹽/EDTA-鈣液滴

用于生成尺寸在50微米范圍內(nèi)的高度單分散液滴的微流控裝置。

步驟 3：添加醋酸釋放 Ca2+ 離子，從而促進(jìn)藻酸鈣的交聯(lián)和微球的形成

l                      加入醋酸溶液，并混合以使醋酸更好地接觸到液滴。

l                      醋酸將與碳酸鈣反應(yīng)，釋放出鈣離子。這些鈣離子通過與藻酸鹽發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，將生成藻酸鈣微球

步驟 4：添加破乳劑以從液滴中釋放微球

l                      凝膠化完成后，應(yīng)使用液滴/乳液破乳劑來破碎液滴。

l                      破乳劑將去除液滴中的表面活性劑，從而釋放出藻酸鹽微球。

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