微流控技術(shù)的原理及液滴生成與操控方法

瀏覽次數(shù)：343　發(fā)布日期：2025-10-31　來源：點(diǎn)成生物

1、簡介

相比傳統(tǒng)的批量生成技術(shù)，利用微流控技術(shù)進(jìn)行液滴生成與操控具有顯著優(yōu)勢(shì)。液滴微流控技術(shù)是指在不混溶的兩相介質(zhì)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(shì)包括以下幾點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)	應(yīng)用
更精確的小體積液滴控制增強(qiáng)混合效果對(duì)液滴尺寸和形狀等參數(shù)的精確控制支持高通量實(shí)驗(yàn)	乳液生成泡沫或氣泡生成納米顆粒合成細(xì)胞封裝藥物輸送微膠囊生成

2、 液滴合成原理
微流控液滴生成系統(tǒng)用于在不混溶的介質(zhì)中生成單分散水滴或油滴。在被動(dòng)式液滴生成方法中，關(guān)鍵原理是利用至少兩股不混溶的流體，并對(duì)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(gè)。第一個(gè)是生成具有非常高單分散性的液滴，與傳統(tǒng)的乳液批量生產(chǎn)方法相反，微流控技術(shù)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(xué)領(lǐng)域從這些新型微流控技術(shù)中受益匪淺。

第二個(gè)目的是對(duì)特定樣本進(jìn)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(shí)實(shí)現(xiàn)高通量實(shí)驗(yàn)，因?yàn)槊總€(gè)液滴都可以作為一個(gè)獨(dú)立的微反應(yīng)器。此外，液滴還能夠增強(qiáng)化學(xué)混合效果，從而克服單相微流控技術(shù)中的一個(gè)基本問題。

3、 液滴應(yīng)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

4、 液滴生成方法

推薦解決方案

壓力驅(qū)動(dòng)流量控制器	微流控芯片	50 ml Falcon 儲(chǔ)液器	配件和管道

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(shù)字微流控中最常用的兩種方法。這些方法利用兩種不混溶的介質(zhì)（通常為水和油）以及特定的芯片設(shè)計(jì)，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(tǒng)以實(shí)現(xiàn)對(duì)液滴參數(shù)（如尺寸和頻率）的精準(zhǔn)調(diào)控。更詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟可參考我們的應(yīng)用說明。

關(guān)鍵因素

表面潤濕性：表面潤濕性是防止液滴粘附在芯片壁上的關(guān)鍵參數(shù)。對(duì)于水包油液滴，表面需具有疏水性；而對(duì)于油包水乳液，表面則需具有親水性。
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(dòng)聚焦法	T 型連接方法

在流動(dòng)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(gè)正交的通道中。液滴的形成發(fā)生在這兩個(gè)通道的交匯處。

參考文獻(xiàn)
以下是關(guān)于液滴生成與操控的部分微流控研究文獻(xiàn)。如果您希望將特定文獻(xiàn)添加到此列表中，請(qǐng)隨時(shí)聯(lián)系我們！

Baroud, C. N., Gallaire, F., & Dangla, R. (2010). Dynamics of microfluidic droplets. Lab on a Chip, 10(16), 2032-2045.
Teh, S. Y., Lin, R., Hung, L. H., & Lee, A. P. (2008). Droplet microfluidics. Lab on a Chip, 8(2), 198-220.
I Solvas, X. (2011). Droplet microfluidics: recent developments and future applications. Chemical Communications, 47(7), 1936-1942.
Weibel, D. B., & Whitesides, G. M. (2006). Applications of microfluidics in chemical biology. Current opinion in chemical biology, 10(6), 584-591.
Song, H., Chen, D. L., & Ismagilov, R. F. (2006). Reactions in droplets in microfluidic channels. Angewandte chemie international edition, 45(44), 7336-7356.
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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