摘要

本文介紹了由**微納立方（Microblox）**提供的海藻酸鹽微球制備微流控解決方案。該方案基于 RayDrop 微流控液滴發(fā)生器，結(jié)合Fluigent微流控壓力泵，實(shí)現(xiàn)了對微球生產(chǎn)與包封過程的良好控制。其核心工藝包含：氟化油連續(xù)相/水相的液滴生成、內(nèi)部鈣離子釋放引發(fā)的均質(zhì)交聯(lián)固化，以及破乳純化回收三大階段。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，該系統(tǒng)可連續(xù)生成變異系數(shù)（CV）約為 2%、尺寸偏差低于 5% 的高度單分散海藻酸鹽微球。通過靈活調(diào)節(jié)流體參數(shù)與噴嘴尺寸（如 30 µm/60 µm 配置），可生成不同尺寸的液滴。

研究背景與傳統(tǒng)技術(shù)痛點(diǎn)

微球技術(shù)在制藥和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。海藻酸鹽因其優(yōu)異的生物相容性、無毒和可降解等特性，成為備受關(guān)注的包封材料，廣泛應(yīng)用于傷口愈合、藥物輸送等方向。然而，傳統(tǒng)的擠出法在微球粒徑控制上存在明顯局限，其產(chǎn)出的微球粒徑分布過寬（差異可達(dá)50%左右），且難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)和實(shí)時(shí)粒徑控制。  

微流控技術(shù)優(yōu)勢

為解決傳統(tǒng)工藝的技術(shù)瓶頸，基于液滴的微流控技術(shù)（如RayDrop系統(tǒng)）能夠?qū)崿F(xiàn)對生產(chǎn)和包封過程的精準(zhǔn)控制，大幅提升了微球的單分散性和重復(fù)性，并且支持連續(xù)在線生產(chǎn)。

微流控法（RayDrop）制備海藻酸鹽微球

核心工作原理與制備流程

整個(gè)制備系統(tǒng)主要由微流控壓力控制器、流量傳感器以及核心的液滴發(fā)生器芯片構(gòu)成。制備流程主要包含以下三個(gè)核心階段：  

液滴生成：實(shí)驗(yàn)流體被分為水相（含有海藻酸鹽和含有鈣離子的特定絡(luò)合物）和連續(xù)相（含有表面活性劑的氟化油）。在液滴發(fā)生器中，連續(xù)相流體穩(wěn)定包裹分散相，生成大小高度均一的海藻酸鹽液滴。  

微球交聯(lián)沉淀：生成的液滴隨后進(jìn)入收集罐。收集液中含有特定的酸性物質(zhì)，通過降低環(huán)境的pH值，促使液滴內(nèi)部的絡(luò)合物解離并釋放出鈣離子，從而觸發(fā)海藻酸鹽分子鏈的交聯(lián)反應(yīng)，使液滴固化形成微球。  

破乳與回收：交聯(lián)完成后的微球懸浮在油水混合的乳液中。通過加入專用的破乳劑去除表面活性劑和連續(xù)相油液，隨后去除油相，最后使用緩沖水溶液重懸微球，即可完成目標(biāo)產(chǎn)物的純化與回收。

微球海藻酸鹽微球制備系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果與應(yīng)用前景

實(shí)驗(yàn)表明，該方案能夠成功制備出粒徑分散度極低的高度單分散海藻酸鹽微球。通過靈活更換微流控芯片的噴嘴尺寸，或調(diào)節(jié)分散相與連續(xù)相的流體壓力和流速，可以輕松定制不同尺寸目標(biāo)的微球。

交聯(lián)后的單分散微球

該圖為交聯(lián)后的海藻酸鹽微球。從顯微圖像中可以觀察到微球的形態(tài)規(guī)則，且排列緊密。其尺寸偏差低于 5%，變異系數(shù)（CV）約為 2%，表明該制備方法能夠產(chǎn)生具有高單分散性（即尺寸非常均一）的微球。

重新懸浮于水相中的微球

該圖展示了微球的回收結(jié)果。打破原有的乳液體系后，微球被提取并重新懸浮于 PBS中。微球本身透明，圖中顏色為添加了藍(lán)色食用色素以增強(qiáng)光學(xué)對比度。

RayDrop 噴嘴處的液滴生成

該圖展示了 RayDrop （入口噴嘴 30μm，出口噴嘴 60μm）流體被剪切形成液滴的瞬間。可通過更換噴嘴的出口毛細(xì)管，以更高的頻率截?cái)嗔黧w，生成更小尺寸的液滴。

本文節(jié)選自應(yīng)用筆記《制備海藻酸鹽微球》。若需實(shí)驗(yàn)過程細(xì)節(jié)的 PDF 原文，請聯(lián)系微納立方（Microblox）。

關(guān)于我們

微納立方（Microblox）致力于為客戶提供微流控實(shí)驗(yàn)(Lab-on-a-chip)整體解決方案，產(chǎn)品涵蓋微流控綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)、細(xì)胞（OOC）培養(yǎng)系統(tǒng)、可視化驅(qū)替平臺(tái)、連續(xù)流化學(xué)合成系統(tǒng)、LNP制備儀、微滴制備系統(tǒng)、液滴分析分選系統(tǒng)、微流控壓力泵、微流控芯片及其加工等平臺(tái)、單品及實(shí)驗(yàn)服務(wù)。