惯性微流控芯片的制备及其制备微乳相性能的研究文献综述

 2022-12-22 19:19:45

开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）

  1. 研究背景

微流控(Microfluidics)，是一种精确控制和操控微尺度流体，尤其特指亚微米结构的技术，又称其为芯片实验室(Lab-on-a-Chip)或微流控芯片技术。是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。

按微流控技术操控的实现原理主要可分为主动式操控技术和被动式操控技术两大类。惯性微流控技术作为被动式操控技术中的典型代表近年来受到广泛重视。该技术巧妙利用有限雷诺数条件下微流体的惯性效应来实现通道内粒子或细胞的精确位置控制，从而达到聚焦或分选的功能。相比其他微操控技术，惯性微流控技术将宏观流体的二次流等效应沿用至微观流道中，由于无需外场辅助，在微型化、集成化及处理通量等方面展现了独特的优势；且流道简单，通量极高，对生物微粒无害，易于大规模的生产。

惯性微流控器件在生物医学和工业中的应用得到了广泛的探索，如血浆的提取、颗粒和细胞的分离、溶液交换、细胞富集、循环肿瘤细胞的分离、疟疾病原体的检测、微纤维的制备等，细胞周期同步、细胞包封、单细胞水动力拉伸等。基于惯性微流控技术，还报道了几种商业/准商业原型，如强生公司的CTC-iChip、Clearbridge生物医学公司的ClearCell FX系统、CytoVale公司的机械基因组分型平台，以及涡流生物科学的微流控“芯片离心机”。

目前惯性微流控技术对微尺度范围内颗粒的控制研究往往受到限制。纳米颗粒（DNA、蛋白质、病毒等）在惯性微流体中的应用还没有得到深入的研究。对于纳米颗粒，布朗运动变得更加明显，甚至可能克服其惯性效应。另外，虽然对粒子惯性聚焦的机理已经有了广泛的研究，并在粒子或细胞分离中得到了多种应用，但在不同形状通道中粒子惯性操纵的定量设计规则仍然缺乏。因此，在没有专门的惯性微流体知识和经验的情况下，还需要更细致的工作来揭示其内在机理，并为使用者端提供明确的规则。

二、研究方法

该微流控芯片由5环弯曲微通道组成，含有微球(2-10mu;m)的水溶液从一个入口进入，油从另一个入口进入。测试了三种不同类型的液滴发生器，称为A-C型。在Clewin中绘制了硅母版设计，并使用标准的UV光刻技术制作。SU-8 2-25在硅母上旋转，芯片是在PDMS。固化剂和基剂按1:10的比例混合并脱气。将PDMS倒在硅片上，脱气，在60℃处固化24小时。固化后，用点胶头冲入口和出口。随后，使用氧等离子体将PDMS密封在显微镜载玻片上。密封后，在60℃下加热至少30分钟。在使用之前，将乙烯酮二聚物胶料引入通道中，以确保疏水通道壁。

使用两个3ml塑料注射器将微球水溶液和油分别导入微流控芯片，并用PEEK管连接两个入口。PEEK管也连接到设备的出口，并进入一个收集管。注射泵以恒定容积率驱动流量。将磁性搅拌棒插入含有注射器的微球水溶液中，以防止水溶液在注射过程中沉淀。连续相的流速为30–43 mu;L min-1，含微球的水溶液流速设置为10–20 mu;L min-1。

微流控芯片被安装在倒置的宽荧光显微镜的X-Y-Z转换台上。此外，在显微镜上还安装了一台计算机控制的高速照相机，利用附带的Photron软件进行图像记录。照明系统由一个光纤照明装置提供。

三、研究目的

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