CN103386337A - 一种用于生产多组分微液滴的微流控芯片 - Google Patents
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Abstract
一种用于生产浓度梯度微液滴的微流控芯片，其特征在于，该微流控芯片由样品溶液入口及通道、浓度梯度生成单元、水相导入孔、油相入口及通道、液滴生成单元和液滴出口组成。所述的浓度梯度微液滴是将从浓度梯度生成单元导出的、具有浓度梯度的产物注入液滴生成单元中流动的油相，从而连续地获得对应浓度的油包水型微液滴。使用本发明所提供的微流控芯片，能够实时在线地生成大量的、具有浓度梯度内涵物的微液滴，有望应用于药物筛选、化学合成、材料制备、化工生产等领域。
Description
技术领域
本发明涉及微流控技术领域，特别是涉及一种用于生产多组分微液滴的微流控芯片。
背景技术
微液滴微流控(droplet-based microfluidics)是近年来在微流控芯片上发展起来的一种操控微小体积液体的技术平台，其原理为：将两种互不相溶的液体，以其中的一种为连续相，另一种为分散相，连续相和分散相同时进入微通道后，在微通道的作用下，分散相以微小体积(10-15～10-9L)单元的形式分布于连续相中，形成一系列离散的微液滴，每个液滴作为一个微反应器，完成一组化学或生物反应。微液滴用于筛选具有如下优点：1)样品消耗极微，大大降低筛选成本；2)液滴被油包裹，与外界无物质交换，液滴内的反应条件稳定，结果可靠。因此在药物筛选、微纳米材料合成、酶反应分析检测等方面具有重要及广泛的应用前景。
将微液滴应用于高通量筛选或材料合成的时候，不同组分、不同内涵物或者不同浓度的微液滴生成是一个非常重要的基础内容。目前，液滴的生成技术主要是基于芯片微通道的设计而实现，即利用T型或者流动聚焦型的微通道结构，连续地产生微液滴；除此之外，气动阀技术也被应用于不同组分的液滴生成。但是，现有的液滴技术还是难以实现同时生成大批量的、具有不同组分的微液滴。因此，如果能够发展一种新技术能够同时生成大量具有不同内涵物的微液滴，具有可预见的应用价值与广泛的市场前景。
发明内容
针对上述问题，为了在线生成具有不同组分内涵物的微液滴，本发明提出一种用于生产多组分微液滴的微流控芯片，该微流控芯片由样品溶液入口及通道、样品混合及反应单元、产物导入孔、油相入口及通道、液滴生成单元和液滴出口组成。
本发明所提供的液滴微流控芯片是由硅、玻璃、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯等材料加工而成。
本发明提供一种用于生产多组分微液滴的微流控芯片，所述的样品混合及反应单元是通过在微流控芯片上构筑交汇混合型的微通道结构而实现不同样品间的组合反应。
本发明提供一种用于生产多组分微液滴的微流控芯片，所述的样品混合及反应单元获得的产物从产物导入孔注入上层的液滴生成单元。
本发明提供一种用于生产多组分微液滴的微流控芯片，所述的样品混合及反应单元和液滴生成单元通过产物导入孔联接，导入孔位于油相入口及通道的下游的特定位置。
本发明提供一种用于生产多组分微液滴的微流控芯片，液滴生成单元是一种由油相通道及与其垂直相交的水相导入孔所构成的T型结构；也可以是由油相通道及与其垂直相交的另一条通道组成，而该通道与产物导入孔相联接。
本发明提供一种用于生产多组分微液滴的微流控芯片，所述的微流控芯片的工作原理在于：多组分微液滴是将从样品混合及反应单元导出的、具有不同反应产物注入液滴生成单元中流动的油相，从而连续地获得对应浓度的油包水型微液滴。
使用本发明所提供的微流控芯片，能够实时在线地生成大量的、具有不同各组分内涵物的微液滴，有望应用于药物筛选、化学合成、材料制备、化工生产等领域。
附图说明
图1.本发明所提供的一种用于生产多组分微液滴的微流控芯片的结构示意图。其中，A为液滴生产单元，B为产物导入孔，C为样品混合及反应单元。
图2.微流控芯片中的液滴生成的结构示意图。其中，a为油相入口及通道，b为产物生成通道，c为产物导入孔，d为油包水型液滴。
具体实施方案
下面的实施例将结合说明书附图对本发明予以进一步的说明。
实施例一种用于生产浓度梯度微液滴的微流控芯片
为了能够实现批量生产具有不同组分内涵物的微液滴，本发明提出一种用于生产浓度梯度微液滴的微流控芯片，有PDMS制备而成。如图1所示，该微流控芯片由三部分构成，分别为液滴生产单元1，产物导入孔2和样品混合及反应单元3。其中，液滴生成单元1主要由油相入口及通道，与液滴出口构成；样品混合及反应单元3由不同的样品入口，以及两两融汇混合的通道构成；1和3之间通过产物导入孔2相联接。
使用上述微流控芯片进行液滴制备时，往样品混合及反应单元中的样品孔中通入不同的样品溶液A、B和C，调节一定的流速，则不同的样品之间两两发生化学混合或反应，从而获得不同的产物AB、AC和BC。上述三种产物通过产物导入孔进一步进入到上层的液滴生成单元中，如图2所示，在上述不同产物生成的同时，油相入口a处使用注射泵不断注入十六烷、矿物油等油相，三种产物从下层通道b通过导入孔c进入油相通道a中，在两种流体剪切力和粘滞力的共同作用下，在油相通道中连续地生成微液滴d，最终实现具有不同内涵物即AB、AC和BC的微液滴制备。
本发明所提供的微流控液滴芯片中，液滴的内涵物除了不同样品间的两两反应产物，还可以是任意组合包括三种及三种以上混合物的反应产物，或者样品与水的稀释溶液。
使用本发明所提供的微流控芯片，能够实时在线地生成大量的、具有浓度梯度内涵物的微液滴，有望应用于药物筛选、化学合成、材料制备、化工生产等领域。
Claims (7)
1.一种用于生产多组分微液滴的微流控芯片，其特征在于，该微流控芯片由样品溶液入口及通道、样品混合及反应单元、产物导入孔、油相入口及通道、液滴生成单元和液滴出口组成。
2.按照权利要求1所述的一种用于生产多组分微液滴的微流控芯片，其特征在于，所述的微流控芯片是由硅、玻璃、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯等材料加工而成。
3.按照权利要求1所述的一种用于生产多组分微液滴的微流控芯片，其特征在于，所述的样品混合及反应单元是通过在微流控芯片上构筑交汇混合型的微通道结构而实现不同样品间的组合反应。
4.按照权利要求1所述的一种用于生产多组分微液滴的微流控芯片，其特征在于，所述的样品混合及反应单元获得的产物从产物导入孔注入上层的液滴生成单元，产物导入孔位于油相入口及通道的下游的特定位置。
5.按照权利要求1所述的一种用于生产多组分微液滴的微流控芯片，其特征在于，液滴生成单元是一种由油相通道及与其垂直相交的产物导入孔所构成的T型结构。
6.按照权利要求1所述的一种用于生产多组分微液滴的微流控芯片，其特征在于，所述的微流控芯片的工作原理在于：多组分微液滴是将从样品混合及反应单元导出的、具有不同反应产物注入液滴生成单元中流动的油相，从而连续地获得对应浓度的油包水型微液滴。
7.按照权利要求1所述的一种用于生产多组分微液滴的微流控芯片，其特征在于，使用本发明所提供的微流控芯片，能够实时在线地生成大量的、具有不同各组分内涵物的微液滴，有望应用于药物筛选、化学合成、材料制备、化工生产等领域。
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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Application publication date: 20131113 |