CN106693158B - 一种基于微流控技术合成超顺磁性微囊的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于微流控技术合成超顺磁性微囊的装置和方法，利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)微芯片合成“壳‑芯”型微囊状投递载体(图1)，外壳(9)采用天然可降解水凝胶，由超顺磁性纳米粒子组成。微囊芯为液体状，包裹沙门氏菌(12)和降解液(11)。通过对合成控制因素进行研究，从而控制沙门氏菌密度与释放时间。本发明旨在利用微流控技术合成“壳‑芯”型超顺磁性微囊状投递载体包裹沙门氏菌，保证趋磁沙门氏菌在投递过程中的存活率，通过对外部磁场产生快速响应，实现三级精确投送与追踪检测，提高沙门氏菌对肿瘤的治疗作用与靶向效率，促进肿瘤医学与机器人学相融合，为晚期结直肠癌治疗提供新新的理论与方法。

Description

一种基于微流控技术合成超顺磁性微囊的装置和方法
技术领域
本发明属于机器人生物微操作技术领域，具体涉及一种基于微流控技术合成超顺磁性微囊的装置和方法。
背景技术
结直肠癌是常见的恶性肿瘤之一，世界卫生组织国际癌症研究处发表的最新统计数据表明结直肠癌分别居男、女性常见恶性肿瘤第3位和第2位,每年新发病例约1,400,000例，死亡人数约693,900例。我国结直肠癌发病和死亡例数分别占全世界总例数的18.6％和20.1％，均居第1位，给社会和家庭带来极大危害。早期结直肠癌患者可通过手术治愈，晚期患者主要靠化疗和靶向治疗。传统化疗的全身毒副作用较大，但是靶向治疗面临药物靶向输送的不完全性、缺乏深部组织的渗透性、缺乏自主性和驱动力等重大难题。
要提高抗肿瘤基因的靶向效率和杀伤效果，需要依托新型的靶向转运载体。沙门氏菌具有趋低氧、嗜肿瘤组织特性，但自驱动力较弱，且活体内血管环境复杂，不易到达靶器官肿瘤组织。人们探索的各种新型载体面临着趋向肿瘤的主动性不高、靶向性不强等不足，难以让治疗因子顺利通过人体的各种生理屏障，靶向投递到特定组织或细胞。
基于磁性纳米材料的磁引导方法在靶向载体里得到了广泛的应用。但是，由于沙门氏菌是生物体，传统的基于高电压，高化学环境的磁性载体合成方式对包裹在其中的沙门氏菌有着极大的危害。
因此，需要一种装置和方法，保证趋磁沙门氏菌在投递过程中的存活率。通过对外部磁场产生快速响应，实现三级精确投送与追踪检测，提高沙门氏菌对肿瘤的治疗作用与靶向效率，促进肿瘤医学与机器人学相融合，为晚期结直肠癌治疗提供新新的理论与方法。
发明内容
本发明的目的在于，针对靶向治疗过程中转运载体的主动性不高、靶向性不强等问题，提出一种基于微流控技术合成超顺磁性微囊的装置和方法。
本发明的技术方案如下。
一种超顺磁性微囊状投递载体，包括：外壳、脂和微囊芯，其中，所述外壳采用可降解磁性水凝胶，能够对外部磁场产生快速响应。
优选地，所述微囊芯为液体状，其中包裹有被投递物和水凝胶降解液；所述水凝胶降解液能够使所述外壳在一定时间内降解破裂，进而释放被投递物。
优选地，所述被投递物包括沙门氏菌。
一种用于合成根据以上技术方案中任一项所述的超顺磁性微囊状投递载体的装置，包括：培养皿，以及位于所述培养皿中的聚二甲基硅氧烷(PDMS)微芯片；其中，
所述聚二甲基硅氧烷(PDMS)微芯片包括：位于上层的聚二甲基硅氧烷层，以及位于底层的玻璃片层；所述聚二甲基硅氧烷层与玻璃片层之间胶连在一起；
所述培养皿中装有交联剂；
所述聚二甲基硅氧烷层设置有：用于注入脂类液体的第一通道、用于注入被包裹混合液的第二通道、用于注入磁性褐藻酸溶液的第三通道，以及用于注入矿物油的第四通道。
优选地，所述交联剂为氯化钙溶液(3)。
优选地，所述被包裹混合液包含沙门氏菌、培养液、水凝胶降解液。
优选地，所述第一通道、第二通道、第三通道和第四通道具有不同厚度。
一种使用以上技术方案中任一项所述的装置合成超顺磁性微囊状投递载体的方法，包括以下步骤：
将被包裹混合液、脂类液体和含超顺磁纳米粒子的水凝胶溶液分别被注入微流控芯片，形成包含混合液微滴的脂类溶液；
将该脂类溶液用矿物油液体夹断，形成水凝胶液滴；
将该水凝胶液滴浸入交联剂中，所述水凝胶液滴将和交联剂发生交联反应，形成胶状外壳。
优选地，所述被包裹混合液包含沙门氏菌、培养液和水凝胶降解液。
优选地，所述交联剂为氯化钙溶液。
本发明的有益效果是：
(1)本发明采用具有不同厚度的多液体汇合通道的PDMS微流控芯片，降低转运载体对沙门氏菌的损伤，保证趋磁沙门氏菌在投递过程中的存活率，提出了一种新颖的合成超顺磁性微囊的方法；
(2)本发明“壳-芯”型超顺磁性微囊状投递载体外壳由超顺磁性纳米粒子组成，可以快速对外部磁场产生快速响应，提高沙门氏菌对肿瘤的治疗作用与靶向效率。
附图说明
图1为本发明的基于微流控技术合成超顺磁性微囊的装置示意图；
图2为本发明的“壳-芯”型超顺磁性微囊状投递载体示意图；
其中，1-聚二甲基硅氧烷(PDMS)层、2-玻璃片层、3-氯化钙溶液、4-培养皿、5-脂类液体、6-沙门氏菌、培养液、水凝胶降解液的混合液、7-磁性褐藻酸溶液、8-矿物油、9-磁性水凝胶外壳、10-脂、11-培养液和水凝胶降解液的混合液、12-沙门氏菌
具体实施方式
参见附图1，基于微流控技术合成超顺磁性微囊的装置，它包括：聚二甲基硅氧烷(PDMS)层(1)、玻璃片层(2)、氯化钙溶液(3)、培养皿(4)、脂类液体(5)、沙门氏菌、培养液、水凝胶降解液的混合液(6)、磁性褐藻酸溶液(7)、矿物油(8)；其中磁性褐藻酸溶液(7)包含超顺磁性纳米粒子。包含沙门氏菌、培养液、水凝胶降解液混合液、脂类液体和含超顺磁纳米粒子的水凝胶溶液分别被注入微流控芯片，形成包含混合液微滴的脂类溶液。然后，该溶液再次被矿物油液体(8)夹断，形成水凝胶液滴，该液滴被浸入氯化钙溶液(3)中，水凝胶液体将和氯化钙溶液发生交联反应，形成胶状外壳(9)，从而包裹混合液，形成壳包水的微投送装置。
具有不同厚度的多液体汇合通道是一组嵌套式流道结构，位于中心的流道是磁性褐藻酸溶液，在磁性褐藻酸流道外部嵌套一个脂类液体流道，在脂类液体流道外部再次嵌套一个氯化钙溶液流道，在氯化钙溶液流道的末端，氯化钙流道与矿物油流道在一个水平面内形成十字形结构。
参见附图2,所述的“壳-芯”型超顺磁性微囊状投递载体包括：磁性水凝胶外壳(9)、脂(10)、培养液和水凝胶降解液的混合液(11)、沙门氏菌(12)。外壳(9)采用天然可降解磁性水凝胶，可以对外部磁场产生快速响应。微囊芯为液体状，包裹沙门氏菌(12)和降解液，水凝胶降解液可使微囊壳在一定时间内降解破裂，进而释放沙门氏菌(12)。通过对合成控制因素进行研究，从而控制微粒壳层厚度与内部液体量，可以进一步控制沙门氏菌密度与释放时间。
以上所述仅为本发明的具体实施例，以上实施例仅用于对本发明的技术方案和发明构思做说明而非限制本发明的权利要求范围。凡本技术领域中技术人员在本专利的发明构思基础上结合现有技术，通过逻辑分析、推理或有限实验可以得到的其他技术方案，也应该被认为落在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种使用装置合成超顺磁性微囊状投递载体的方法，其中
所述超顺磁性微囊状投递载体包括：外壳(9)、脂(10)和微囊芯，所述外壳(9)采用可降解磁性水凝胶，能够对外部磁场产生快速响应；
所述装置包括：培养皿(4)，以及位于所述培养皿中的聚二甲基硅氧烷(PDMS)微芯片；所述聚二甲基硅氧烷(PDMS)微芯片包括：位于上层的聚二甲基硅氧烷层(1)，以及位于底层的玻璃片层(2)；所述聚二甲基硅氧烷层(1)与玻璃片层(2)之间胶连在一起；
所述培养皿(4)中装有交联剂；
所述聚二甲基硅氧烷层(1)设置有：用于注入脂类液体(5)的第一通道、用于注入被包裹混合液(6)的第二通道、用于注入含超顺磁纳米粒子的褐藻酸溶液(7)的第三通道，以及用于注入矿物油(8)的第四通道；
所述方法包括以下步骤：
将被包裹混合液(6)、脂类液体(5)和含超顺磁纳米粒子的褐藻酸溶液(7)分别被注入聚二甲基硅氧烷(PDMS)微芯片，形成包含混合液微滴的脂类溶液；
将该脂类溶液用矿物油液体(8)夹断，形成水凝胶液滴；
将该水凝胶液滴浸入交联剂中，所述水凝胶液滴将和交联剂发生交联反应，形成胶状外壳(9)。
2.根据权利要求1所述的使用装置合成超顺磁性微囊状投递载体的方法，其特征在于，所述微囊芯为液体状，其中包裹有被投递物和水凝胶降解液；所述水凝胶降解液能够使所述外壳(9)在一定时间内降解破裂，进而释放被投递物。
3.根据权利要求2所述的使用装置合成超顺磁性微囊状投递载体的方法，其特征在于，所述被投递物包括沙门氏菌(12)。
4.根据权利要求1所述的使用装置合成超顺磁性微囊状投递载体的方法，其特征在于，所述交联剂为氯化钙溶液(3)。
5.根据权利要求1所述的使用装置合成超顺磁性微囊状投递载体的方法，其特征在于，所述被包裹混合液(6)包含沙门氏菌、培养液、水凝胶降解液。
6.根据权利要求1所述的使用装置合成超顺磁性微囊状投递载体的方法，其特征在于，所述第一通道、第二通道、第三通道和第四通道具有不同厚度。
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CN112973814B (zh) * 2021-03-03 2022-03-18 北京理工大学 一种用于多层微流控芯片的层间自动对准键合装置及方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101224403B (zh) * 2007-10-26 2011-06-29 清华大学 一种制备微胶囊的方法
CN102228425B (zh) * 2011-07-01 2013-01-16 华南师范大学 一种肿瘤靶向磁性水凝胶纳米递药系统及其构建方法和应用
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CN205434422U (zh) * 2015-12-29 2016-08-10 何凯 一种药物载体

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