CN114345429B - 一种基于近红外光热效应的双乳液滴定向快速破裂释放方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于近红外光热效应的双乳液滴定向快速破裂释放方法。本发明利用添加在内相中的光热剂，在近红外光的照射下，双乳液滴被照射面的内相液体会快速升温，影响双乳液滴的表面张力，双乳液滴被照射面受影响较大，从而导致双乳液滴朝向近红外光照射面破裂释放。实现双乳液滴快定向快速破裂释放的目的。本发明利用近红外光诱导双乳液滴破裂，方法简单，能够快速诱导双乳液滴破裂释放。

Description

一种基于近红外光热效应的双乳液滴定向快速破裂释放方法

技术领域

本发明属于液滴微流控技术领域，涉及一种基于近红外光热效应的双乳液滴定向快速破裂释放方法。

背景技术

随着微电子机械技术的发展，微流控技术迅速发展成为化学、流体力学和生物医学等多学科交叉融合的新型研究领域。在微流控技术中，有一种生成、操控和应用微米级微液滴的新技术——液滴微流控技术。液滴微流控技术根据不同的溶液和微通道结构可生成单乳液滴、双乳液滴等。

双乳液滴是一种结构化的微液滴，是一相溶液包裹在不相容的另外一相溶液中形成的核-壳结构，具有高度结构化、均匀化等特点，在生物医学检测、微纳反应器、靶向输送及释放等方面有着广泛的应用前景和研究价值。

其中液滴破裂是双乳液滴的一种重要操纵方法，对于加强双乳液滴的可操作性、提高双乳液滴应用前景有着重要意义。目前有着许多的双乳液滴破裂技术，如渗透压、电场、化学反应等。但是在以上方法中，渗透压难以控制双乳液滴的破裂时间；电场对溶液的电导率和油壳的厚度有着较高的要求，需要极薄的油壳厚度；化学反应等则需要一定的反应时间；很难实现双乳液滴的快速破裂释放，且之前的方法中均无法实现双乳液滴的定向破裂。当前的技术瓶颈鼓励我们去寻找一种更好的技术去实现双乳液滴定向快速破裂释放，研究发现，一些光热材料在近红外光照射下会快速升温，发生近红外光热效应。近年来，近红外光热效应被广泛应用于光热治疗等。

发明内容

针对双乳液滴定向快速破裂释放融合问题，本发明提出一种基于近红外光热效应的双乳液滴定向快速破裂释放的方法，利用添加在内相中的光热剂，在近红外光的照射下，双乳液滴被照射面的内相液体会快速升温，影响双乳液滴的表面张力，双乳液滴被照射面受影响较大，从而导致双乳液滴朝向近红外光照射面破裂释放。实现双乳液滴快定向快速破裂释放的目的。

本发明通过将光热剂加入到双乳液滴内相流体中，利用微流控芯片，通过共轴流法制备内相含有光热剂的双乳液滴。将所得双乳液滴与外相水溶液注入到透明直管中，在透明直管一侧放置近红外光照射头，当近红外光照射双乳液滴时，内相中光热剂因受到近红外光照射而快速升温，双乳液滴表面张力由于温度的升高发生改变，最终发生破裂，释放出内核流体。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

（1）本发明利用近红外光诱导双乳液滴破裂，方法简单，能够快速诱导双乳液滴破裂释放；

（2）本发明只需在双乳液滴内相中添加光热剂，对其溶液离子浓度以及电导率无特殊要求；

（3）本发明由于近红外光热效应反应强烈，对双乳液滴油壳厚度要求较低；

（4）本发明利用近红外光诱导双乳液滴快速破裂释放，无接触，不会改变双乳液滴的溶液成分及性质，稳定性高；

（5）本发明可通过改变近红外光照射位置，实现定向破裂。

附图说明

图1是基于近红外光热效应的双乳液滴定向快速破裂释放装置俯视图及侧视图；

图2是实际实验时双乳液滴快速破裂释放过程图；

附图标记：1、透明直管，2、玻璃片，3、近红外光照射器。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本实施例将透明直管1与玻璃片2通过紫外光固胶连接，双乳液滴收集于移液枪中，将双乳液滴注入透明直管1中，打开近红外光照射器3，近红外光照射在双乳液滴上，双乳液滴内相迅速升温，双乳液滴表面张力改变而不稳定，双乳液滴近红外光照射面方向破裂，内相释放出来，破裂过程采用高速相机进行拍摄记录，见图2。

所述双乳液滴为水包油包水型双乳液滴，大小为180-500μm。

所述近红外光为808nm或980nm波长光。

所述光热剂为普鲁士蓝。

所述透明直管高度1cm，外径2cm，内径1.6cm。

所述外相水溶液的制备：将聚乙烯醇按照2-5 wt%的比例溶解在去离子水中，在70-85℃的环境下搅拌10-12小时，然后用0.8μm的过滤器过滤，去除未溶解的杂质。

所述中间油溶液为粘度为50-300 cst的二甲基硅油。

所述内相水溶液的制备：将普鲁士蓝按照0.1-0.5 wt%的比例溶解在浓度0.1-0.5wt% 的柠檬酸水溶液中，加入0.1-0.5wt%聚乙烯醇，然后0.8μm的过滤器过滤，去除未溶解的杂质。

本发明在不同普鲁士蓝浓度和对应近红外光激光强度下，可实现双乳液滴的定向破裂释放，普鲁士蓝浓度0.1%wt-0.5%wt，对应激光强度为1W-4W。以0.1%wt普鲁士蓝为例，在激光强度为3W以上时，会实现双乳液滴快速定向破裂释放。

Claims (4)

1.一种基于近红外光热效应的双乳液滴定向快速破裂释放方法，其特征在于：利用添加在内相中的光热剂，在近红外光的照射下，双乳液滴被照射面的内相液体快速升温，影响双乳液滴的表面张力，双乳液滴被照射面受影响较大，从而导致双乳液滴朝向近红外光照射面破裂释放，实现双乳液滴定向快速破裂释放，具体是：

通过将光热剂加入到双乳液滴内相流体中，利用微流控芯片，通过共轴流法制备内相含有光热剂的双乳液滴；

将所得双乳液滴与外相水溶液注入到透明直管中，在透明直管一侧放置近红外光照射头，当近红外光照射双乳液滴时，内相中光热剂因受到近红外光照射而快速升温，双乳液滴表面张力由于温度的升高发生改变，最终发生破裂，释放出内核流体；

所述双乳液滴为水包油包水型双乳液滴，大小为180-500μm；

所述近红外光为808nm或980nm波长光，所述光热剂为普鲁士蓝。

2.根据权利要求1所述的一种基于近红外光热效应的双乳液滴定向快速破裂释放方法，其特征在于：所述内相水溶液制备如下：将普鲁士蓝按照0.1-0.5 wt%的比例溶解在浓度0.1-0.5 wt% 的柠檬酸水溶液中，加入0.1-0.5wt%聚乙烯醇，然后0.8μm的过滤器过滤，去除未溶解的杂质。

3.根据权利要求1所述的一种基于近红外光热效应的双乳液滴定向快速破裂释放方法，其特征在于：所述外相水溶液的制备如下：将聚乙烯醇按照2-5 wt%的比例溶解在去离子水中，在70-85℃的环境下搅拌10-12小时，然后用0.8μm的过滤器过滤，去除未溶解的杂质。

4.根据权利要求1所述的一种基于近红外光热效应的双乳液滴定向快速破裂释放方法，其特征在于：所述透明直管高度为1cm，外径为2cm，内径为1.6cm。

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