CN114798028B - 脂质体制备装置及其汇流机构、微流控芯片及组合 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种脂质体制备装置及其汇流机构、微流控芯片及组合。目的是解决流体聚焦制备脂质体存在的制备通量低的技术问题。所采用的技术方案是：一种微流控芯片，包括芯片主体；所述芯片主体的两面分别构成进液面与出液面；所述芯片主体沿进液面平行设置多条微通道；所述微通道沿深度方向贯穿芯片主体，对进液面与出液面构成连通。此外，本发明还提供了具有前述微流控芯片的微流控芯片组合、汇流机构、脂质体制备装置。本发明可以大大提高脂质体的制备通量，有利于实现流体聚焦制备脂质体的工业化应用。

Description

脂质体制备装置及其汇流机构、微流控芯片及组合
技术领域
本发明涉及脂质体生产设备技术领域，具体涉及脂质体制备装置及其汇流机构、微流控芯片及组合。
背景技术
当两性分子如磷脂和鞘脂分散于水相时，分子的疏水尾部倾向于聚集在一起，避开水相，而亲水头部暴露在水相，形成具有双分子层结构的的封闭囊泡，称为脂质体。脂质体作为载体，在化妆品、护肤品、临床医学等领域有着广泛的应用。
流体聚焦是最常用的微流控脂质体制备方法：在芯片的一面加工出两条交汇的微通道，将油相（有机相）、水相分别引入一微通道；当油相（有机相）与水相在两微通道的交汇处聚焦时，油相（有机相）与水相会相互挤压扩散，使醇的含量降低；当汇流后的混合相中的醇含量低于脂溶解所需的醇含量时，磷脂会自组装形成球形脂质体。上述制备方法属于二维流体聚焦，虽然对制备脂质体的分散性和尺寸大小能极好地控制，但却存在着制备通量低的问题，无法实现流体聚焦制备脂质体的工业化应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微流控芯片，其与另一微流控芯片配合，组成的微流控芯片组合，可以大大提高脂质体的制备通量，有利于实现流体聚焦制备脂质体的工业化应用。基于同样的发明构思，本发明还提供了具有前述微流控芯片、微流控芯片组合的汇流机构以及脂质体制备装置。
具体地，
微流控芯片，包括芯片主体；所述芯片主体的两面分别构成进液面与出液面；所述芯片主体沿进液面平行设置多条微通道；所述微通道沿深度方向贯穿芯片主体，对进液面与出液面构成连通。
可选的，所述芯片主体沿周边设置朝进液面一侧延伸的筒部；所述筒部远离芯片主体的一端设置沿径向朝外延伸的环部。
可选的，所述芯片主体沿出液面平行设置多道凸棱；所述凸棱沿微通道的长度方向延伸，且分布在微通道的两侧；相邻凸棱之间的间隙构成与对应微通道连通的汇流通道。
本申请还提供了一种微流控芯片组合，其包括两个前述微流控芯片；其中一微流控芯片包括芯片主体；所述芯片主体的两面分别构成进液面与出液面；所述芯片主体沿进液面平行设置多条微通道；所述微通道沿深度方向贯穿芯片主体，对进液面与出液面构成连通；所述芯片主体沿周边设置朝进液面一侧延伸的筒部；所述筒部远离芯片主体的一端设置沿径向朝外延伸的环部；该微流控芯片构成第一芯片。另一微流控芯片包括芯片主体；所述芯片主体的两面分别构成进液面与出液面；所述芯片主体沿进液面平行设置多条微通道；所述微通道沿深度方向贯穿芯片主体，对进液面与出液面构成连通；所述芯片主体沿周边设置朝进液面一侧延伸的筒部；所述筒部远离芯片主体的一端设置沿径向朝外延伸的环部；所述芯片主体沿出液面平行设置多道凸棱；所述凸棱沿微通道的长度方向延伸，且分布在微通道的两侧；相邻凸棱之间的间隙构成与对应微通道连通的汇流通道；该微流控芯片构成第二芯片。第一芯片的出液面与第二芯片的出液面相对设置，第二芯片的凸棱抵在第一芯片的出液面，第一芯片的微通道的长度方向与第二芯片的微通道的长度方向相互垂直。
本申请还提供了一种汇流机构，其包括前述微流控芯片组合与室组；所述室组包括两注液室；所述注液室具有进液口与一出液口；所述第一芯片安装在其中一注液室的出液口，所述第二芯片安装在另一注液室的出液口。
可选的，其中一注液室在朝向另一注液室的一面设置环绕出液口的导流棱；所述导流棱配合两注液室围合成汇流室；所述导流棱具有构成汇流室排料口的缺口。
可选的，所述注液室沿出液口内壁设置环形台；所述注液室在出液口的相对侧设置敞口，并适配封盖；所述封盖在朝向注液室的一侧设有抵紧部；所述抵紧部配合环形台对安装在该注液室的第一芯片或第二芯片构成抵紧。
本申请还提供了一种脂质体制备装置，其具有前述汇流机构。
可选的，所述脂质体制备装置还包括送液机构；所述送液机构设置多个，与进液口一一对应；所述送液机构包括三通管，所述三通管的一端与对应的进液口连通、一端通过活塞封闭、一端与储液室连通；所述三通管与储液室之间设有进液阀门，所述三通管与进液口之间设有排液阀门。
可选的，所述注液室设有两个进液口；所述活塞适配驱动其沿长度方向移动的线性电机。
本发明的工作原理为：令油相沿第一芯片的微通道的深度方向从第一芯片的进液面流向出液面；第一芯片的微通道数量乘以微通道长度乘以微通道宽度，构成油相的通流截面积。令水相沿第二芯片的微通道的深度方向从第二芯片的进液面流向出液面；第二芯片的微通道数量乘以微通道长度乘以微通道宽度，构成水相的通流截面积。水相会直接从第二芯片的微通道流入对应连通的汇流通道；第二芯片的凸棱与第一芯片的微通道相互垂直，第一芯片的微通道会在出液面处被第二芯片的凸棱划分为多个微孔，油相会从第一芯片的微通道分流到微孔后，从微孔流入第二芯片的汇流通道。也就是说，沿汇流通道的长度方向，水相与油相会以微孔为单位在汇流通道交错汇流，从而完成流体聚焦，并最终从汇流通道长度方向上的两端流出。
由此可知，本发明的有益效果是：便于加工生产，且能大大提高脂质体的制备通量。以具有十条微通道的第一芯片与具有十条微通道的第二芯片为例，其组成的微流控芯片组合具有一百个汇流点；而现有的二维流体聚焦要达到相同数量的汇流点，则需要加工一百枚芯片，在每枚芯片的表面加工出两条交汇的微通道；显然，本发明可以大幅度减少加工量。此外，现有的二维流体聚焦的微通道的通流截面积为微通道宽度乘以微通道深度，而本发明的微通道的通流截面积为微通道宽度乘以微通道长度，显然，本发明可以大幅提高脂质体的制备通量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为微流控芯片组合的结构示意图；
图2为微流控芯片组合的装配示意图；
图3为构成第一芯片的微流控芯片的结构示意图；
图4为图3另一个角度的示意图；、
图5为构成第二芯片的微流控芯片的结构示意图；
图6为图5另一个角度的示意图；
图7为汇流机构的装配示意图；
图8为注液室的结构示意图；
图9为脂质体制备装置的结构示意图；
图10为注液室通过三通管连通储液室的示意图；
附图标记：1、芯片主体；2、微通道；3、筒部；4、环部；5、凸棱；6、汇流通道；7、第一芯片；8、第二芯片；9、注液室；10、进液口；11、导流棱；12、环形台；13、封盖；14、抵紧部；15、三通管；16、活塞；17、储液室；18、进液阀门；19、排液阀门；20、线性电机。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
如附图3～附图6所示，本发明实施例提供了一种微流控芯片。该微流控芯片包括芯片主体1；所述芯片主体1的两面分别构成进液面与出液面。所述芯片主体1沿进液面平行设置多条微通道2。应当理解的是，通常，各微通道2的长度相同，且端部对齐。微通道2长度方向上的两端均未延伸到芯片主体1的周边。微通道2的宽度通常小于等于100微米。所述微通道2沿深度方向贯穿芯片主体1，对进液面与出液面构成连通。应当理解的是，微通道2的深度方向对应于芯片主体1的厚度方向，油相或水相沿微通道2的深度方向流动。
进一步地，所述芯片主体1沿周边设置朝进液面一侧延伸的筒部3；所述筒部3远离芯片主体1的一端设置沿径向朝外延伸的环部4。
进一步地，所述芯片主体1沿出液面平行设置多道凸棱5；所述凸棱5沿微通道2的长度方向延伸，且分布在微通道2的两侧；相邻凸棱5之间的间隙构成与对应微通道2连通的汇流通道6。应当理解的是，生产加工时，可先在芯片主体1的出液面进行加工，在芯片主体1的出液面中部留出凸块；然后在凸块加工出多条贯穿至芯片主体1进液面，且贯穿凸块两端的条缝；条缝对应于芯片主体1的部分构成微通道2，条缝对应于凸块的部分构成汇流通道6；被条缝分割的凸块构成凸棱5。通常，凸棱5的长度与微通道2的长度相同且端部对齐，凸棱5的宽度与其两侧相邻微通道2的间隔相同，凸棱5的厚度小于等于100微米。
如附图1～附图2所示，本发明实施例提供了一种微流控芯片组合，其包括两个前述微流控芯片；其中一微流控芯片包括芯片主体1；所述芯片主体1的两面分别构成进液面与出液面；所述芯片主体1沿进液面平行设置多条微通道2；所述微通道2沿深度方向贯穿芯片主体1，对进液面与出液面构成连通；所述芯片主体1沿周边设置朝进液面一侧延伸的筒部3；所述筒部3远离芯片主体1的一端设置沿径向朝外延伸的环部4；该微流控芯片构成第一芯片7。另一微流控芯片包括芯片主体1；所述芯片主体1的两面分别构成进液面与出液面；所述芯片主体1沿进液面平行设置多条微通道2；所述微通道2沿深度方向贯穿芯片主体1，对进液面与出液面构成连通；所述芯片主体1沿周边设置朝进液面一侧延伸的筒部3；所述筒部3远离芯片主体1的一端设置沿径向朝外延伸的环部4；所述芯片主体1沿出液面平行设置多道凸棱5；所述凸棱5沿微通道2的长度方向延伸，且分布在微通道2的两侧；相邻凸棱5之间的间隙构成与对应微通道2连通的汇流通道6；该微流控芯片构成第二芯片8。第一芯片7的出液面与第二芯片8的出液面相对设置，第二芯片8的凸棱5抵在第一芯片7的出液面，第一芯片7的微通道2的长度方向与第二芯片8的微通道2的长度方向相互垂直。
上述微流控芯片组合的工作原理为：令油相沿第一芯片7的微通道2的深度方向从第一芯片7的进液面流向出液面；第一芯片7的微通道2数量乘以微通道2长度乘以微通道2宽度，构成油相的通流截面积。令水相沿第二芯片8的微通道2的深度方向从第二芯片8的进液面流向出液面；第二芯片8的微通道2数量乘以微通道2长度乘以微通道2宽度，构成水相的通流截面积。水相会直接从第二芯片8的微通道2流入对应连通的汇流通道6；第二芯片8的凸棱5与第一芯片7的微通道2相互垂直，第一芯片7的微通道2会在出液面处被第二芯片8的凸棱5划分为多个微孔，油相会从第一芯片7的微通道2分流到微孔后，从微孔流入第二芯片8的汇流通道6。也就是说，沿汇流通道6的长度方向，水相与油相会以微孔为单位在汇流通道6交错汇流，从而完成流体聚焦，并最终从汇流通道6长度方向上的两端流出。本发明便于加工生产，且能大大提高脂质体的制备通量。以具有十条微通道2的第一芯片7与具有十条微通道2的第二芯片8为例，其组成的微流控芯片组合具有一百个汇流点；而现有的二维流体聚焦要达到相同数量的汇流点，则需要加工一百枚芯片，在每枚芯片的表面加工出两条交汇的微通道2；显然，本发明可以大幅度减少加工量。此外，现有的二维流体聚焦的微通道2的通流截面积为微通道2宽度乘以微通道2深度，而本发明的微通道2的通流截面积为微通道2宽度乘以微通道2长度，显然，本发明可以大幅提高脂质体的制备通量。
如附图7～附图8所示，本发明实施例提供了一种汇流机构，其包括前述微流控芯片组合与室组；所述室组包括两注液室9；所述注液室9具有进液口10与一出液口；所述第一芯片7安装在其中一注液室9的出液口，所述第二芯片8安装在另一注液室9的出液口。应当理解的是，通常将两注液室9上下相对设置，上方注液室9的出液口朝下，下方注液室9的出液口朝上；两注液室9可对应设置环绕外周的第一耳部，并通过穿设在第一耳部的螺栓固接。
进一步地，其中一注液室9在朝向另一注液室9的一面设置环绕出液口的导流棱11；所述导流棱11配合两注液室9围合成汇流室；所述导流棱11具有构成汇流室排料口的缺口。应当理解的是，未设置导流棱11的注液室9可设置密封槽，并适配密封件，从而与另一注液室9的导流棱11配合。导流棱11与第二芯片8的凸棱5之间具有间隔，这些间隔构成汇流室的室内空间。对于设有导流棱11的注液室9，当该注液室9的导流棱11抵紧在另一注液室9的密封槽时，第二芯片8的凸棱5会抵在第一芯片7的出液面。
进一步地，所述注液室9沿出液口内壁设置环形台12；所述注液室9在出液口的相对侧设置敞口，并适配封盖13；所述封盖13在朝向注液室9的一侧设有抵紧部14；所述抵紧部14配合环形台12对安装在该注液室9的第一芯片7或第二芯片8构成抵紧。应当理解的是，注液室9可设置环绕外周的第二耳部，第二耳部与封盖13可通过螺栓连接。当需要更换第一芯片7或第二芯片8时，只需拆下对应注液室9的封盖13，即可进行更换操作，更加方便。
如附图9～附图10所示，本发明实施例提供了一种脂质体制备装置，其具有前述汇流机构。
进一步地，所述脂质体制备装置还包括送液机构；所述送液机构设置多个，与进液口10一一对应；所述送液机构包括三通管15，所述三通管15的一端与对应的进液口10连通、一端通过活塞16封闭、一端与储液室17连通；所述三通管15与储液室17之间设有进液阀门18，所述三通管15与进液口10之间设有排液阀门19。应当理解的是，打开进液阀门18、关闭排液阀门19，令三通管15的活塞16朝管外方向移动，即可将储液室17内的油相或水相吸入三通管15；关闭进液阀门18、打开排液阀门19，令三通管15的活塞16朝管内方向移动，即可将三通管15内的水相或油相挤入连通的注液室9。
进一步地，所述注液室9设有两个进液口10；所述活塞16适配驱动其沿长度方向移动的线性电机20。应当理解的是，连通于同一注液室9的两个送液机构，当其中一送液机构在将储液室17内的油相或水相吸入三通管15时，另一送液机构在将三通管15内的水相或油相挤入连通的注液室9；如此，即可使注液室9内的油相或水相持续不断地穿过安装在出液口的第一芯片7或第二芯片8，从而使水相与油相持续不断地在汇流机构聚焦。此外，还可设置用于监测三通管15管内压力的第一压力传感器，用于监测注液室9内压力的第二压力传感器，并通过PLC控制器对第一压力传感器、第二压力传感器、进液阀门18、排液阀门19、线性电机20进行控制，从而实现脂质体的自动化生产。排液阀门19可安装在三通管15与注液室9的连接处，包括阀主体、驱动阀主体转动的动力源；动力源可以是动气缸、步进电机或伺服电机；阀主体设置成圆板状，直径与三通管15的内径适配；可在阀主体的表面套设弹性套，并设置沿阀主体直径方向延伸的转轴。PLC控制器可通过控制动力源来调控排液阀门19的开闭状态。此外，进液阀门18的结构可参照排液阀门19。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.微流控芯片组合，其特征在于，包括：
第一芯片（7）；及
第二芯片（8）；
其中，
所述第一芯片（7）包括芯片主体（1）；
所述芯片主体（1）的两面分别构成进液面与出液面；
所述芯片主体（1）沿进液面平行设置多条微通道（2）；
所述微通道（2）沿深度方向贯穿芯片主体（1），对进液面与出液面构成连通；
所述芯片主体（1）沿周边设置朝进液面一侧延伸的筒部（3）；
所述筒部（3）远离芯片主体（1）的一端设置沿径向朝外延伸的环部（4）；
所述第二芯片（8）包括芯片主体（1）；
所述第二芯片（8）的芯片主体（1）具有第一芯片（7）的芯片主体（1）的全部结构；
在此基础上，所述第二芯片（8）的芯片主体（1）沿出液面平行设置多道凸棱（5）；
所述凸棱（5）沿微通道（2）的长度方向延伸，且分布在微通道（2）的两侧；
相邻凸棱（5）之间的间隙构成与对应微通道（2）连通的汇流通道（6）；
所述第一芯片（7）的出液面与所述第二芯片（8）的出液面相对设置；
所述第二芯片（8）的凸棱（5）抵在所述第一芯片（7）的出液面；
所述第一芯片（7）的微通道（2）的长度方向与所述第二芯片（8）的微通道（2）的长度方向相互垂直。
2.汇流机构，其特征在于：
包括如权利要求1所述的微流控芯片组合以及室组；
所述室组包括两注液室（9）；所述注液室（9）具有进液口（10）与一出液口；
所述第一芯片（7）安装在其中一注液室（9）的出液口，所述第二芯片（8）安装在另一注液室（9）的出液口。
3.根据权利要求2所述的汇流机构，其特征在于：
其中一注液室（9）在朝向另一注液室（9）的一面设置环绕出液口的导流棱（11）；
所述导流棱（11）配合两注液室（9）围合成汇流室；
所述导流棱（11）具有构成汇流室排料口的缺口。
4.根据权利要求2所述的汇流机构，其特征在于：
所述注液室（9）沿出液口内壁设置环形台（12）；
所述注液室（9）在出液口的相对侧设置敞口，并适配封盖（13）；
所述封盖（13）在朝向注液室（9）的一侧设有抵紧部（14）；所述抵紧部（14）配合环形台（12）对安装在该注液室（9）的第一芯片（7）或第二芯片（8）构成抵紧。
5.脂质体制备装置，其特征在于：
具有权利要求2～4中任意一项所述的汇流机构。
6.根据权利要求5所述的脂质体制备装置，其特征在于：
还包括送液机构；
所述送液机构设置多个，与进液口（10）一一对应；
所述送液机构包括三通管（15）；所述三通管（15）的一端与对应的进液口（10）连通、一端通过活塞（16）封闭、一端与储液室（17）连通；
所述三通管（15）与储液室（17）之间设有进液阀门（18），所述三通管（15）与进液口（10）之间设有排液阀门（19）。
7.根据权利要求6所述的脂质体制备装置，其特征在于：
所述注液室（9）设有两个进液口（10）；
所述活塞（16）适配驱动其沿长度方向移动的线性电机（20）。
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