CN116259460B - 两亲性磁纳米颗粒及其磁液滴微流控技术中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了两亲性磁纳米颗粒及其磁液滴微流控技术中的应用，涉及液滴操控技术领域，本发明采用内核包含磁性颗粒且表面修饰亲氟基团和亲水基团的纳米颗粒替换传统的液滴微流控的油相材料的有机表面活性剂，可避免由聚合物表面活性剂在吸附于油水界面时反胶束的形成，该反胶束被认为是疏水性小分子在液滴间泄漏的主因，本发明制备的磁性液滴具有良好的磁响应性和封闭性，由于该磁性材料可以自组装于液滴外表面，这样的液滴磁化方式极大地提高了磁性液滴操控体系的生物相容性，将拓展液滴操控技术的操控方式，具有制作简单、容易实现、成本低、寿命长等优势，在液滴分选、单细胞分选、单克隆抗体筛选、酶定向进化等领域的应用具有光明的前景。

Description

两亲性磁纳米颗粒及其磁液滴微流控技术中的应用
技术领域
本发明涉及分子检测技术领域，具体而言，涉及两亲性磁纳米颗粒及其磁液滴微流控技术中的应用。
背景技术
液滴微流控技术(Droplet-based microfluidics)是指在微尺度下，两种互不相容的液相，利用连续相(油相)的流体剪切力来破坏离散相的表面张力，将离散相(水相)切割成纳升级甚至皮升级液滴的一种技术。液滴微流控技术具有不易发生污染、混合速度快、耗样少和易操控等优点，迄今为止，该技术已广泛应用于DNA、蛋白质、酶等生物大分子的分析检测以及药物传递等生物医学领域。
液滴生成的方式主要包括以下三种，如图1所示，分别为T型通道法、流动聚焦法和共轴流聚焦法。由于两相中表面张力的存在，通常需要在油相中添加表面活性剂以降低溶剂表面张力，避免生成的液滴发生融合；在表面活性剂的存在下，形成单个分散的稳定液滴。
表面活性剂是一种具有特殊结构和性质的有机化合物，它们能明显地改变两相间的界面张力或液体(一般为水)的表面张力，具有润湿﹑起泡﹑乳化﹑洗涤等性能。
就结构而言，表面活性剂都有一个共同的特点，即其分子中含有两种不同性质的基团，一端是长链非极性基团，能溶于油而不溶于水，即所谓的疏水基团或憎水基，这种憎水基一般都是长链的碳氢化合物，有时也为有机氟﹑有机硅﹑有机磷﹑有机锡链等；另一端则是水溶性的基团，即亲水基团或亲水基。亲水基团必须有足够的亲水性，以保证在两相存在时，表面活性剂会吸附于油水界面上。由于表面活性剂含有亲水基和疏水基，因而它们至少能溶于液相中的某一相。表面活性剂的这种既亲水又亲油的性质称为两亲性。
目前，常用的商用表面活性剂为聚合物表面活性剂，如EA-surfactant，它虽然可以在长时间稳定单分散的液滴，但经研究表明，其不足主要有：(1)较差的封闭性：仍有少量液滴中的疏水性小分子会从液滴中泄漏，导致单分散的液滴间发生交叉污染；(2)有待提高的稳定性：EA-surfactant所稳定的液滴在进行高温热处理时，也会降低液滴的稳定性，使液滴发生融合；(3)不易操控：在液滴后续需要操控时，依赖于集成一套复杂的介电泳分选系统，可以进行液滴分选，但对于液滴的分裂和融合操控具有较大的挑战性；(4)成本高：该表面活性剂的合成和纯化较为繁琐，成本较高。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供两亲性磁纳米颗粒及其磁液滴微流控技术中的应用。
本发明是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了两亲性磁纳米颗粒在制备用于液滴微流控技术的相关产品中的应用，所述两亲性磁纳米颗粒包括：磁性纳米颗粒和包裹所述磁性纳米颗粒的修饰层，所述修饰层的表面修饰有亲基团和亲水基团。
第二方面，本发明实施例提供了一种油相材料或油相材料的产品，所述油相材料包括油相基础材料和前述实施例所述的两亲性磁纳米颗粒。
第三方面，本发明实施例提供了两亲性磁纳米颗粒作为液滴微流控的油相材料的表面活性剂在(1)～(5)中任意一种技术的应用，所述两亲性磁纳米颗粒为前述实施例所述的两亲性磁纳米颗粒；(1)液滴微流控技术；(2)液滴操控技术；(3)高通量酶筛选；(4)单细胞测序；(5)单细菌培养；所述应用不以疾病的诊断或治疗为直接目的。
本发明具有以下有益效果：
本方案所使用的合成方案，均不需要复杂的大型仪器，在常规实验室均可进行制备，将表面活性剂的制备成本大幅减少。
本方案制备的两亲性磁纳米颗粒所稳定的液滴，具有较好的热稳定性，在37℃、60℃和95℃均有较好的稳定性；对于疏水性小分子较好的封闭性；易操控性，在外置磁铁的存在下，液滴具有较好的磁响应性，可以对液滴进行分选、分裂和融合等操控；具有较好的生物相容性，可以在液滴中完成单个细菌的增殖，为但细菌测序提供了可靠的平台。
本发明提供的两亲性磁纳米颗粒适用于绝大部分的液滴技术中，在分析化学、临床医学、细胞生物学、免疫学、分子生物学等领域都具有广泛的应用潜力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为液滴生成示意图；
图2为两亲性磁纳米颗粒的合成示意图；
图3为不同1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷用量对液滴稳定性的影响；
图4为本发明制备的液滴的稳定性结果；
图5为对照组制备的液滴的稳定性结果；
图6为实验组和对照组制备的液滴的荧光小分子封闭性结果；
图7为本发明制备的液滴的磁响应性结果；
图8为改变磁性液滴的磁化率对磁性液滴的影响结果；
图9为本发明制备的液滴的生物相容性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
首先，本发明实施例提供了两亲性磁纳米颗粒在制备用于磁液滴微流控技术的相关产品中的应用，所述两亲性磁纳米颗粒包括：磁性纳米颗粒和包裹所述磁性纳米颗粒的修饰层，所述修饰层的表面修饰有亲氟基团和亲水基团。
与传统使用的聚合物表面活性剂相比，本发明所述的两亲性磁纳米颗粒，可以有效避免由于聚合物表面活性剂在吸附于油水界面时反胶束的形成，这种反胶束被认为是疏水性小分子在液滴间泄漏的主要原因，故本发明所述的两亲性磁纳米颗粒所制备的液滴具有更好的封闭性，将依赖于液滴技术的检测准确性大幅提高，在临床应用、科研前沿领域的应用具有光明的前景。由于两亲性磁纳米颗粒可以自组装于液滴外表面，这样的液滴磁化方式极大地提高了磁性液滴操控体系的生物相容性，将扩展液滴操控技术的操控方式，具有制作简单、容易实现、成本低和寿命长等优势。
本方案利用已开发的新型磁性液滴技术，克服了传统液滴技术中心难以操控的难点，实现了液滴的磁响应分选、分裂和融合。为将来液滴微流控技术提供了更多的研究方法。
相对于亲水和/或亲油的磁纳米颗粒而言，具有亲氟基团的纳米颗粒能更有效分散于液滴微流控技术常用的连续相(氟油)中。在一些实施例中，用于形成所述亲氟基团的化合物选自：1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基三乙氧基硅烷、三乙氧基-1H,1H,2H,2H-十三氟-N-辛基硅烷、三乙氧基氟硅烷、三乙氧基(五氟苯基)硅烷、3,3,3-三氟丙基三乙氧基硅烷和三乙氧基(1H,1H,2H,2H-九氟己基)硅烷中的至少一种。其中，1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷中的碳氟链较长，含氟量多，亲氟性强。
可选地，所述亲水基团包括：羟基、羧酸基、磺酸基、硫酸基、磷酸基、氨基、季铵基、叔胺基、酰胺基和醚基中的至少一种。
可选地，每两亲性磁纳米颗粒的粒径为5～2000nm。具体可以为5nm、10nm、50nm、100nm、200nm、400nm、600nm、800nm、1200nm、1400nm、1600nm、1800nm、2000nm中的任意一种或任意两种之间的范围。
在一些实施例中，所述修饰层选自二氧化硅层和高分子聚合物层中的任意一种。
在一些实施例中，所述高分子聚合物选自；聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚酰亚胺、聚芳醚和聚芳酰胺中的至少一种；
可选地，每100mg两亲性磁纳米颗粒，包含：5～10mg磁性纳米颗粒，90～100mg的二氧化硅层。每100mg两亲性磁纳米颗粒包含的磁性纳米颗粒的重量可以为5mg、6mg、7mg、8mg、9mg、10mg中的任意一种或两种之间范围，每100mg两亲性磁纳米颗粒包含的二氧化硅层的重量可以为90mg、91mg、92mg、93mg、94mg、95mg、96mg、97mg、98mg、99mg、100mg中的任意一种或任意两种之间的范围。
在一些实施例中，亲水基团与亲氟基团的摩尔比为1.5～5:1。该摩尔比具体可以为1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1中的任意一种或任意两种之间的范围。
在一些实施例中，当所述修饰层为二氧化硅层时，所述两亲性磁纳米颗粒的制备方法包括：
将磁性纳米颗粒与四乙氧基硅烷在碱性环境下混合反应，以在所述磁性纳米颗粒的表面形成二氧化硅层，作为二氧化硅纳米颗粒；所述二氧化硅层的表面含有羟基(亲水基团)；
对所述二氧化硅纳米颗粒进行氟化处理，形成表面修饰有亲氟基团的两亲性磁纳米颗粒。
本发明通过改良后的stober法，在具有磁响应性的纳米颗粒表面包裹一层二氧化硅，由于二氧化硅本身表面亲水基团的存在与易修饰的特点，仅需一次表面改性(氟化处理)即可制备具有磁性的两亲性磁纳米颗粒。在一些实施例中，所述氟化处理包括：将所述二氧化硅纳米颗粒和氟化剂在碱性环境下反应。
可选地，所述氟化剂选自：1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基三乙氧基硅烷、三乙氧基-1H,1H,2H,2H-十三氟-N-辛基硅烷、三乙氧基氟硅烷、三乙氧基(五氟苯基)硅烷、3,3,3-三氟丙基三乙氧基硅烷、三乙氧基(1H,1H,2H,2H-九氟己基)硅烷中的任意一种。当选用1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷时，其中的碳氟链较长，含氟量多，亲氟性强。
在一些实施例中，在反应体系中，氟化剂的最终体积浓度为1％～10％。具体可以为1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％和10％中的任意一种或任意两种之间的范围；优选为2.45％～7.35％。
可选地，所述二氧化硅纳米颗粒和氟化剂的配比为：每36mg二氧化硅纳米颗粒，添加0.2～0.6mL母液体积浓度为90％～100％的氟化剂。氟化剂的浓度具体可以为90％、92％、94％、96％、98％和100％中的任意一种或任意两种之间的范围。
在一些实施例中，所述氟化处理的条件为：0～100℃，10s～72h。在一些实施例中，所述温度可以为0℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃中的任意一种或多种，时间可以为10s、30s、1min、5min、10min、30min、40min、50min、1h、5h、10h、20h、30h、40h、50h、60h、70h、72h中的任意一种或任意两种之间的范围。
可选地，所述氟化处理的条件为：30～45℃，40～80min。氟化处理的时间可以为30℃、32℃、34℃、36℃、38℃、40℃、42℃、44℃、45℃中的任意一种或任意两种之间的范围。反应时间长短决定氟化程度，时间越短，氟化程度越低，时间越长，氟化程度越高。在该时间范围反应的氟化程度用于液滴生成最稳定。
可选地，所述氟化处理的条件为：35～39℃，55～65min。
可选地，所述碱性环境是指pH为10～12的溶液环境。pH可以为10、11.1、11.2、11.3、11.4、11.5、11.6、11.7、11.8、11.9和12中的任意一种或任意两种之间的范围。
可选地，所述碱性环境由在反应体系中添加氨水获得。
在一些实施例中，所述将磁性纳米颗粒与四乙氧基硅烷在碱性环境下混合反应包括：将磁性纳米颗粒分散于有机溶剂中后，再与四乙氧基硅烷在碱性环境下混合反应。
可选地，所述有机溶剂包括无水乙醇。
可选地，所述混合反应条件包括：超声1～10min，室温下混合10～14h。超声的时间具体可以为1min、2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min、10min中的任意一种或任意两种之间的范围。超声的功率可以为40-80kHz，具体可以为40kHz、50kHz、60kHz、70kHz、80kHz中的任意一种或任意两种之间的范围。室温可以理解为0～30℃，具体可以为0℃、2℃、4℃、6℃、8℃、10℃、12℃、14℃、16℃、18℃、20℃、22℃、24℃、26℃、28℃、30℃中的任意一种或任意两种之间的范围。
可选地，所述室温下混合的方式包括搅拌。
可选地，所述碱性环境是指pH为10～12的溶液环境。
可选地，所述碱性环境由在反应体系中添加氨水获得。
在一些实施例中，所述制备方法还包括：对混合反应后的产物离心，收集沉淀物；
可选地，所述制备方法还包括：对所述沉淀剂洗涤至少一次后，用于后续的氟化处理。
在一些实施例中，所述制备方法还包括：将氟化处理后的获得的二氧化硅纳米颗粒分散于分散相中。
在一些实施例中，二氧化硅纳米颗粒分散于分散相中的分散为超声分散。超声的时间可以为1～10min，功率可以为40-80kHz。
在一些实施例中，所述分散相选自HFE-7100、GH135、FC-40、HFE-7200、HFE-7300中的任意一种或多种。
可选地，每100g分散相，添加1～5g二氧化硅纳米颗粒。
在一些实施例中，所述产品包括：油相材料、油相材料的聚合物表面活性剂、液滴、试剂、试剂盒和芯片中的任意一种。
另一方面，本发明实施例还提供了一种油相材料或含油相材料的产品，所述油相材料包括油相基础材料和前述任意实施例所述的两亲性磁纳米颗粒。
可选地，所述油相基础材料和两亲性磁纳米颗粒的重量比为100：(0.75～2)。该重量比具体可以为100：(0.75、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9和2中的任意一种或任意两种之间的范围)。
可选地，所述重量比为100：(1～2)。
可选地，所述产品选自液滴、试剂、试剂盒和芯片中的任意一种。
可选地，所述油相材料应用于液滴微流控技术。
此外，本发明实施例提供了两亲性磁纳米颗粒作为液滴微流控油相材料的表面活性剂在(1)～(5)中任意一种技术的应用，所述两亲性磁纳米颗粒为前述任意实施例所述的两亲性磁纳米颗粒；
(1)液滴微流控技术；(2)液滴操控技术；(3)高通量酶筛选；(4)单细胞测序；(5)单细菌培养。
所述应用不以疾病的诊断或治疗为直接目的。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
一种两亲性磁纳米颗粒的合成，其包括以下步骤；
(1)将适量(50mg)具有磁性的Fe3O4纳米颗粒(～60nm)分散入40mL无水乙醇中，得到溶液I；
(2)向溶液I中依次分别加入0.5mL 28％氨水(以使反应体系中的pH为11)、10mL超纯水、0.8mL四乙氧基硅烷(TEOS)并超声5min，室温下剧烈搅拌12小时；
(3)待反应完成后，离心12000rpm，15min，去除上清，使用无水乙醇对沉淀物(SiO2-Fe3O4纳米颗粒)进行清洗，重复以上洗涤步骤至少3次；
(4)洗涤完成后，在SiO2-Fe3O4(120mg)纳米颗粒中加入适量(20mL)无水乙醇，得到溶液II，进行表面改性(氟化处理)；
(5)在适量溶液II中加入适量1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷(FAS)和氨水(每8mL 4.5mg/mL SiO2-Fe3O4纳米颗粒加入0.48mL FAS(最终体积浓度为5.88％)和0.23mL氨水)，反应体系中的pH为11，放置于37℃恒温箱中反应60min；
(6)待反应完成后，使用12000rpm，时间为3min，离心后去掉上清，获得F-Fe3O4@SiO2，在F-Fe3O4@SiO2中加入HFE-7100；
(7)待F-Fe3O4@SiO2超声震荡并重新均匀分散于HFE-7100以后，使用12000rpm，时间为10min，离心后去掉上清，再加入HFE-7100重新分散F-Fe3O4@SiO2，重复步骤(7)洗涤2次；
(8)待洗涤完成后，干燥F-Fe3O4@SiO2，在称得重量后，根据质量分数3％(w/w)加入适量的HFE-7500超声分散F-Fe3O4@SiO2，完成两亲性磁纳米颗粒的制备，具体原理图如下图2所示。
实施例2
一种两亲性磁纳米颗粒的合成，大致与实施例1相同，区别在于，氟化剂的不同，区别如下：将实施例1中氟化时的1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷用量改变，分别使用240μL、360μL、480μL(最终体积浓度为5.88％)及720μL；并使用这4种两亲磁性纳米颗粒生成液滴，判断液滴稳定性，结果如图3所示，我们可以看到，在其他氟化参数不变的情况下，仅改变氟化试剂的浓度，在480μL效果下制备的两亲磁性纳米颗粒能生成稳定且均一的液滴。
试验例
1、稳定性
采用实施例1所制备的两亲性磁纳米颗粒，与HFE-7500(油相材料)按照1.5％w/w重量比混合，形成油相材料，用于制备液滴，并验证液滴的稳定性。同时，设置一组对照例，对照组与实验组的区别仅在于：采用EA-Surfactant替换两亲性磁纳米颗粒，作为表面活性剂。
液滴的制备步骤包括：使用十字交叉型液滴生成芯片；分别将连续相及分散相连接芯片对应入口；调整好注射泵对应流速，连续相为600μL/h，分散相为200μL/h(可根据所需液滴大小进行调整)；将出口处连接PTFE管至EP管中，对液滴进行收集。
结果如图4和图5所示。通过实验结果可以看出本发明所制备的液滴同样具有很好的PCR热稳定性，同时，放置较长时间也能维持液滴的形态。
2、荧光小分子封闭性
检测上述实验组和对照组制备的液滴的荧光小分子封闭性。
检测方法
使用实施例1合成的两亲磁性纳米颗粒作为表面活性剂分别生成阳性液滴(12μM)及阴性液滴(4μM)；
使用EA-Surfactant作为表面活性剂分别生成阳性液滴(12μM)及阴性液滴(4μM)；
将两种表面活性剂生成的阳性液滴及阴性液滴分别按体积比1:1混合放置于室温下孵育不同时间；
最后通过检测不同孵育时间中液滴荧光强度来判断表面活性剂的封闭效果。
结果见图6，通过实验结果可以看出本发明所制备的液滴具有更好的小分子封闭性，分别在4、24H均能维持较好的阳性液滴与阴性液滴的比例；而EA-Surfactant所制备的液滴在30分钟使就开始发生泄漏，scale bar：150μm。
3、磁响应性
检测上述实验组制备的液滴的磁响应性。
检测方法：
1)通过改变磁性液滴所受磁力对其进行分选
在磁性液滴操控芯片中，使用实施例1所合成的两亲磁性纳米颗粒生成具有磁性的液滴；
将钕铁硼永磁铁放置于距离液滴不同位置(无磁铁、3.7mm、2.2mm)，分别记录不同距离下，磁性液滴的最大偏转距离及被分选进入的出口。
结果见图7中A-C。
通过实验结果可以看出，永磁铁距离液滴不同距离时，磁性液滴会有不同的磁响应偏移轨迹，当永磁铁放置在距离磁性液滴3.7mm的位置时，磁性液滴的垂直偏转距离为147μm，并被分选进入出口2。将永磁铁放置在距离磁性液滴2.2mm的位置时，较近的距离导致磁通密度增加。随着永磁铁与磁性液滴的距离缩短，液滴所受的磁力急剧增大，故液滴在较大磁通密度下发生了更大的垂直偏转距离为232μm，并被分选进入出口3。
2)通过改变磁性液滴大小对磁性液滴进行分选
在磁性液滴操控芯片中，使用实施例1所合成的两亲磁性纳米颗粒生成了两种不同大小的磁性液滴，分别是45μm和85μm；
将将钕铁硼永磁铁固定放置于距离液滴1mm位置处，分别记录不同大小磁性液滴的最大偏转距离及被分选进入的出口。
结果见图7中D-F。
通过实验结果可以看出，85μm的磁性液滴的垂直偏转距离大于45μm的磁性液滴。45μm大小的磁性液滴会被分选进入出口2，而85μm的液滴会被分选进入出口3，而当磁场不存在时，两种不同大小的液滴均被分选进入通道1中。由此可以得出磁性液滴的垂直偏转距离与其自身直径大小成正比。
3)通过改变磁性液滴的磁化率对磁性液滴进行分选
首先使用实施例1所构建的方法合成了三种不同磁性强度的两亲磁性纳米颗粒，分别在磁性液滴操控芯片中生成了低、中、高磁性的液滴，均为85μm。
结果见图8。
通过实验结果可以看出，相同大小，不同磁化率的液滴其垂直偏转距离均不相同。在磁场存在的情况下，三种不同磁化率的液滴的垂直偏转距离的大小与其磁性强弱有关，而当磁场不存在的情况下，三种不同磁化率的液滴均表现出了相同的轨迹。由此可以得出磁性液滴的垂直偏转距离与其外表面所吸附的两亲磁性纳米颗粒的磁性强弱呈正相关。
4、生物相容性
检测上述实验组制备的液滴的生物相容性。
液滴中单个细胞的培养
将浓度为1cell/液滴(～120μm，约为106cell/mL)的绿色荧光蛋白表达的白血病悬浮细胞(THP-1)包裹进入单个液滴中进行单细胞培养，分别在0、4、8、12、24小时进行荧光共聚焦成像，通过活细胞比例来反应液滴中细胞的活性。
结果见图9中A-B。
由结果可知，在0h时，液滴中活细胞的比率均为80％左右，随着孵育时间增加至24h，液滴中活细胞率仅保留在了60％左右。而在12h的富裕时间内，液滴中的细胞均有较好的生物活性。可以明显看到，本材料具有较好的生物相容性。
液滴中单个细菌的增殖
将浓度为0.6CFU/液滴(～65μm，约为4.2x106 CFU/mL)的红色荧光蛋白表达的大肠杆菌(RFP-E.coli)包裹进入单个液滴中进行单细菌增殖，分别在0、12、24、36、48、60小时进行荧光共聚焦成像，通过荧光面积大小来反应液滴中细菌增殖情况。
结果见图9中C-D。
由结果可知，在0h时，液滴中的细菌仅有0个、1个或2个，随着孵育时间的增加，液滴中的细菌发生了明显的增殖，在48h达到了该液滴体积(～65μm)下的最大可增殖量。可以明显看到，本材料具有较好的生物相容性。
5、成本对比
实验组的总价为13.6元/mL(见表1)；EA-surfactant实际价格为400元/mL。
表1试剂价格
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (33)

1.两亲性磁纳米颗粒作为液滴微流控的油相材料的表面活性剂在制备用于液滴微流控技术的相关产品中的应用，其特征在于，所述两亲性磁纳米颗粒包括：磁性纳米颗粒和包裹所述磁性纳米颗粒表面的修饰层，所述修饰层的表面修饰有亲氟基团和亲水基团。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，用于形成所述亲氟基团的化合物选自：1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基三乙氧基硅烷、三乙氧基-1H,1H,2H,2H-十三氟-N-辛基硅烷、三乙氧基氟硅烷、三乙氧基(五氟苯基)硅烷和三乙氧基(1H,1H,2H,2H-九氟己基)硅烷中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述亲水基团包括：羟基、羧酸基、磺酸基、硫酸基、磷酸基、氨基、季铵基、叔胺基、酰胺基和醚基中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述修饰层选自二氧化硅层和高分子聚合物层中的任意一种。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述高分子聚合物选自；聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚酰亚胺、聚芳醚和聚芳酰胺中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，每两亲性磁纳米颗粒的粒径为5～2000nm。
7.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，每100mg两亲性磁纳米颗粒，包含：5～10mg磁性纳米颗粒，90～100mg的二氧化硅层。
8.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述亲水基团与所述亲氟基团的摩尔比为(1.5～5):1。
9.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，当所述修饰层为二氧化硅层时，所述两亲性磁纳米颗粒的制备方法包括：
将磁性纳米颗粒与四乙氧基硅烷在碱性环境下混合反应，以在所述磁性纳米颗粒的表面形成二氧化硅层，作为二氧化硅纳米颗粒；所述二氧化硅层的表面含有羟基；
对所述二氧化硅纳米颗粒进行氟化处理，形成表面修饰有亲氟基团的两亲性磁纳米颗粒。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述氟化处理包括：将所述二氧化硅纳米颗粒和氟化剂在碱性环境下反应。
11.根据权利要求10所述的应用，其特征在于，所述氟化剂选自：1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基三乙氧基硅烷、三乙氧基-1H,1H,2H,2H-十三氟-N-辛基硅烷、三乙氧基氟硅烷、三乙氧基(五氟苯基)硅烷和三乙氧基(1H,1H,2H,2H-九氟己基)硅烷中的任意一种。
12.根据权利要求10所述的应用，其特征在于，在反应体系中，所述氟化剂的最终体积浓度为1％～10％。
13.根据权利要求10所述的应用，其特征在于，所述二氧化硅纳米颗粒和氟化剂的配比为：每36mg二氧化硅纳米颗粒，添加0.2～0.6mL母液体积浓度为90％～100％的氟化剂。
14.根据权利要求10所述的应用，其特征在于，所述氟化处理的条件为：0～100℃，10s～72h。
15.根据权利要求10所述的应用，其特征在于，所述碱性环境是指pH为10～12的溶液环境。
16.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述将磁性纳米颗粒与四乙氧基硅烷在碱性环境下混合反应包括：将磁性纳米颗粒分散于有机溶剂中后，再与四乙氧基硅烷在碱性环境下混合反应。
17.根据权利要求16所述的应用，其特征在于，所述有机溶剂包括无水乙醇。
18.根据权利要求16所述的应用，其特征在于，所述混合反应的条件包括：超声1～10min，室温下混合10～14h。
19.根据权利要求18所述的应用，其特征在于，所述室温下混合的方式包括搅拌。
20.根据权利要求16所述的应用，其特征在于，所述碱性环境是指pH为10～12的溶液环境。
21.根据权利要求16所述的应用，其特征在于，所述碱性环境由在反应体系中添加氨水获得。
22.根据权利要求16所述的应用，其特征在于，所述制备方法还包括：对混合反应后的产物离心，收集沉淀物。
23.根据权利要求22所述的应用，其特征在于，所述制备方法还包括：对所述沉淀物洗涤至少一次后，用于后续的氟化处理。
24.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述制备方法还包括：将氟化处理后的获得的两亲性磁纳米颗粒分散于分散相中。
25.根据权利要求24所述的应用，其特征在于，所述分散相选自HFE-7100、GH135、FC-40、HFE-7200、HFE-7300中的任意一种或多种。
26.根据权利要求24所述的应用，其特征在于，每100g分散相，添加1～5g两亲性磁纳米颗粒。
27.根据权利要求1～8任一项所述的应用，其特征在于，所述相关产品包括：油相材料、液滴、试剂、试剂盒和芯片中的任意一种。
28.一种油相材料或含油相材料的产品，其特征在于，所述油相材料包括：油相基础材料和权利要求1～27任一项所述的两亲性磁纳米颗粒。
29.根据权利要求28所述的油相材料或含油相材料的产品，其特征在于，所述油相基础材料和两亲性磁纳米颗粒的重量比为100：(0.75～2)。
30.根据权利要求29所述的油相材料或含油相材料的产品，其特征在于，所述重量比为100：(1～2)。
31.根据权利要求29所述的油相材料或含油相材料的产品，其特征在于，所述产品选自液滴、试剂、试剂盒和芯片中的任意一种。
32.根据权利要求29所述的油相材料或含油相材料的产品，其特征在于，所述油相材料应用于液滴微流控技术。
33.两亲性磁纳米颗粒作为液滴微流控的油相材料的表面活性剂在液滴微流控技术的应用，其特征在于，所述两亲性磁纳米颗粒为权利要求1～27任一项所述的两亲性磁纳米颗粒；
所述应用不以疾病的诊断或治疗为直接目的。
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