微流控双乳液滴或双包裹液滴制备套装

乳液（emulsions）是两种或两种以上互不相溶液体的混合物，其中，离散相以液滴的形式分布于连续相中。双乳液（double emulsion）则是一种分散相液滴中包裹着更小液滴的高度结构化流体，外液滴在内液滴的周围形成了一层屏蔽层，有效地隔离了内液滴与连续相，如下图所示。

双乳液又被称为乳液中的乳液或包裹性液滴，常见的类型主要分为W/O/W型和O/W/O型。以下图的O/W/O型为例，内部分散相和外部分散相为油相，中间相为水相，这种结构统称为油包水包油型双重乳液。

双乳液滴的主要优势：
（1）双乳液滴内部可以进行多种生物、化学反应，所需样品试剂量少、消耗低；
（2）在一定的工作条件下，双乳液滴的尺寸、数量可控，且可定量地分析内部的反应条件和结果；
（3）双乳液滴作为一个封闭的反应体系，避免了反应物浓度的改变以及不同反应之间的交叉污染；
（4）微乳滴的尺寸小，比表面积较大，传质、传热效率高。

凭借这些特定的优势，双乳液滴广泛地应用于化妆品、药物生产、细胞医学、食品科学、石油工业、化学合成、环境监测等领域。

目前，双乳液滴的制备有传统的化学乳液合成法和微流控制备方法，微流控制备双乳液滴从液滴成型方式上可以分为主动式和被动式。主动式需要使用磁力、激光等外界动力进行乳化，对设备和成本要求较高。被动式可以通过微通道的结构设计和多相流的流速控制来控制流场，从而使两相流在界面张力、黏性力以及惯性力等综合作用下完成乳化。被动式制备双乳液的工艺主要有协流式（同轴流）、交叉流式以及流动聚焦式，如下图所示。

其中，协流式或同轴流方法主要是由多个共轴的微通道组成，其中，连续相包裹分散相呈同轴流动，相界面在R-P不稳定性的作用下产生波动，进而破裂形成液滴。当同轴流芯片的各个通道在同一个轴线上时，双乳液滴的尺寸均匀性和生成频率才能达到Z优。当前，同轴流芯片主要采用玻璃毛细管进行搭建。交叉流式主要是基于T形结构的微通道，其中，内流体以一定的角度进入外流体，在外流体的剪切力作用下将产生动量失稳，破碎成小液滴，连续的两个T形通道就能实现双重乳液的制备。流动聚焦式主要是十字型结构的芯片，主要是利用了毛细不稳定性来乳化液滴。如上图c中所示，由伯努利方程可知在窄缩口处流体流速会急剧增大，导致外相流对内相流对称的剪切力作用的增大，流体在窄缩口的挤压下产生聚焦效果完成乳化。

下图显示了交叉节点和流动聚焦方式制备双乳液滴的特点

下面展示了我们利用玻璃毛细管开发的同轴流双乳液滴玻璃芯片和利用该芯片制备的双乳液滴。

利用该芯片，您可以快速、稳定的制备出80-200微米粒径均匀的双乳液滴。通过使用螺纹的倒锥接头，可快速、直接的连接到外径为1/16英寸（=1.6毫米）的PTFE导管上。

同轴流双乳液滴玻璃芯片采用高精确的对准方法将微细玻璃毛细管的ZX线处在同一个轴线上。三相流体的入口采用倒锥形接头连接，确保Z小的死体积和无漏液现象发生。该芯片由于采用玻璃毛细管加工，您可以把芯片放置在常规光学显微镜下观察乳液滴的产生过程。

双重乳液滴制备的实验连接图

首先，将OB1压力控制器、储液池、液体流量传感器、同轴流双乳液滴芯片和电脑等按照上图所示连接在一起。
其次，将实验用的液体放置在储液池1-3内。
Z后，在电脑上的ESI图形界面软件上设置OB1压力控制器输出的压力或液体的流量，同时在光学显微镜下观察同轴流玻璃芯片内的流体变化，然后慢慢调节压力或液体流量，直到双乳液滴的产生。

双乳液滴制备套装包含的组件
（1）    微流控压力控制器OB1（三通道）
（2）    液体流量传感器MFS或BFS（三个）
（3）    同轴流双乳液滴芯片（一个）
（4）    样品储液池15mL（四个）
（5）    微流控毛细导管PTFE（外径1/16英寸）
（6）    微流控接头配件

您将从双乳液滴制备套装中获得的益处
（1）    快速、稳定的压力驱动控制
（2）    快速、精确的液体流量控制
（3）    图形化界面操作软件ESI
（4）    液滴包裹的同轴流玻璃芯片
（5）    实验自动化运行
（6）    支持C++、LabVIEW、MATLAB、Python等API，方便您集成到已有的操作软件中。
（7）    该套装适用于器官培养、细胞培养、流体操纵、流动化学合成等领域
（8）    包含乳液滴制备的全部组件，您只需要提供50 cm×50 cm空间的实验台。