微流控方法在PDMS液滴芯片中产生稳定、均匀的油包水微液滴

【概述】

微流控微液滴系统是微流控芯片领域的一个分支，其采用两种不相溶的流体在微孔道的界面处形成微液滴，微液滴的体积通常在nL - pL范围。微液滴由于具有体积小、无交叉污染、反应快速、装置简单、重复性好、易于极ng确控制等优点而得到了快速发展，其广泛应用于生物、化学、医学、材料等领域。

液滴微流控系统中两相流流体流动的长时间稳定性、快速响应性及操作的便携性对于微流控微液滴制备来说是必须要考量的一个事项。将两相互不相容的流体稳定而又快速的推进微流控芯片的通道内时需要使用微流控驱动泵比如哈佛注射泵（Harvard pump）、蠕动泵、压力泵（Elveflow OB1 MK3压力泵，气压泵PneuWave和PneuWave DUO）等。当制备的微液滴尺寸小于20μm时，压力驱动泵因其以气体压力驱动的快速性而比注射泵有很明显的优势。除了压力泵响应的快速性外，压力驱动泵还具有很高的压力分辨率、集成度高、操作简便等优势。

本方案介绍了采用微流控方法在PDMS液滴芯片中产生稳定、均匀的油包水微液滴。该方案也满足微流控领域制备单重微液滴、双包裹微液滴实验。

【实验/设备条件】

1、压力泵控制器/压力泵 OB1 MK3（2 channels - 2 bars）

2、PDMS微流控芯片

3、2个流量传感器

此外，还包括如下的其他东西：
1、油和表面活性剂 - 20 mL （HFE 7500 +2%活性剂）
2、15 mL储液池，包含储液池的盖帽
3、外径OD 1/32”导管
4、1/4” - 28的适配器
5、Luer locks适配器
6、1/16” OD外径的FEP微流控套管
7、压力源快速连接套装
8、气动聚氨酯（PU）柔性管
9、ESI Elveflow软件

【实验/操作方法】

（1）将油和表面活性剂一同放置在一个15mL的储液池里，将超纯水放置在另一个15mL的储液池里。

（2）连接微流控压力控制器OB1、样品储液池、液体流量传感器和PDMS液滴芯片，连接示意图如下所示。

（3）缓慢增加OB1压力控制器的压力，使连续相液体充满整个实验通路。

（4）增加水相的压力，使水相和油相在PDMS芯片的交叉口位置相遇，然后再同时稍微增加一点压力，便可形成油包水液滴。在OB1压力控制器的操作软件ESI上，通过反馈调节模式，设置水相和油相的液体流量，由此产生稳定、均匀的油包水微液滴。

【实验结果/结论】

利用微流控技术产生油包水微液滴比传统化学方法合成的微液滴更加均匀、GX。采用高精密微流控压力进样泵OB1，结合液体流量传感器，通过反馈控制的方式，可以获得稳定、可靠、均匀的油包水微液滴。该方案制备的油包水液滴如下图所示。

【微流控液滴的应用】
1、高分子合成
2、细胞培养
3、PCR
4、双重微乳液
5、水凝胶合成
6、RNA序列
7、单细胞分析
8、药物输运