如何避免微流体实验中的气泡

在微流体实验中，气泡的产生会带来诸多问题：气泡是动态的，会随着压力和温度的变化发生膨胀或收缩，因此会吸收压力变化，降低系统的响应时间，同时也会改变流阻，导致流量不稳定，此外，在细胞培养中，气泡会导致细胞死亡。

本文内容分为以下3个部分：

1.气泡是如何产生的？

2.如何避免气泡的产生？

3.如果气泡不可避免，怎么办？

气泡是如何产生的？

一般来讲，微流体实验中的气泡来源分为以下几个方面：

1.微流控系统非完全密封，存在漏气情况。

2.更换试剂进行进样时，可能会往系统中引入气体。

3.流体能溶解一定量的气体，随着压力或温度的变化，气体溶解度发生变化，可能会释放出气泡。

4.微流控芯片的部分结构会导致气泡产生，图1为常见的几种会产生气泡的结构：死角（图1. a）、尖角（图1. b）、宽且浅的腔室（图1. c）和两块材料间的不规则接触结构（图1. d）[1]。

如何避免气泡的产生？

避免气泡的产生，可从以下几方面入手：

1.控制外部环境：

（1）压力：低压相对高压而言，会降低气体溶解度。

（2）温度：实验中保持恒温，可避免气体溶解度发生变化而释放气泡。

（3）时间：实验时间越短，气泡增长到影响实验结果的可能性就越小。

2.改进芯片内部设计：避免在芯片设计中出现以下结构：死角、尖角、宽且浅的腔室和两块材料间的不规则接触结构（见图1）。

3.改善系统外围设备及连接：

（1）检查所有接口的密封性。

（2）尽量减少连接头、连接器的使用，每多一个连接头，都会增加气泡产生的潜在风险。

如果气泡不可避免，怎么办？

如果在实验中，气泡还是不可避免的会产生，可采用以下办法：

1.对试剂预先进行脱泡处理。

2.用异丙醇或表面活性剂（如SBS）清洗系统管路。

3.使用一些现有的商业化产品，如法国Fluigent的去泡器（Bubble trap）或美国Corsolution的脱气器（Degasser），其原理均是采用了一种透气不透液的膜，通过施加真空的方式，实现气液分离，从而去除已产生的气泡。

参考文献：

[1]     Pereiro I , Khartchenko A F , Petrini L , et al. Nip the bubble in the bud: a guide to avoid gas nucleation in microfluidics[J]. Lab on a Chip, 2019, 19.