[发明专利]基于微流控技术的明胶甲基丙烯酰胺核壳微球的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于微流控技术的明胶甲基丙烯酰胺核壳微球的制备方法。一种微流控芯片主要由连续相入口、壳流体入口、核流体入口、微球出口、连续相通道、壳流体通道、核流体通道、层流通道及主通道组成；核壳微球制备方法采用上述芯片主要包括以下步骤：明胶甲基丙烯酰胺材料的合成、明胶甲基丙烯酰胺核壳微球的制备。本发明利用两相水溶液的层流性质及油水界面张力，在微流控芯片上一步形成核壳液滴，再经过光化学交联形成固化的明胶甲基丙烯酰胺壳，其核为水溶液。该技术可用于体内微组织模型构建、血管形成、组织块移植等生物学应用中。

技术领域

本发明涉及材料化学与微流控技术领域，具体涉及一种基于微流控技术的明胶甲基丙烯酰胺核壳微球的制备方法。

背景技术

微流控技术又称芯片实验室，是一种在微米尺度空间对流体进行操控为主要特征的科学技术。微流控液滴技术是其一个重要分支，它是利用流体不相容原理来形成液滴，并对其进行后续分选、分裂、捕获、融合等操控的技术。微流控液滴技术因具有大小均一、通量高；体积小，传热、传质快；单分散、无交叉污染；时空分辨、利于多步、多试剂合成；规模集成、使用灵活等优点，该技术已经在微颗粒合成、药物筛分、药物缓释、组织工程等领域得到了广泛的应用。

形成的液滴可通过化学交联(如：离子交联、迈克尔加成)、物理性交联(如：改变温度、PH)等方式形成固化的微球。在微球制备方面，相比于现有的悬滴技术、搅拌技术、微孔膜技术而言，微流控技术制备的微球具有较高的均一性、可控性、高通量的特点。而目前，结合微流控体系制备实心结构的微球已经相当成熟，其形式较为单一，而核壳结构的构建能将微小的液滴可控区域化，实现空间的分区利用。目前，核壳结构的构建大多采用套管装置，利用多步骤制备，即在上游形成的小液滴在下游被大液滴吞并，形成核壳结构后将壳固化从而形成核壳微球，此方法较为繁琐。本发明采用明胶材料，由于其含有很多氨基、羧基、羟基，故可用于修饰嫁接官能团，如用甲基丙烯酸酐修饰明胶后在引发剂存在的条件下，紫外照射发生自由基聚合反应，从而将其固化，即形成明胶甲基丙烯酰胺水凝胶材料。

发明内容

本发明的目的在提供一种基于微流控技术的明胶甲基丙烯酰胺核壳微球的制备方法。本发明利用芯片技术，采用明胶甲基丙烯酰胺水凝胶材料一步制备核壳微球，成功实现了一步、均一、可控、区域化微球的制备，解决区域化问题，且体系稳定、操作简单。

本发明一种微流控芯片，主要由连续相入口、壳流体入口、核流体入口、微球出口、连续相通道、壳流体通道、核流体通道、层流通道及主通道组成；连续相入口通过连续相通道与主通道连接，壳流体入口、核流体入口分别通过壳流体通道、核流体通道均与层流通道及主通道连接。

所述的微流控芯片，连续相通道、壳流体通道、核流体通道、层流通道、主通道宽度范围均为100-500μm，芯片各部分通道高度范围为50-400μm，主通道长1-2cm，层流通道长范围为0.5-1.5mm。

一种微流控芯片的制备方法，该微流控芯片由上下两层不可逆封接而成，上层材料为可透光透气的PDMS聚合物，下层材料为洁净的玻璃片。PDMS层和玻璃片分别用等离子体处理10-25s进行封接，通道用1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷疏水处理。所述1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷浓度为0.5％-5％。

本发明一种基于微流控技术的明胶甲基丙烯酰胺核壳微球的制备方法，采用上述微流控芯片，具体包括下列步骤：

(1)明胶甲基丙烯酰胺材料的合成：明胶溶于DPBS溶液，然后加入甲基丙烯酸酐溶液，之后加入DPBS溶液来终止反应。随后用去离子水透析，接着将以上透析液过滤，最后将滤液冻干数天从而得到多孔的明胶甲基丙烯酰胺水凝胶材料。