[发明专利]一种水包水包水单分散双重乳液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种水包水包水(W/W/W)单分散双重乳液及其制备方法，属于全水相单分散双重乳液制备技术领域，该制备方法通过外水相溶液、中间水相溶液和内水相溶液在微管型三重同轴环绕毛细管装置的锥尖出口处，一步生成水包水包水(W/W/W)单分散双重乳液；其中，中间水相溶液和内水相溶液的输出方式为同步间断式输出。本发明提供的水包水包水(W/W/W)单分散双重乳液的制备方法具有简便快捷，乳液均一稳定，乳液大小和内水相液滴直径可分别于250～500μm和110～300μm区间范围实现灵活精准可控的特点，可有效解决现有制备技术中存在的双水相间界面张力极低、制备难度大、不适合高通量批量生产的问题。

技术领域

本发明涉及全水相单分散双重乳液制备技术领域，具体涉及到一种水包水包水（W/W/W）单分散双重乳液及其制备方法。

背景技术

液滴微流控技术的最新进展已实现了液滴的连续生成，并可以精确控制液滴的大小和组成。微流控液滴以其比表面积大，结构，大小，组成及凝胶化过程均可控，试剂消耗量少等诸多优势已被广泛应用于组织工程，3D细胞培养，药物输送等生物医学领域。近年来，随着微流控技术的快速发展，研究者们已经可以通过微流控装置或PDMS芯片技术制备出大小均一且结构更为复杂的乳液。

近些年，液滴微流控技术快速发展，但大部分人都集中在双重油水乳液或双水相乳液的制备，却未见可精确调控且生物相容的水包水包水（W/W/W）双重乳液的研究报道，其原因在于双水相间界面张力极低，制备难度大。2019年，有研究者通过电磁阀产生的振荡作用克服双水相间极低的界面张力以诱导w/w/w射流破裂，从而在玻璃管中段获得水包水包水双重乳液，但是震荡作用不能使乳液在锥口处直接生成，且依靠外力作用影响管内流体，无法达到精确控制乳液模板尺寸的效果。同年，其他研究者通过微流体电喷雾技术制备了利用双组分蛋白质稳定的水包水（W/W）单乳液，但是同轴电喷雾技术缺乏有效的颗粒收集方法和喷嘴设计，阻碍了多层微球的批量生产。2020年，有研究者使用PDMS芯片制备了含有多个水核心的油包水包水(W/W/O)双重乳液，但涉及使用油相提高剪切力以形成乳液，在进行体外3D细胞培养时仍需要清洗过程，不利于细胞生长，影响了微胶囊的生物相容性，并且PDMS装置昂贵复杂，在大规模高通量生产时并不经济实用。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的是提供一种水包水包水(W/W/W)单分散双重乳液及其制备方法，可有效解决现有水包水包水(W/W/W)单分散双重乳液制备技术中存在的双水相间界面张力极低、制备难度大、不适合高通量批量生产的问题，同时本发明提供的水包水包水(W/W/W)单分散双重乳液的制备方法具有简便快捷，乳液均一稳定，乳液大小和内水相液滴直径可分别于250~500 μm和110~300 μm区间范围实现灵活精准可控的特点。

为达上述目的，本发明采取如下的技术方案：

本发明提供一种水包水包水(W/W/W)单分散双重乳液的制备方法，通过外水相溶液、中间水相溶液和内水相溶液在微管型三重同轴环绕毛细管装置的锥尖出口处，一步生成水包水包水(W/W/W)单分散双重乳液；其中，中间水相溶液和内水相溶液的输出方式为同步间断式输出。

本发明上述的中间水相溶液和内水相溶液的输出方式为同步间断式输出意为采用如空气泵等装置对中间水相溶液和内水相溶液同时进行外部控制，使两者在制备水包水包水(W/W/W)单分散双重乳液过程中进行同步地间断式输出；同时，应当注意的是，本发明中所述的“间断式输出”与“间歇式输出”“脉冲式输出”等类似表达相同，均属于本发明保护的范围。

进一步地，上述水包水包水(W/W/W)单分散双重乳液的制备方法，具体包括以下过程：

将外水相溶液、中间水相溶液和内水相溶液分别通过管路与微管型三重同轴环绕毛细管装置的进料口连接，同时通过空气泵设置内水相溶液和中间水相溶液的气压以及注射泵设置外水相溶液的流速，于微管型三重同轴环绕毛细管装置的锥尖出口处，即可。