液滴微流控技術制備功能型微球的研究進展

張 民,張正煒,張艷紅

(華東理工大學 機械與動力工程學院,上海200237)

1 前 言

微球通常是指粒徑范圍在1～300μm 的球狀實體，也有小于1μm 納米粒子和直徑達1 000 μm 的更大的顆粒[1]。為了滿足微球在材料合成、藥物篩選、環(huán)境監(jiān)測等多個領域的應用需求，通常在以高分子材料為骨架的基礎上，進行各種改性。制備微球的方法有多種，例如交聯(lián)固化法[2]、溶劑揮發(fā)法[3]、液滴微流控技術等。較于前兩者，液滴微流控技術可以制備多種性能優(yōu)良的聚合物粒子。例如在化學分析領域，可用于高效液相色譜填料；在制藥方面，將藥物鑲嵌在微球內部，控制微球大小，可以改善藥物在體內的吸收與分布；在吸附表征方面，通過改造微球內部結構，可以增大微球比表面積，進而增加吸附量。綜上所述，針對不同的需求，可以衍生出多種架構不同、功能不同的微球。液滴微流控技術(microfluidics)是指基于微觀尺度下，在幾十至幾百微米的通道內對流體進行操控的一種技術。該技術起源于20世紀50年代，Skegges[4]提出一種間隔式連續(xù)流動技術，在流體管道中進行分析化學實驗，顛覆了傳統(tǒng)實驗方法。發(fā)展至今，在裝置搭建方面經(jīng)歷了3次重大突破：首先是1998年，Xia 等[5]提出了關于聚二甲基硅氧烷(PDMS)軟刻蝕的方法，PDMS 材料的出現(xiàn)是微流控技術的重要突破，為微流控技術的蓬勃發(fā)展奠定了堅實的基礎；其次是在2001年Thorsen 等[6]突破了連續(xù)流的限制，實現(xiàn)了液滴的剪切，開啟了液滴微流控的歷史；最后是2005年，哈佛大學的Utada 等[7]采用玻璃毛細管制備了微流控裝置，這一舉措豐富了微流控技術方法的種類，目前大多數(shù)微流控制備微球的實驗都是基于毛細管進行的?！?br>