利用微流控装置制备微球的研究进展-生物剂型与生物材料.PDF

第 9卷第 5期 过 程 工 程 学 报 v0I．9No．5 2009年 10月 TheChineseJournalofProcessEngineering 0ct．2009 利用微流控装置制备微球的研究进展 张 艳 ，雷建都 ，林 海 ，耿立媛 ，苏海佳 ，马光辉 ，苏志国 (1．中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室，北京 100190；2．北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083 3．北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室，北京 100029) 摘 要：与传统机械搅拌法相比，微流控装置制备微球技术可制备出单分散性好、粒径和形态可控的微球．本文综述 了该技术制备微球的原理及其在给药载体、细胞载体、分离介质、食品加工和酶制剂等领域的应用，重点分析了微通 道材质、形状及实验流体对制备微球的影响，指出通过修饰微通道内壁、控制连续相可避免相的倒置现象，通过控制 微通道尺寸、调节连续相流速可控制乳滴形状，最后展望了该技术的发展前景． 关键词：微流控装置；单分散性；形态可控；相的倒置；微球 中图分类号：035；065 文献标识码：A 文章编号：1009-．-6o6x(2oo9)o5—1028～-07 1 前 言 一 系列微流控装置f或微流控系统，Microfluidicsystem) 近20年来，生物和化学等领域越来越注重微型化， 的开拓性工作．近 1O年来，微流控技术发展迅速，并在 而微流控(Microfluidics)技术在这方面的发展尤为值得 最近几年又发展了另一个崭新的技术平台，即液滴控制 重视． “微流控”既是一门科学也是一种技术，是一门 和粒径可控的微球制备[6-11】．目前，制备液滴和微球的 在微电子、微制作、生物工程和纳米技术等基础上发展 方法主要是传统的机械搅拌法，但该方法获得的乳滴或 起来 的全 新 的交叉 学科 ，它利 用微 流控 装置 微球粒径分布宽，形态难以控制，其应用大大受到限制． (Microfluidicdevice)~的微通道(TL径 5~500 m)对微量 微流控技术制备的微球则因具有粒径均一、形态可控等 液体或样品(体积一般为 10-一610 L)在微观尺度上进 优势而逐渐成为近几年的研究热点．传统机械搅拌方法 行操纵、处理与控制 l【I2】．微流控装置通常是一种以微通 和微流控技术制备乳液或微球的特点见表 I．本文综述 道 网络和各种功能单元集成化为特 点的微流控芯片 了微流控技术制备微球的原理及其在给药载体、细胞载 (Microfluidiechip)，可以实现样品的制备、反应、分离 体、分离介质、食品加工和酶制剂等领域的应用，探讨 和检测的集成，还可对这些过程进行调控． 了微流控技术制备微球的影响因素，从而为微流控技术 20世纪90年代初期，Manz等3【]首次提出了微全分 制备微球的研究提供借鉴． 析系统的概念，接着Harrison等4[】、Woolley等[5】开展了 表 1传统机械搅拌方法和微流控技术制备微球的比较 微通道内)生成微球，固化方式主要包括聚合、冻结和 2 微流控技术制备微球的装置及原理 溶剂蒸发等． 微流控技术制各微球一般分为两步：(I)乳滴形成， 迄今为止，微流控技术制各微球或乳滴最常用的乳 即单体或聚合流体在微流控通道中乳化形成液滴；(2) 化装置主要有3种：含台阶式微通道．[18-20]、T型垂直交 乳滴固化或聚合，乳化形成的乳滴随后经原位固化f在 错微通道[卜及流体聚焦微通道[15,27-30的微流控