微通道法制备单分散液滴的研究进展

对利用微通道结构生成单分散液滴的微流体技术,从主动法和被动法两类技术进行了综述。对被动法T型(T-junc-tion)、流动聚焦型(flow-focusing)和同轴环管型(co-flowing)3种微通道结构进行了说明,阐述了近年来这3种通道内两相动力学的研究进展,并对可大批量生成液滴的微流体芯片进行了介绍。同时对几种常见的用于生成单分散液滴外力驱动方法进行了简要概括。最后总结了微流体技术制备液滴的优点,并对微流体技术的发展前景做出了展望。

单分散液滴发生器(MDDG)结合静电自组装制备益生菌微胶囊

本研究利用单分散液滴发生器(MDDG),以海藻酸钙凝胶(-)为基质,壳聚糖(+)和阿拉伯胶(-)为涂层原料,利用静电引导的逐层自组装法制备多层益生菌微胶囊。研究结果表明,多层包埋的微胶囊具有更高的机械强度,多层益生菌微胶囊在乳酸细菌培养基(MRS)中培养9 h后依然维持完整的球形结构,包载的益生菌数量也提高了2.06 log cfu/g。此外,多层包埋还延长了微胶囊在胃肠液中的崩解时间,单层海藻酸钙微胶囊在模拟肠液中快速崩解,消化1 h时益生菌的释放量已达到8.23 log cfu/g。壳聚糖,壳聚糖-阿拉伯胶涂层的益生菌微胶囊在消化3 h后才达到相应对数值,分别为8.42 log cfu/g和8.33 log cfu/g。此外,相比于单层益生菌微胶囊,多层益生菌微胶囊在4℃和25℃下均表现出更高的贮藏稳定性,在4℃下贮藏12 d后,海藻酸钙-壳聚糖-阿拉伯胶三层胶囊内的活菌数仅由8.90 log cfu/g下降到8.81 log cfu/g。实验表明,MDDG结合静电引导的逐层自组装是高效制备均匀稳定的多层益生菌微胶囊,实现益生菌肠道输送的有效手段。

高温气流中单分散液滴蒸发实验研究

利用一种简易的单分散液滴流发生装置,通过高速相机对液滴流蒸发过程进行记录,辅以配套的图像处理软件,研究不同条件下的单分散液滴的蒸发特性,同时研究了环境温度和对流强度对单分散液滴蒸发的影响。实验结果表明,单分散液滴的蒸发经历瞬态加热过程和平衡蒸发阶段,瞬态加热阶段液滴的蒸发速率变化剧烈,该阶段液滴受热膨胀,直径增大;平衡蒸发阶段单分散液滴的蒸发满足d2定律,提高环境温度与对流强度可以促进单分散液滴的蒸发。

单分散液滴流生成的实验研究

基于惯性力破碎液柱,设计出一种简易均匀单分散液滴流发生器。利用该发生器研究了不同给液高度、不同喷嘴直径等条件下的液滴生成特性。通过高速相机对生成液滴进行记录,辅以配套的图像处理软件,获取液滴的相关参数,发现单分散液滴的液滴间距随相对高度的变化呈现峰值变化规律,同时生成液滴的直径随喷嘴的外径变化而改变,而给液高度的变化对液滴的生成直径没有影响。

基于单分散逐液滴雾化法制备锡合金微细球形金属粉末

提出了一种新型微细球形金属粉末的制备方法——单分散逐液滴雾化法。该方法将脉冲微孔喷射系统与离心雾化系统相结合,并对离心雾化系统进行重新设计,利用脉冲微孔喷射系统制备单分散液滴,再将液滴逐滴离心雾化,制得的粉末表面光滑、粒度小、粒度分布窄、球形度高、无卫星粉。利用该方法制备微细Sn63Pb37,Sn0.3AgCu合金粉末,研究转盘加热处理、不同转盘材料(Cu、Ni、304不锈钢)对粉末制备的影响,分析粒径实验值与理论值的差别,讨论雾化过程中液膜的分裂模式。研究结果表明,转盘加热处理可以使得转盘液膜变薄,粉末粒度细化。转盘与金属材料间的润湿性越好,制备的粉末平均粒度越小,且实验值均小于理论值,铜转盘制备的粉末平均粒径最小为24.0μm。液膜分裂模式与润湿性相关,铜转盘显示滴状分裂,镍转盘显示膜状分裂,不锈钢转盘没有发生液膜分裂。

基于阶梯乳化的微流控技术在医学领域中的应用

微流控技术因成本低、样品量小、分析时间短、高灵敏度和易于自动化等优点,已广泛用于分子检测、成像、药物输送、诊断以及细胞生物学等众多领域中。液滴技术是微流控技术的重要分支,其中基于阶梯乳化的微流控技术,由于液滴直径对分散相和连续相的流速和流体特性不敏感,对流体控制要求低,现在不仅仅在生产单分散液滴领域,如分子检测、耐药性检测中发挥作用,也越来越多的在生产高单分散性和稳定质量的微胶囊和微凝胶等材料中扮演重要角色。本文主要介绍阶梯乳化在医学领域中的应用,以及探讨其存在的挑战和未来的发展。

聚(双环戊二烯-co-环辛二烯)微流控芯片的制备

环辛二烯与双环戊二烯通过开环易位聚合制得了聚(双环戊二烯-co-环辛二烯)共聚物。当环戊二烯与环辛二烯的质量比为1∶1时,制得的弹性共聚物的力学性能接近于聚二甲基硅氧烷(PDMS),可通过模塑成型工艺实现高精度的微尺寸结构成型。利用聚双环戊二烯半固化凝胶的反应特性,仅需升温至80℃并恒温20 min,即可实现共聚物与聚双环戊二烯基底之间的稳定键合。聚(双环戊二烯-co-环辛二烯)微流控芯片加工全流程耗时<1 h。此外,共聚物微流控芯片可通过类似于PDMS的连接方式,实现简单、高效的密封连接。利用共聚物微流控芯片制得单分散的微液滴,控制连续相的流速即可实现微液滴尺寸的调变。

小角弹性光散射粒径测量技术与准确性验证

改变了用中心有孔的环形光电元件接收前向散射光的传统做法,选择采用高灵敏度、低噪声、高分辨率带冷却的CCD采集散射光。采用光导纤维使透射光导出光轴,从CCD采集到的图像得到光强随散射角变化的分布曲线,用米氏散射程序反算出粒径分布;采用CCD为接收设备提高了测量系统的灵敏度和角度分辨率,使测量稀薄液雾或悬浊液的粒径分布成为可能。尽管激光散射粒径测量方法从测量原理上看更加准确,但此测量技术不是利用颗粒的放大成像确定粒径,不直观,通常需要验证激光粒径测量结果的准确性,常采用经其他光学方法测量过的标准粒子验证。提出了一种非光学的准确性验证方法,即利用单分散液滴串发生器产生的大小可控的等直径、等间距液滴串来验证小角弹性光散射粒径测量系统的准确性。