实验系统对两相流流量进行精确、平滑的控制，以便精确的调节所产生的气泡的大小，直径范围从200到800μm。固体壳聚糖泡沫可通过将所得的高度有序的壳聚糖液体泡沫冷冻干燥而获得。该工作由Wiebke Drenckhan, Cosima Stubenrauch完成，并发表在杂志《Polymer》上面，论文作者表明，微流体液体泡沫模板可用于产生生物基的高度单分散的壳聚糖泡沫。文献具体信息：Highly ordered biobased scaffold: from liquid to solid foams, Polymer, 2017, 126 (22): 425 – 431.
摘要
聚合物泡沫由于具有多种用途如隔热和隔音、机械阻尼、流体传输等而得到了广泛的应用。该项工作提供了一种微流体液体泡沫模板化的途径，该途径可从壳聚糖水溶液中生成生物基单分散壳聚糖泡沫，并通过生物基糖表面活性剂对其进行稳定化。微流体技术可以产生200到800μm的气泡。高度的单分散性形成高度有序的液体泡沫以及组织工程应用中生物支架结构良好的结构。
液体泡沫模板简介
泡沫是分散在液体（水性泡沫）或固体基质（聚合物泡沫）中的气泡。与其他材料相比，聚合物泡沫由于重量轻且比表面积高而被广泛应用于各个场景中。像其他多孔材料一样，固体泡沫可以用作组织工程的开孔支架[1]。对于这种材料，孔径和多分散性是细胞定殖的关键参数[2-4]。合适的孔径取决于培养的细胞类型。因此，需要一个能够有效的调节支架孔尺寸的技术。在这里，基于将液体模板转移成其初始液体结构的固化版本的液体泡沫模板，来调整所得的多孔固体泡沫形态[5]。
图1 通过压力驱动的流量控制器施加的每组气体和液体压力的气泡直径变化图。由Sébastien Andrieux提供。
目的&目标
● 通过微流控技术精确的调节液体泡沫结构
● 在整个固化过程中保持液体模板的结构
● 产生完全基于生物的、高度有序的固体泡沫。
图2 液体泡沫模板产生的实验装置图。可从Sébastien Andrieux博士论文中获得。
Video 1：使用OB1 Mk3+ Elveflow压力驱动流量控制器获得用于液体泡沫模板的稳定微流体气泡
Video 2：使用OB1 Mk3+ Elveflow压力驱动流量控制器获得的用于液体泡沫模板的振荡微流体气泡
主要发现
这项工作介绍了通过微流体技术有效地进行裁剪提供了一条新途径即通过液体泡沫模板来生成完全基于生物的、高度有序的固体泡沫。通过同时注入氮气和含有壳聚糖和Genipin的发泡溶液（分别为生物基聚合物和交联剂），在微流体实验装置中产生泡沫。
如图1所示，COC（环状烯烃共聚物）和玻璃的流动聚焦芯片被用来产生200到800μm直径的气泡。
如图2以及Video1和Video2所示，通过Elveflow的OB1压力驱动流量控制器连接到氮气罐来控制流体的流速。
将液体泡沫收集在聚苯乙烯培养皿中，并在40℃下交联2小时。将所得泡沫进一步固化并通过冷冻干燥或通过将其在60℃下放置18小时来干燥。
作者制备了高度单分散的液体和所得到的固体泡沫，其多分散性指数在2.9%到3.5%之间变化，如图3和图4所述。
图3 壳聚糖泡沫的图片。由Sébastien Andrieux提供。
图4 壳聚糖泡沫的图片和多分散指数的演变。由Sébastien Andrieux提供。
综上所述，这些发现表明，微流体技术是一种能够通过微调气泡大小来产生单分散泡沫的强大工具。在这里，此方法用于生成高度有序的生物基支架。
有趣的是，Andrieux等(2017)人在Langmuir Journal上发表了另一篇论文[2]，表明可以按照Video2所示，通过以固定的液体流量顺序施加气压变化来类似地调整泡沫的多分散性。
如果您想复制Sébastien Andrieux取得的实验结果，请随时联系我们，以便获取关于OB1压力驱动流量控制器的更多信息，从而实现对您的流体流量进行微调！
参考文献
[1] A. Barbetta, A. Gumiero, R. Pecci, R. Bedini, M. Dentini, Biomacromolecules 10 (12) (2009) 3188-3192.
[2] A. Barbetta, G. Rizzitelli, R. Bedini, R. Pecci, M. Dentini, Soft Matter 6 (8) (2010) 1792-1795.
[3] K.-Y. Chung, N.C. Mishra, C.-C. Wang, F.-H. Lin, K.-H. Lin, Biomicrofluidics 3 (2009), 022403.
[4] M. Costantini, C. Colosi, J. Guzowski, A. Barbetta, J. Jaroszewicz,W. Swieszkowski, M. Dentini, P. Garstecki, J. Mater. Chem. B 2 (16) (2004) 2290-2300.
[5] S. Andrieux, A. Quell, C. Stubenrauch, W. Drenckhan, J. advances in Colloid and Interface Science (256) (2018) 276-290.
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