双乳化液滴微球是一种液滴里面又包含一个液滴微球的多重结构或者是由分散在其他液滴中的液滴组成的,液滴微球本身也是一种乳化剂。由于双乳化液滴微球具有封装和保护材料的功能,其在医药、化妆品、食品、化学、细胞生物学等领域得到了广泛的应用,例如为细胞培养和生物体测定提供了受控环境,活性成分的药物递送与输运载体如酶、维生素、农药、外泌体、脂质体等。当前,常见的双乳化液滴微球的形态有水包油包水(W/O/W)和油包水包油(O/W/O)型。同时,由于内相和外相的组成不同,又可以通过缩写为W1/O/W2或者O1/W/O2来区分内相和外相。


高质量双乳化液滴微球制备的挑战是乳液处理和储存过程中稳定两种不同的界面和产生工具的选择。
乳液滴微球在产生过程中容易受到的干扰有驱动泵的波动、流量传感器的波动和偏差、振动和杂质等。
乳液滴微球产生的器件会影响液滴直径的尺寸、连续产生的均匀性、产生的稳定性等。
在具体的应用方面,比如对于某些应用,必须有可能在某个时刻使这些界面不稳定如用于封装成分的释放。对于其他某些应用,必须选择三维流体剪切的同轴锥型玻璃管结构的器件。
当前,制备双乳化液滴微球常用的器件有PDMS、PMMA/COC、玻璃和锥型玻璃毛细管。
PDMS器件采用软光刻加工而成,需要对局部区域做亲水或疏水处理,同时使用次数小于10次;
PMMA/COC器件采用注塑加工,也需要对局部区域做亲水或疏水处理,同时使用次数小于10次;
玻璃器件采用湿法刻蚀或激光加工,可以反复使用,但是如果沟道堵塞严重的话,就需要更换全新的玻璃器件,成本高;
锥型玻璃毛细管器件采用拉管仪或加热拉伸工艺加工锥型玻璃管,然后将锥型玻璃管组装在一起,形成嵌套结构。这种结构易于加工和组装,同时成本低。

亚克力版同轴锥型毛细管双乳化液滴微球芯片:
● 基座是亚克力,由两个锥型玻璃毛细管嵌套组成而成。
● 3D打印机加工1/4-28UNF螺纹接头,直接适配外径1/16英寸导管的连接。
● 内相玻璃管锥型尖端直径70μm左右,外相玻璃管锥型尖端直径160μm左右。
● 可产生50到200μm直径的双乳化液滴微球。
● 适配常见的液体驱动泵如注射泵、压力泵或蠕动泵等


同时,我们支持其他规格的玻璃毛细管的定制加工和组装。
部分测试结果示例


亚克力版同轴锥型毛细管双乳化液滴微球芯片的连接装置(示例)

1,将OB1压力控制器、储液池、液体流量传感器、同轴流双乳液滴芯片和电脑等按照上图所示连接在一起。
2,将实验用的液体放置在储液池1-3内。
3,在电脑上的ESI图形界面软件上设置OB1压力控制器输出的压力或液体的流量,同时在光学显微镜下观察同轴流玻璃芯片内的流体变化,然后慢慢调节压力或液体流量,直到双乳液滴的产生。
双乳化液滴微球制备套装
(1)精密压力控制器OB1(三通道)
(2)数字流量传感器MFS(三个)
(3)亚克力版同轴锥型毛细管双乳化液滴微球芯片(两个)
(4)样品储液池15mL(四个)
(5)接头配件导管套件(一套)
(6)迷你空压机(一台)
双乳化液滴微球制备套装的优势
(1)快速、稳定的压力驱动控制
(2)快速、精确的恒定液体流量控制
(3)图形化界面操作软件ESI
(4)液滴包裹的同轴双乳化液滴微球芯片
(5)实验自动化运行
(6)支持C++、LabVIEW、MATLAB、Python等API,方便您集成到已有的操作软件中。
(7)该套装同时支持其他应用如器官培养、细胞培养、流体操纵、流动化学合成等
(8)包含所需要的组件,您只需要提供50 cm×50 cm空间的实验台。
参考论文
Yunzhe Ding, Ying Yan, Hanwen Wang, Xinkui Wang*. Preparation of Hollow Cu and CuOx Microspheres with a Hierarchical Structure for Heterogeneous Catalysis. ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 48, 41793–41801. DOI: https://doi.org/10.1021/acsami.8b16246
Tao Hu, Hanwen Wang, Lijing Zhang, Shengyang Tao. Preparation of hollow silver-polymer microspheres with a hierarchical structure for SERS. Applied Surface Science, Volume 490, 1 October 2019, Pages 293-301. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.06.061
简单测试步骤
标准液配制
石蜡油、去离子水、PVA(67000)。所用试剂可以直接使用无需进一步纯化。
将1.0 g PVA溶解在去离子水中,搅拌溶解,配制成5%(W/W)溶液,作为水相, 石蜡油可以作为油相直接使用。
基本步骤:
1,将配置好的溶液通过滤膜过滤
2,如果使用注射器注射溶液,最内相液体尽可能采用1ml注射器,中间相和最外相可以使用5ml注射器。参考流速分别为:0.7ml/h,0.6ml/h,1.6ml/h。
3,先注入最外相溶液,然后是最内相溶液,最后是中间相溶液。(或者,先注入最外相溶液,然后注入中间相溶液,最后注入最内相溶液)
4,先产生一定的W/O/W类型的液滴微球,然后再调整三相的相对液体流速,直到得到合适尺寸的双乳化液滴微球。


