液滴微流控技术制备功能型微球的研究进展
发布时间：2022-02-13 22:55
近年来,微流控技术（microfluidics）发展迅猛,在微通道条件下能够对微米级流体实现融合和剪切等精确控制,且与药学、生命科学等学科相互交叉,在微球制备过程中通过改造微球结构和添加功能性材料,使得制备的聚合物颗粒在化学分析、重金属吸附和检测等领域有着相当广泛的应用。相对于传统的微球制备方法,液滴微流控技术不仅可以构建多种形态的微球,还能提供优秀的模板,丰富和扩展了微球的应用领域。文章系统介绍了利用液滴微流控技术制备颗粒的装置和基本原理,讨论了制备核壳型、多孔型、各向异性功能型微球的方法和成果以及传统微球制备方法的弊端。
【文章来源】：高校化学工程学报. 2020,34(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
PDMS装置(左)和毛细管装置(右)制备微球的装置结构示意图
如图2所示，是一种2级的共轴型微流控装置。由3支圆管和2支方管组成，一共有三相液体，分别是内相(IP)、中间相(MP)和外相(OP)。内相经中间相剪切形成分散的、独立的小液滴后进入2级管道，由流速较快的外相液体包裹，从而形成微球。通常MP以紫外光聚合单体为基底，如交联剂二甲基丙烯酸二醇酯(EDGMA)等[42]，添加表面活性剂和光引发剂，这样在紫外灯照射下液滴可以得到固化，而IP和OP则根据乳液模板选择成分。Gong等[43]利用液滴微流控技术，以阿司匹林溶液为分散相作为内核，将Fe3O4颗粒添加到壳聚糖溶液中作为连续相，采用PDMS为板材制作聚焦型微流控装置，合成了具有核壳结构的液滴，再添加戊二醛与壳聚糖发生席夫碱反应，得到以壳聚糖为外壳，阿司匹林为内核且嵌有Fe3O4颗粒的微球。这样的微球由于外壳具有极佳的生物相容性和无毒性，能够很好地封存阿司匹林，具有缓释作用。
Yang等[44]将Fe Cl2和Fe Cl3按比例混入壳聚糖溶液作为分散相，添加油相剪切，形成的单分散液滴进入Na OH水溶液中，干燥固化后，得到内部含有Fe3O4纳米颗粒的蝌蚪型微球。这类微球对油相展现出极好的吸附能力，在磁铁作用下还具备磁响应特性，利于回收再利用。如图3所示磁性微球的制备过程以及微球在40 s内完成吸附同时展现出磁响应特性。Vericella等[45]采用聚焦型微流控装置，制备了具有高渗透性的以硅酮为外壳，内含碳酸盐液芯的核壳型微胶囊，通过这种封装的形态可以完成对CO2的捕获，与普通的液体吸附剂相比，能大幅提高对CO2吸附量。如图4所示，CO2通过高渗透性的硅酮外壳扩散到内部，被液态的碳酸盐内芯吸收，又通过加热释放CO2，实现CO2的捕获与再生循环。
【参考文献】：
期刊论文
[1]冷冻干燥法制备Li2O氚增殖剂陶瓷小球[J]. 马欢,陈晓军,赵林杰,肖成建,龚宇. 强激光与粒子束. 2018(11)
[2]Equilibrium morphology of gas–liquid Janus droplets: A numerical analysis of buoyancy effect[J]. Shaobin Zhang,Helen Yan,Yuhao Geng,Ke Wang,Jianhong Xu. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2018(10)
[3]共轴流水包油型微液滴形成过程的实验与数值模拟研究[J]. 王號元,邓朝俊,王翰霖,黄卫星. 高校化学工程学报. 2017(02)
[4]复杂结构核-壳微颗粒的微流控制备方法[J]. 邱阳,陈建琦,徐银香,王飞,汪华林. 华东理工大学学报(自然科学版). 2015(01)
[5]水流场PIV测试系统示踪粒子特性研究[J]. 阮驰,孙传东,白永林,王屹山,任克惠,丰善. 实验流体力学. 2006(02)
博士论文
[1]废水中细颗粒物过滤去除机理研究及应用[D]. 王飞.华东理工大学 2016
硕士论文
[1]微流控制备各向异性微载体研究[D]. 吴子谦.东南大学 2018
[2]指针形与patchy-porous 型各向异性颗粒的制备、表征及调控[D]. 邱阳.华东理工大学 2015
本文编号：3624069
【文章来源】：高校化学工程学报. 2020,34(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
PDMS装置(左)和毛细管装置(右)制备微球的装置结构示意图
如图2所示，是一种2级的共轴型微流控装置。由3支圆管和2支方管组成，一共有三相液体，分别是内相(IP)、中间相(MP)和外相(OP)。内相经中间相剪切形成分散的、独立的小液滴后进入2级管道，由流速较快的外相液体包裹，从而形成微球。通常MP以紫外光聚合单体为基底，如交联剂二甲基丙烯酸二醇酯(EDGMA)等[42]，添加表面活性剂和光引发剂，这样在紫外灯照射下液滴可以得到固化，而IP和OP则根据乳液模板选择成分。Gong等[43]利用液滴微流控技术，以阿司匹林溶液为分散相作为内核，将Fe3O4颗粒添加到壳聚糖溶液中作为连续相，采用PDMS为板材制作聚焦型微流控装置，合成了具有核壳结构的液滴，再添加戊二醛与壳聚糖发生席夫碱反应，得到以壳聚糖为外壳，阿司匹林为内核且嵌有Fe3O4颗粒的微球。这样的微球由于外壳具有极佳的生物相容性和无毒性，能够很好地封存阿司匹林，具有缓释作用。
Yang等[44]将Fe Cl2和Fe Cl3按比例混入壳聚糖溶液作为分散相，添加油相剪切，形成的单分散液滴进入Na OH水溶液中，干燥固化后，得到内部含有Fe3O4纳米颗粒的蝌蚪型微球。这类微球对油相展现出极好的吸附能力，在磁铁作用下还具备磁响应特性，利于回收再利用。如图3所示磁性微球的制备过程以及微球在40 s内完成吸附同时展现出磁响应特性。Vericella等[45]采用聚焦型微流控装置，制备了具有高渗透性的以硅酮为外壳，内含碳酸盐液芯的核壳型微胶囊，通过这种封装的形态可以完成对CO2的捕获，与普通的液体吸附剂相比，能大幅提高对CO2吸附量。如图4所示，CO2通过高渗透性的硅酮外壳扩散到内部，被液态的碳酸盐内芯吸收，又通过加热释放CO2，实现CO2的捕获与再生循环。
【参考文献】：
期刊论文
[1]冷冻干燥法制备Li2O氚增殖剂陶瓷小球[J]. 马欢,陈晓军,赵林杰,肖成建,龚宇. 强激光与粒子束. 2018(11)
[2]Equilibrium morphology of gas–liquid Janus droplets: A numerical analysis of buoyancy effect[J]. Shaobin Zhang,Helen Yan,Yuhao Geng,Ke Wang,Jianhong Xu. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2018(10)
[3]共轴流水包油型微液滴形成过程的实验与数值模拟研究[J]. 王號元,邓朝俊,王翰霖,黄卫星. 高校化学工程学报. 2017(02)
[4]复杂结构核-壳微颗粒的微流控制备方法[J]. 邱阳,陈建琦,徐银香,王飞,汪华林. 华东理工大学学报(自然科学版). 2015(01)
[5]水流场PIV测试系统示踪粒子特性研究[J]. 阮驰,孙传东,白永林,王屹山,任克惠,丰善. 实验流体力学. 2006(02)
博士论文
[1]废水中细颗粒物过滤去除机理研究及应用[D]. 王飞.华东理工大学 2016
硕士论文
[1]微流控制备各向异性微载体研究[D]. 吴子谦.东南大学 2018
[2]指针形与patchy-porous 型各向异性颗粒的制备、表征及调控[D]. 邱阳.华东理工大学 2015
本文编号：3624069
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