制備微膠囊的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制備微膠囊的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]膠囊或微膠囊反應(yīng)器以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、所能提供的特殊微環(huán)境在有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、分子生物學(xué)、藥物化學(xué)、高分子化學(xué)、納米材料制備中具有廣闊的應(yīng)用前景。其核心思想在于構(gòu)建一個(gè)由分子識(shí)別的囊膜以及含有反應(yīng)介質(zhì)的囊內(nèi)空腔組成的具有類似于生物體的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，在微膠囊中，可以對微粒子進(jìn)行活性培養(yǎng)、增殖，減少外源環(huán)境對微粒子的影響，如細(xì)胞粒子。隨著生物微膠囊的發(fā)展，可將細(xì)胞、酶、蛋白質(zhì)和核酸等生物活性物質(zhì)包封在選擇性透過膜中。由于囊壁具有篩分作用，也可以選擇性地使一些客體分子進(jìn)入膠囊內(nèi)部，并在膠囊內(nèi)部與物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，而屏蔽另一些客體分子。多組分的生物結(jié)構(gòu)微膠囊，可將多種生物材料如酶、蛋白質(zhì)、核酸等集成到一個(gè)微膠囊中，并對它們進(jìn)行分隔保護(hù)，這種多組分結(jié)構(gòu)不但可以擴(kuò)大單一膠囊的功能，在使用時(shí)可選擇性釋放某一組分或多個(gè)組分，通過外場環(huán)境的誘導(dǎo)控制組分的分離從而進(jìn)一步引發(fā)反應(yīng)。而在多組分微膠囊反應(yīng)器中，多組分溶液反應(yīng)被控制在比較小的微空間內(nèi)，與常規(guī)的反應(yīng)空間相比，反應(yīng)物在這個(gè)特殊的空間中具有更高的濃度，從而可以大大地提升反應(yīng)速度，同時(shí)，反應(yīng)物和反應(yīng)中間體分子的運(yùn)動(dòng)在微小的空間中受到極大的限制，造成其在微米甚至納米水平上形成一定的取向和有序排列。
[0003]長期以來，國內(nèi)外學(xué)者都不斷提出各種方案，國內(nèi)外一些科研院所和公司也對此進(jìn)行大量研宄和實(shí)驗(yàn)，取得了一些成果。目前微膠囊的制備方法主要為自組裝法和乳化法。自組裝和乳化法都具有一定的局限性。自組裝技術(shù)需要多步操作，一次操作一般只能封裝一種組分，當(dāng)需要封裝多種組分尤其是活性組分時(shí)，為了保護(hù)各組分的活性，存在操作繁瑣、封裝效率低下等問題。而乳化法受流體材料的限制比較大，目前只能封裝液體物質(zhì)，對于固體物質(zhì)的封裝難以實(shí)現(xiàn)。
[0004]美國密歇根大學(xué)報(bào)道了一種“肩并肩”高壓電噴的方法，可將兩種或三種不同的材料結(jié)合到同一個(gè)粒子中，制備出具有三相結(jié)構(gòu)的各向異性納米粒子。方法對流體導(dǎo)電性能有一定的要求，而且對于活性材料來說，利用高壓電噴，會(huì)帶來一系列的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種制備微膠囊的系統(tǒng)和方法，能夠解決自組裝技術(shù)操作復(fù)雜問題，能夠解決乳化法難以封裝固體材料的問題，還能夠解決肩并肩高壓電噴方法對材料活性造成影響的問題，
[0006]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0007]一種微膠囊制備系統(tǒng)，其特征在于:包括驅(qū)動(dòng)電源、壓電陶瓷、支架、微流控芯片、微泵、微噴頭和壁材反應(yīng)器皿，所述的驅(qū)動(dòng)電源用于供電給所述的壓電陶瓷，所述的壓電陶瓷、所述的微流控芯片和所述的微噴頭均設(shè)置在所述的支架上，所述的微泵用于泵入溶液給所述的微流控芯片，所述的壁材反應(yīng)器皿用于接收溶液并反應(yīng)。
[0008]其中，所述的微流控芯片包括基板通道層和蓋板層，所述的蓋板層位于所述的基板通道層上方，通過雙面膠粘合或熱壓鍵合。所述的微流控芯片由熱塑性的高分子聚合物制成，為聚甲基丙烯酸甲醋、聚碳酸醋、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯其中任意一種。
[0009]其中，所述的微泵至少設(shè)有3個(gè)。所述的微噴頭采用硼硅酸鹽玻璃制成，端部為錐形，其內(nèi)徑為10 μm-200 μπι。
[0010]一種微膠囊制備方法，包括以下步驟:
[0011]S1:向制備系統(tǒng)中注入至少一種待制備?谷液；
[0012]S2:對注入的待制備溶液進(jìn)行乳化，使得溶液呈微液滴形式；
[0013]S3:將得到的微液滴形式的溶液噴射至壁材溶液中，通過反應(yīng)形成微膠囊。
[0014]所述的步驟SI中，所述的待制備溶液為單組分溶液或多組分溶液。所述的步驟S3中，所述的壁材溶液由海藻酸鈉用去離子水進(jìn)行配制而成。所述步驟S3中，形成的微膠囊為單組分微膠囊或者多組分微膠囊。
[0015]本發(fā)明提供了一種制備微膠囊的系統(tǒng)和方法，首次將微流控芯片技術(shù)與微噴射技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)行節(jié)拍化的微膠囊制備。一個(gè)節(jié)拍一個(gè)微膠囊，粒徑均勻，穩(wěn)定性好，制備速度與節(jié)拍頻率成正比。
[0016]無需先將組分溶液與壁材溶液混合形成乳化液后再制備微膠囊，本發(fā)明中乳化液的制備和微膠囊的制備連續(xù)實(shí)現(xiàn)，一次成型。
[0017]通過脈沖驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)擾動(dòng)，以及T型和U型微管道的形狀，在微流體通道內(nèi)增強(qiáng)了單組份或多組分與囊壁溶液混合的均勻性，為微膠囊的節(jié)拍化噴射提供了保證。
[0018]微膠囊組分配置靈活，只要將微流控芯片上的入口通道數(shù)量與通道幾何形狀做改動(dòng)后，便可靈活配置微膠囊組分的數(shù)目。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1是本發(fā)明的單組分微膠囊制備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0021]圖2是本發(fā)明的單組份微膠囊微流控芯片封裝圖；
[0022]圖3是本發(fā)明的雙組分微膠囊制備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0023]圖4是本發(fā)明的雙組份微膠囊微流控芯片封裝圖；
[0024]圖5是本發(fā)明的多組分微膠囊制備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0025]圖6是本發(fā)明的多組份微膠囊微流控芯片封裝圖；
[0026]圖7是本發(fā)明的微流控芯片A-D接口零件與安裝圖。
[0027]圖中1、驅(qū)動(dòng)電源，2、固定座，3、壓電陶瓷，4、連接螺栓，5、支架，6、螺釘，7、微流控芯片，8、微噴頭緊定螺釘，9、微噴頭，10、壁材溶液器皿，11、硅膠軟管，12、聚甲基丙烯酸甲酯圓環(huán)，13、雙面膠圓環(huán)，Α、壁材溶液入口，B、第一芯材溶液入口，C、第二芯材溶液入口，D、第三芯材溶液入口。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明中微膠囊的壁材以海藻酸鈉溶液與氯化鈣溶液反應(yīng)生成為例。
[0029]實(shí)施例1單組份微膠囊的制備
[0030]首先制備單組分微流控芯片7，然后將微噴頭9內(nèi)插于微流控芯片7用于輸出，并通過噴頭緊定螺釘8將微噴頭固定，用UV膠光固化膠封端口 ；將微流控芯片7的四角用4個(gè)螺釘6固定于芯片安裝支架5平面上，安裝支架5尾部與壓電陶瓷3通過連接螺栓連接，將壓電陶瓷3固定在固定座2上，將壓電陶瓷3與驅(qū)動(dòng)電源I相連。