一种超声驻波式微流控芯片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种超声驻波式微流控芯片及其制备方法，该芯片通过芯片通道中的PLGA‑PEI微球或PLGA短纳米纤维线在超声驻波中对粒子或细胞进行操纵、捕获和分离。方法包括：(1)利用双乳化法合成PLGA微球，再以聚乙烯亚胺对其进行改性；(2)用静电纺丝法制备PLGA纳米纤维膜，再进行均质化处理得到短纳米纤维线；(3)制作超声驻波式微流控芯片。本发明专利技术能够有效地控制粒子或细胞，制备过程简易，成本低廉，具有很高的可控性和可操作性，应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微流控
，特别涉及一种超声驻波式微流控芯片及其制备方法。
技术介绍
微流控技术(Microfluidics)是当前世界上最前沿的科技技术之一。它是一个融化学、物理、生命科学、微电子学、材料、计算机等于一体的高度学科交叉技术，目前主要应用在化学和生命科学领域。它是一种在微米尺度的通道内对纳升或皮升量级液体进行操纵或控制的技术，从采样、样品预处理、反应、分离富集到检测的整个分析过程在集成的微芯片上完成，在极大减少样品和试剂用量的同时，更极大地提高分析速度，实现分析系统的微型化、集成化和自动化，并且具有低成本、高通量、使用简便、可多部件组合等优点。而微流控技术需要借助微流控芯片来实现，微流控芯片(Microfluidic chip)又称芯片实验室(Lab-on-a-chip)，它是通过微加工技术，在硅、石英、玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)、聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)等材料上，根据实际需求，制作出各种结构的、尺寸在微米量级的管道进行实验。由于它具有极小的体积和微量操纵的功能，这就使得它不仅对样品量的需求极少，而且具有很高的检测灵敏度和分析速度，可以连续自动的进行各项实验，具有极为广泛的适用性和应用前景，是当前微全分析系统研究的重点。与此同时，由于微流控芯片的管道尺寸在微米量级和微纳粒子非常匹配，又可以很好的操纵流体，而且还可以精确控制粒子在通道里的位置，非常有应用于粒子操纵的潜力。目前对粒子的操纵，例如在流体介质中实现粒子的迁移，聚集，运输，分选，是微流控
的一个重要的特征。由于声学操作方法对活体生物样本检测的无损性，使得其与微流控技术的结合成为研究的另一个热点。声学微流控技术是指依靠压电陶瓷片的驱动激发超声驻波微流控装置产生声辐射力来实现对粒子的操纵，这种声辐射力凭借粒子和流体介质的性质不同控制悬浮粒子移向波节或波腹。由于其对所有微粒的适用性，因此基于超声驻波原理在微流控芯片中操纵粒子是一种比较理想的方式。CheolGi Kim等人(CheolGi,K.,et al.,Ultrasonic Manipulation of Magnetic Particles in a Microfluidic Channel.International Journal of Precision Engineering and Manufacturing,2014.15(7):p.1411-1416)利用超声驻波在微流控芯片中实现对磁性粒子以及活细胞的操纵。目前，在微流控系统中，一般通过湿法刻蚀方法，在硅片等硬质材料上刻蚀出微网络结构，再通过阳极键和的方式，将玻璃片键和到刻蚀有微结构的硅片上，以此来制作声波芯片，这种方法加工的声波芯片效果较好，但是，它需要用到价值数百万的阳极键和设备，从而使得制备的芯片成本很高，不利于市场化。聚乳酸-羟基乙酸共聚物(poly(lactic-co-glycolic acid)，PLGA)由两种单体-乳酸和羟基乙酸随机聚合而成，是一种可降解的功能高分子有机化合物，具有良好的生物相容性、无毒、良好的成囊和成膜的性能，被广泛应用于制药、医用工程材料和现代化工业领域，在美国PLGA通过FDA认证，被正式作为药用辅料收录进美国药典。各种PLGA药物微球制备应用多见报道，其中PLGA微球作为蛋白质、酶类药物的载体，是研究的热点。但是在声学微流控技术中还未发现基于超声驻波原理操纵PLGA微球和PLGA纳米纤维线的报道。静电纺丝技术因为其设备简单，操作容易以及高效等特点，并且通过其制备的纳米纤维比表面积高、均一性好以及纤维形貌可调可控等优点，而成为近年来备受关注、应用最多的制备纳米纤维的方法。使用该方法可以制备出直径10nm～10μm的超细纤维，在催化剂载体、生物医学、增强材料、过滤材料、电极材料、传感器等方面都有很好的应用。大量研究表明纳米纤维易进行表面修饰，并且可以负载生物活性分子，如蛋白质、核酸、糖类及生长因子等。Mallouk,Thomas E等人(Mallouk,T.E.,et al.,Steering Acoustically Propelled Nanowire Motors toward Cells in a Biologically Compatible Environment Using Magnetic Fields.Langmuir,2013.29(52):p.16113-16118.)制备声学性能的纳米线在外加磁场和声场的操控下靶向HeLa细胞。尚未见在超声驻波微流控芯片里操纵短而分散的纳米纤维线的报道。检索国内外相关文献和专利结果表明：在声学微流控技术中还未发现基于超声驻波原理操纵PLGA微球和PLGA纳米纤维线的报道。尚未见在超声驻波微流控芯片里操纵短而分散的纳米纤维线的报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种超声驻波式微流控芯片及其制备方法，该芯片能够有效地控制粒子或细胞，制备过程简易，成本低廉，具有很高的可控性和可操作性，应用前景广阔。本专利技术的一种超声驻波式微流控芯片，通过芯片通道中的PLGA-PEI微球或PLGA短纳米纤维线在超声驻波中对粒子或细胞进行操纵、捕获和分离。所述PLGA短纳米纤维线的长度为10～30μm。本专利技术的一种超声驻波式微流控芯片的制备方法，包括如下步骤：(1)制备PLGA微球；然后将PLGA微球分散于水中，加入碳二亚胺EDC及N-羟基琥珀酰亚胺NHS的混合水溶液活化，再加入聚乙烯亚胺PEI水溶液，摇床振荡反应，离心洗涤，分散，得到PLGA-PEI微球；其中，PLGA微球与PEI质量比为1:2-4；(2)以四氢呋喃和N，N-二甲基甲酰胺作为混合溶剂，配制PLGA纺丝液，通过静电纺丝制备得到PLGA纳米纤维膜，干燥；将片状PLGA纳米纤维膜浸没于聚乙烯醇PVA溶液中，在冰水浴条件下进行均质化处理，得到纳米纤维的分散液，离心洗涤，得到PLGA短纳米纤维线；(3)制备微流控芯片，在芯片通道中注入PLGA-PEI微球或PLGA短纳米纤维线，即得超声驻波式微流控芯片。所述步骤(1)中的PLGA微球与EDC、NHS的质量比为100:40:24。所述步骤(1)中的PLGA微球的制备方法包括：1)将聚乳酸羟基乙酸共聚物PLGA溶于有机溶剂中得到油相，超纯水作为水相，然后将油相和水相混合，在冰水浴中超声处理20-30s，得到油包水W/O乳液；其中PLGA的分子量Mw为25000，PLGA的有机溶剂为二氯甲烷CH2Cl2，PLGA与超纯水的质量比为500：1，油相和水相的体积比为5-10:1；2)将上述W/O乳液加入聚乙烯醇PVA水溶液中，冰水浴条件下进行均质化处理，得到水包油包水W/O/W乳液；其中PVA的分子量Mw为20000-30000，PVA溶液的质量百分浓度为2％-5％，均质化处理为均质机剪切，转速为6000rpm，时间为5-10min，W/O/W乳液三相体积比为25-100：5-10：1；3)将上述W/O/W乳液加入异丙醇水溶液中，35-40℃左右搅拌3-5h，离心洗涤，冷冻干燥，得到PLGA微球；其中W/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声驻波式微流控芯片，其特征在于：通过芯片通道中的PLGA‑PEI微球或PLGA短纳米纤维线在超声驻波中对粒子或细胞进行操纵、捕获和分离。

【技术特征摘要】
1.一种超声驻波式微流控芯片，其特征在于：通过芯片通道中的PLGA-PEI微球或PLGA短纳米纤维线在超声驻波中对粒子或细胞进行操纵、捕获和分离。2.根据权利要求1所述的一种超声驻波式微流控芯片，其特征在于：所述PLGA短纳米纤维线的长度为10～30μm。3.一种超声驻波式微流控芯片的制备方法，包括如下步骤：(1)制备PLGA微球；然后将PLGA微球分散于水中，加入碳二亚胺EDC及N-羟基琥珀酰亚胺NHS的混合水溶液活化，再加入聚乙烯亚胺PEI水溶液，摇床振荡反应，离心洗涤，分散，得到PLGA-PEI微球；其中，PLGA微球与PEI质量比为1:2-4；(2)以四氢呋喃和N，N-二甲基甲酰胺作为混合溶剂，配制PLGA纺丝液，通过静电纺丝制备得到PLGA纳米纤维膜，干燥；将片状PLGA纳米纤维膜浸没于聚乙烯醇PVA溶液中，在冰水浴条件下进行均质化处理，得到纳米纤维的分散液，离心洗涤，得到PLGA短纳米纤维线；(3)制备微流控芯片，在芯片通道中注入PLGA-PEI微球或PLGA短纳米纤维线，即得超声驻波式微流控芯片。4.根据权利要求3所述的一种超声驻波式微流控芯片的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的PLGA微球与EDC、NHS的质量比为100:40:24。5.根据权利要求3所述的一种超声驻波式微流控芯片的制备方法，其特征在于：所述步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓玥，尹迪，魏延传，徐刚伟，王梦媛，史向阳，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31