一种可凝固的油相混合物及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种可凝固的油相混合物，由以下组分组成：非离子型表面活性剂0‑20wt％、乙烯基硅油1‑16wt％、交联剂2‑15wt％、催化剂0.5‑1.5wt％、余量为硅油。本发明专利技术油相混合物可自发凝固无需紫外照射，对细胞无毒性，对生物反应无干扰，具有透气性，与水不互溶，密度小于水，因此不仅适用于微流控液滴生成还适用于离心式，界面乳化等需要水相沉积在底部的液滴生成方式。同时该油相的各种组分成本低配制容易。可以包裹紫外敏感的生物活性物质如细胞，核酸等。该油相混合物主要用于液滴数字PCR和液滴内单细胞培养，同时可以制备微球和微囊。

A coagulable oil phase mixture and its application

The invention provides a coagulable oil phase mixture, which is composed of the following components: nonionic surfactant 0 20wt%, vinyl silicone oil 1 16wt%, crosslinking agent 2 15wt%, catalyst 0.5 1.5wt%, residual silicone oil. The oil phase mixture of the invention can spontaneously solidify without ultraviolet irradiation, is non-toxic to cells, has no interference to biological reactions, has air permeability, is not soluble with water, and the density is less than water. Therefore, it is not only suitable for microfluidic droplet generation, but also suitable for centrifugal, interfacial emulsification and other methods of droplet formation which need water phase deposition at the bottom. At the same time, the components of the oil phase are low in cost and easy to prepare. It can encapsulate UV sensitive bioactive substances such as cells, nucleic acids and so on. The oil phase mixture is mainly used for droplet digital PCR and single cell culture in droplets, and can be used to prepare microspheres and microcapsules.

【技术实现步骤摘要】
一种可凝固的油相混合物及其应用
本专利技术属于生物材料领域，涉及一种具有生物相容性的可凝固的油相混合物，利用该油相混合物通过微流控液滴技术可以生成油包水液滴和微球和微囊。
技术介绍
微流控液滴生成技术因其具有简单、快速、可控地生成单分散液滴的能力，目前已成为液滴生成最常用的方法。T-型结构和十字交叉结构是液滴生成芯片中常见的两种结构。在这两种结构中通过调整流速和通道尺寸可以实现对液滴直径和液滴生成频率的调控，生成的液滴直径可小到10um以下，生成频率高达13.5kHZ.通过改变通道表面的亲疏水性能还可以生成多种液滴类型，例如水包油液滴(O/W),油包水液滴(W/O),水包油包水的双乳化液滴(W/O/W，doubleemulsion)等。其生成的这许多种不同类型的液滴已被得到广泛的应用，典型的有液滴式数字PCR，高通量单细胞培养，3D细胞培养，适配体筛选，药物递送等。由于互不相溶的两相形成的乳液处于一种不稳定的状态，且乳液的稳定性与液滴直径的大小有直接的关系，因此生成的液滴不能长期稳定的存在，特别是直径大于100um的液滴。通过加入表面活性剂降低表面张力可以延缓液滴的融合，提高其稳定性，但仍然满足不了实际应用中的需要。在液滴式数字PCR中，最常用的油相为氟油和矿物油，这两种油形成的乳液会在PCR的热循环中，发生液滴的融合和破碎，降低了数字PCR定量的准确性、稳定性和反应试剂的利用率。另外在对单层液滴进行实时PCR反应监控中，液体的流动性不仅给实时信号采集带来巨大的麻烦，还使得还原阳性液滴的反应过程变得困难。这些都制约了数字PCR的应用。在高通量的单细胞培养中，培养时间长达3-7天，用以形成液滴的油相在需要具有透气性和良好的生物相容性的同时还要具有长期的稳定性。氟油可以满足透气性和生物相容性的需求，但其形成液滴的长期稳定性并不理想，导致高通量的单细胞培养有名无实。通常情况下，以微流控技术形成双乳化液滴(doubleemulsion)来制作包裹有活性物质的微囊时，中间层的凝固方式主要有紫外固化，溶剂挥发/萃取和凝胶作用。这些方法也可应用在微球制作中。的确，在中间层中掺入可紫外交联的光敏物质是一种常用的简单且快速的固化方式。但如果内层物质中包裹有紫外失活的生物活性物质时例如细胞，核酸等，紫外固化便不能适用。制作微流控芯片的材料-聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一种具有多孔性的材料，挥发性的物质会引起PDMS溶胀，导致通道堵塞，影响实验的进行。利用凝胶作用形成微囊和微球时最常用的材料是海藻酸盐，在钙离子作用下海藻酸盐发生交联形成具有网状结构的凝胶，具有良好的通透性和生物相容性，通常用来作为细胞生长的支架。但海藻酸盐很难形成直径小于150um的单分散的微球。
技术实现思路
为解决以上所提出的液滴融合问题，本专利技术提供一种可以便捷地生成包裹生物活性物质的微囊的材料，本专利技术提供了一种可凝固的油相混合物，由以下组分组成：非离子型表面活性剂0-20wt％、乙烯基硅油1-16wt％、交联剂2-15wt％、催化剂0.5-1.5wt％、余量为硅油。所述非离子型表面活性剂为含PEG/PPG-18/18Dimethicone及类似结构的有机硅聚醚，选自：DOWCORNING公司的5225CFormulationAid含量为8-16wt％，DowDMFormulationAid含量为3-15wt％，DowDMFormulationAid含量为5-20wt％，DowFormulationAid含量为3-20wt％，Dow5200FormulationAid含量为2-10wt％，DowES-5612FormulationAid含量为4-15wt％，DowTI-6021W/OFormulationAid含量为4-16wt％，AbilD88系列中的一种或多种。表面活性剂的作用是便于液滴生成和在油相凝固之前稳定液滴。表面活性剂的含量会影响油凝固的速度，表面活性剂的含量越高凝固时间越长。所述乙烯基硅油为乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷，在催化剂的作用下与交联剂发生快速的加成反应，从而使油相交联固化。乙烯基硅油选自：上海硅友公司的双-19、多乙烯基硅油、双端乙烯基硅油、SIGMA-ALDRICH公司的433012乙烯基硅油中的一种或多种，其中上海硅友公司的双-19，乙烯基含量为9.4-10％，油相混合物中的含量为8-16wt％；多乙烯基硅油，乙烯基含量为8-12％，油相混合物中的含量为3-10wt％；双端乙烯基硅油，油相混合物中的含量为3-8wt％；SIGMA-ALDRICH公司的433012乙烯基硅油，油相混合物中的含量为1-5wt％。优先选用粘度较小的乙烯基硅油，以便于液滴生成。油相凝固后的交联程度与乙烯基硅油的链长有直接关系，链越长交联越紧密。所述交联剂为氢甲基封端的聚二甲基硅氧烷，可在加成反应中提供氢原子，从而与乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷反生加成反应。氢甲基封端的聚二甲基硅氧烷选自：DOWCORNING公司Sylgard184中的组分B、迈图Momentive/东芝GERTV615中的组分B、SIGMA-ALDRICH公司的423785和482064氢化物封端聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。所述催化剂为含铂的硅氧烷聚合物，用以催化乙烯基的加成反应，降低凝固温度，加快凝固速度。选自Momentive公司SilForce*SM3110Catalyst和SilForce*SL4406，DOWCORNING公司的SL3000催化剂和4000催化剂等中的一种或多种。所述硅油为低粘度聚二甲基硅氧烷流体，粘度适用范围为5-50cSt，优先选择粘度为10-20cSt。选自DOWCORNING公司硅油系列PMX-2005cSt,PMX-20010cSt,PMX-20020cSt,PMX-20050cSt,DOWSILICONEFLUID20cSt,DOW360MedicalFluid20cSt,DOWTI-1050FLUID系列5CST，10CST，50CST，SIGMA-ALDRICH公司的317667硅油(5cSt)、378321硅油(10cSt)、37834硅油(20cSt)、378356硅油(50cSt)，Momentive公司的Element14*系列中的PDMS5，PDMS10，PDMS20，PDMS50中的一种或多种。所述硅油中可添加脂溶性荧光物质，脂溶性荧光物质可以是尼罗红，DiI,DiD,DiR,DiO,罗丹明B,罗丹明6G等。所述硅油中可添加磁性物质，例如Ba铁氧体(BaFe12O19)，钕铁硼(NdFeB)，钕铁硼镧(NdFeBLa)，Ni30Fe70等。本专利技术的另一个目的是所述油相混合物在用于微流控液滴技术产生油包水液滴和制备微球微囊中的应用。可以包裹紫外敏感的生物活性物质如细胞，核酸等。该油相混合物主要用于液滴数字PCR和液滴内单细胞培养，同时可以制备微球和微囊。该油相物质可适用于玻璃，硅，PMMA，PS，PC为材料的微流控芯片，同时也可兼容于修饰后的PDMS芯片如ParyleneC涂覆。所述油相物质的各组分具体产品在没有冲突的前提下可互相组合。本专利技术提供的可凝固的油相混合物具有以下特性：1，可凝固，该油相混合物自混合以后就开始发生凝胶作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可凝固的油相混合物，其特征在于，由以下组分组成：非离子型表面活性剂0‑20wt％、乙烯基硅油1‑16wt％、交联剂2‑15wt％、催化剂0.5‑1.5wt％、余量为硅油。

【技术特征摘要】
1.一种可凝固的油相混合物，其特征在于，由以下组分组成：非离子型表面活性剂0-20wt％、乙烯基硅油1-16wt％、交联剂2-15wt％、催化剂0.5-1.5wt％、余量为硅油。2.根据权利要求1所述的一种可凝固的油相混合物，其特征在于，所述非离子型表面活性剂为含PEG/PPG-18/18Dimethicone及类似结构的有机硅聚醚，选自：DOWCORNING公司的5225CFormulationAid含量为8-16wt％，DowES-5226DMFormulationAid含量为3-15wt％，DowES-5227DMFormulationAid含量为5-20wt％，Dow3225CFormulationAid含量为3-20wt％，Dow5200FormulationAid含量为2-10wt％，DowES-5612FormulationAid含量为4-15wt％，DowTI-6021W/OFormulationAid含量为4-16wt％，AbilD88系列中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种可凝固的油相混合物，其特征在于，所述乙烯基硅油为乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷，选自：上海硅友公司的双-19、多乙烯基硅油、双端乙烯基硅油、SIGMA-ALDRICH公司的433012乙烯基硅油中的一种或多种；其中上海硅友公司的双-19，乙烯基含量为9.4-10％，油相混合物中的含量为8-16wt％；多乙烯基硅油，乙烯基含量为8-12％，油相混合物中的含量为3-10wt％；双端乙烯基硅油，油相混合物中的含量为3-8wt％；SIGMA-ALDRICH公司的433012乙烯基硅油，油相混合物中的含量为1-5wt％。4.根据权利要求1所述的一种可凝固的油相混合物，其特征在于，所述交联剂为氢甲基封端的聚二甲基硅氧烷，选自：DOWCORNING公司Sylgard184中的组分B、迈图Momentive...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟颖，吴文帅，金伟，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33