调节磁性褐藻酸钙微纤维制备过程中磁粒子浓度的方法技术

本发明专利技术公开了一种调节磁性褐藻酸钙微纤维制备过程中磁粒子浓度的方法，属于基于微流道的材料合成领域。所述方法采用的装置包括：PDMS微流道、七个注射器和四个注射泵。由四个注射泵推动各个注射器将原料溶液注入PDMS微流道，主干道出口处即可得到所述的磁性褐藻酸钙微纤维，在显微镜下实时观察生成的微纤维中磁性微油滴的大小和间距，并对原料溶液的流速进行实时调整。本发明专利技术所述方法通过注射泵精确控制各原料溶液的流速，能够对褐藻酸钙微纤维中的磁性纳米粒子浓度进行在线实时的调节，使得制备的微纤维具有更加灵活的可操作性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，属于基于微流道的材料合成领域。所述方法采用的装置包括：PDMS微流道、七个注射器和四个注射泵。由四个注射泵推动各个注射器将原料溶液注入PDMS微流道，主干道出口处即可得到所述的磁性褐藻酸钙微纤维，在显微镜下实时观察生成的微纤维中磁性微油滴的大小和间距，并对原料溶液的流速进行实时调整。本专利技术所述方法通过注射泵精确控制各原料溶液的流速，能够对褐藻酸钙微纤维中的磁性纳米粒子浓度进行在线实时的调节，使得制备的微纤维具有更加灵活的可操作性。【专利说明】
本专利技术涉及一种，属于基 于微流道的材料合成领域。
技术介绍
褐藻酸钙微纤维因其良好的生物兼容性、可降解性和机械特性被广泛应用于细胞 培养，然而对其操作的可控性差极大限制了褐藻酸钙微纤维的进一步应用和发展。为了增 强褐藻酸钙微纤维的可操作性和可控性，磁性纳米粒子掺入其中，以使微纤维在外加磁场 的作用下可控运动。磁性粒子浓度的大小决定了微纤维受外界磁场力的大小，从而影响微 纤维的可操作性能。 传统的方法在制作磁性褐藻酸钙纤维前，先将一定浓度的磁性纳米粒子与褐藻酸 溶液混合（J· Liua, J. Shi, L. M. Jiang and H. L Zhang, "Yong Chena. Segmented magnetic nanofibers for single cell manipulation，'，Applied surface science, vol. 258, pp. 75 30 - 7535, 2012)，微纤维合成的过程中磁性粒子的浓度不可再调节。而C. Z. Hu等人在制备 磁性褐藻酸钙纤维的过程中可以调节磁性粒子的浓度，尽管他们也先将一定浓度的磁性纳 米粒子与褐藻酸溶液混合形成具有磁性的褐藻酸溶液，但是由于在微流道装置中加装了一 个空气阀，通过控制该空气阀的通断调节磁性的褐藻酸溶液和无磁性的褐藻酸溶液的混合 比例，可最终实现磁性褐藻酸钙纤维中磁性粒子浓度可调的目的（C. Z. Hu，M. Nakajima，H. P. Wang, T. Yue, Υ. J. Shen, Μ. Takeuchi, Q. Huang, Μ. Seki and Τ. Fukuda, "Magnetic Manipulation for Spatially Patterned Alginate Hydrogel Microfibers，'，Proceedings of the 13th IEEE International Conference on Nanotechnology, pp. 529-534,2013)〇 但是，空气的压缩性大，空气阀的控制精度低，迟滞性严重，使得磁性粒子的浓度在线调节 效果十分不理想。
技术实现思路
针对现有技术在合成磁性褐藻酸钙微纤维过程中不能实时或较高精度地调节磁 性粒子浓度的问题，本专利技术的目的在于提供一种调节磁性褐藻酸钙微纤维制备过程中磁粒 子浓度的方法，通过注射泵精确控制各个溶液的流速，能够对褐藻酸钙微纤维中的磁性纳 米粒子浓度进行在线实时的调节，使得制备的微纤维具有更加灵活的可操作性。 本专利技术的目的由以下技术方案实现： -种，所述方法采用的装 置包括：PDMS(聚二甲基硅氧烷）微流道、第一注射器、第二注射器、第三注射器、第四注射 器、第五注射器、第六注射器、第七注射器、第一注射泵、第二注射泵、第三注射泵和第四注 射泵； 其中，PDMS微流道包括主干道、第一组分支通道、第二组分支通道和第三组分支通 道；主干道为一条长直的通道，从入口到出口方向依次分布第一组分支通道、第二组分支通 道和第三组分支通道；每组分支通道有两个通道，对称分布在主干道两侧，并与主干道垂直 联通，形成三个十字形结构； 第一注射器由第一注射泵控制并与主干道入口连接，第二注射器、第三注射器均 由第二注射泵控制并分别与第一组分支通道的两个入口连接，第四注射器、第五注射器均 由第三注射泵控制并分别与第二组分支通道的两个入口连接，第六注射器、第七注射器均 由第四注射泵控制并分别与第三组分支通道的两个入口连接； 优选主干道与第一组分支通道、第二组分支通道、第三组分支通道交汇后直径依 次增大。 所述方法步骤如下： (1)将含磁性纳米粒子的油溶液放入第一注射器中，褐藻酸溶液放入第二和第三 注射器，葡聚糖溶液放入第四和第五注射器中，氯化钙溶液入第六和第七注射器中； (2)由四个注射泵按照设定的初始流速推动各个注射器将其内的溶液注入PDMS 微流道；主干道出口处即得到所述的磁性褐藻酸钙微纤维，在显微镜下实时观察生成的微 纤维中磁性微油滴的大小和间距；如果磁性微油滴的大小和间距符合要求,则不需调整溶 液流速，直至反应结束；如果磁性微油滴的大小和间距不符合要求，则实时调整相应溶液的 流速，直至符合要求，停止流速调整，按照固定流速注入各个溶液，直至反应结束； 所述磁粒子浓度由微纤维中磁性微油滴的大小和间距表征。 系统工作时，含磁性纳米粒子的油溶液在第一个十字形结构被褐藻酸溶液切割为 连续的具有一定大小的磁性微油滴；磁性微油滴随褐藻酸溶液继续流动，在第二个和第三 个十字形结构处分别与葡聚糖溶液及氯化钙溶液汇合形成多层流结构；之后褐藻酸和氯化 钙在主干道中发生交联反应生成褐藻酸钙微纤维，磁性微油滴被固定在褐藻酸钙纤维中使 其具有磁性并通过主干道出口喷出，葡聚糖溶液起缓冲作用。 通过上述过程可以看出，控制注射泵改变溶液流速，磁性微油滴在褐藻酸钙纤维 的大小和间距就会随之改变，从而使得褐藻酸钙微纤维中的磁性纳米粒子浓度得以改变。 有益效果 本专利技术通过注射泵精确控制各个溶液的流速，能够对褐藻酸钙微纤维中的磁性纳 米粒子浓度进行在线实时的调节，使得制备的微纤维具有更加灵活的可操作性。此外，由于 磁性纳米粒子被油滴包裹，磁性粒子被外界磁力操控过程产生的聚集热量将不会直接作用 于褐藻酸钙纤维中的其它包裹物，减缓了聚集热对其它包裹物（如细胞）的损害。微流道 主干道与第一组分支通道、第二组分支通道、第三组分支通道交汇后直径依次增大，可以使 注入微流道的不同溶液混合后反应更充分，且不容易堵塞通道。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术采用的PDMS微流道结构示意图； 其中，1 一主干道，2-第一组分支通道，3-第二组分支通道，4一第二组分支通道。 【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例来详述本专利技术，但不限于此。 主要试剂 【权利要求】1. 一种，其特征在于，所述方 法采用的装置包括：PDMS微流道、第一注射器、第二注射器、第三注射器、第四注射器、第五 注射器、第六注射器、第七注射器、第一注射泵、第二注射泵、第三注射泵和第四注射泵； 其中，PDMS微流道包括主干道（1)、第一组分支通道（2)、第二组分支通道（3)和第三 组分支通道（4);主干道（1)为一条长直的通道，从入口到出口方向依次分布第一组分支通 道（2)、第二组分支通道（3)和第三组分支通道（4);每组分支通道有两个通道，对称分布在 主干道（1)两侧，并与主干道（1)垂直联通，形成三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调节磁性褐藻酸钙微纤维制备过程中磁粒子浓度的方法，其特征在于，所述方法采用的装置包括：PDMS微流道、第一注射器、第二注射器、第三注射器、第四注射器、第五注射器、第六注射器、第七注射器、第一注射泵、第二注射泵、第三注射泵和第四注射泵；其中，PDMS微流道包括主干道(1)、第一组分支通道(2)、第二组分支通道(3)和第三组分支通道(4)；主干道(1)为一条长直的通道，从入口到出口方向依次分布第一组分支通道(2)、第二组分支通道(3)和第三组分支通道(4)；每组分支通道有两个通道，对称分布在主干道(1)两侧，并与主干道(1)垂直联通，形成三个十字形结构；第一注射器由第一注射泵控制并与主干道(1)入口连接，第二注射器、第三注射器均由第二注射泵控制并分别与第一组分支通道(2)的两个入口连接，第四注射器、第五注射器均由第三注射泵控制并分别与第二组分支通道(3)的两个入口连接，第六注射器、第七注射器均由第四注射泵控制并分别与第三组分支通道(4)的两个入口连接；所述方法步骤如下：(1)将含磁性纳米粒子的油溶液放入第一注射器中，褐藻酸溶液放入第二和第三注射器，葡聚糖溶液放入第四和第五注射器中，氯化钙溶液入第六和第七注射器中；(2)由四个注射泵按照设定的初始流速推动各个注射器将其内的溶液注入PDMS微流道；主干道(1)出口处即得到所述的磁性褐藻酸钙微纤维，在显微镜下实时观察生成的微纤维中磁性微油滴的大小和间距；如果磁性微油滴的大小和间距符合要求，则不需调整溶液流速，直至反应结束；如果磁性微油滴的大小和间距不符合要求，则实时调整相应溶液的流速，直至符合要求，停止流速调整，按照固定流速注入各个溶液，直至反应结束；所述磁粒子浓度由微纤维中磁性微油滴的大小和间距表征。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄强，孙韬，于宁，石青，福田敏男，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11