一种简易微流控装置及基于其的磁性海藻酸盐微球及其制备方法和应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种简易微流控装置及基于其的磁性海藻酸盐微球及其制备方法和应用，属于微流控装置技术领域，首先使用注射泵通过载流相入口输送液体石蜡等作为油相液体，待油相充满L型通道后，使用另一台注射泵往入口中输送连续相为海藻酸盐以及Fe

A simple microfluidic device and magnetic alginate microspheres based on the device and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种简易微流控装置及基于其的磁性海藻酸盐微球及其制备方法和应用
本专利技术属于微流控装置
，涉及一种简易微流控装置及基于其的磁性海藻酸盐微球及其制备方法和应用。
技术介绍
微流控技术由于其装置小型化的特点，可以很好的控制液体，并且便于制造大小受控，形貌均一的液滴，可应用到如药物封装，组织工程，食品工业等。海藻酸盐由于其具有廉价、无毒、优秀的生物相容性以及生物可降解性，可以作为一种新型的药物递送系统受到了广泛的关注。海藻酸盐微球的制备通常采用喷雾干燥法、挤出法和乳化凝胶法。但是在喷雾干燥法中长将藻酸盐溶液与有机试剂混合后热风雾化，干燥中会有样品损失在干燥器内壁上并会产生废气，以及挤出法和乳化凝胶法在是实验过程中要考虑到过多因素，如表面活性剂浓度、交联剂浓度、交联时间和搅拌速度等对粒径形貌和载药量的影响，大大增加了微球合成成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术中，海藻酸盐微球制备方法不能对粒径进行控制的缺点，提供一种简易微流控装置及基于其的磁性海藻酸盐微球及其制备方法和应用。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种简易微流控装置，包括一个L型通道，所述L型通道包括垂直相交的竖直段和水平段，所述竖直段的顶部连接有油相入口，所述水平段的末端连接有收集瓶，竖直段与水平段的连接处开设有通孔，通孔中插入针管，所述针管与水平段在同一条直线上，针管的入口端连接有海藻酸钠溶液入口，针管的出口端位于水平段上。优选地，所述油相入口和竖直段之间通过第一乳胶管与油相入口连接，所述水平段通过第二乳胶管与收集瓶连接；第一乳胶管连接有注射泵。优选地，所述针管的出口端位于水平段的1/2～3/4处。一种磁性海藻酸盐微球的制备方法，包括如下步骤：步骤一，配制载流相溶液和连续相溶液，所述连续相溶液为海藻酸盐、Fe3O4纳米粒子和碳酸钙的混合溶液，所述载流相为液体石蜡溶液；步骤二，将步骤一配制的载流相溶液充满微流控装置中，将连续相溶液注入针管中，在针头处形成液滴，液滴从L通道中流出至收集瓶中进行交联，之后利用收集瓶中的氯化钙溶液收集交联后的液滴。优选地，所述氯化钙溶液的质量浓度为3％～5％。优选地，所述连续相溶液中，海藻酸盐、Fe3O4纳米粒子和碳酸钙的质量比为(20～40)：(1～5)：(2～4)；所述载流相中含有Span80和乙酸，其中Span80、乙酸和液体石蜡的体积比为(3～5)：0.02：100。优选地，所述Fe3O4纳米粒子的制备方法包括：将FeCl3·6H2O、乙酸钠和1,2-丙二醇按照(1～1.5)g：(2～2.5)g：40ml的投料比进行混合，搅拌得到混合溶液，加热反应后依次经过磁分离、清洗，得到Fe3O4纳米粒子。优选地，所述的加热反应条件是，温度为160～180℃，反应时间为24～30h。一种磁性海藻酸盐微球，当载流相流速与连续相流速之比为(9～10):1时，磁性海藻酸盐微球的粒径为1000±20μm；当载流相流速与连续相流速之比为(19～20):1时，磁性海藻酸盐微球的粒径为500±12μm；当载流相流速与连续相流速之比为(90～100):1时，磁性海藻酸盐微球的粒径为310±20μm；当载流相流速与连续相流速之比为(13～15):1时，磁性海藻酸盐微球的粒径为220±20μm。一种磁性海藻酸盐微球作为载药材料在体内靶向给药治疗方面的应用。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术公开了一种简易微流控装置，由简单易得的L型通道和针管组装而成，首先使用通过载流相入口输送油相液体，待油相充满L型通道后，往连续相入口中输入海藻酸钠溶液，在L型通道中由于载流相对连续相的剪切作用将连续相从层流状态剪切成液滴状，通过控制载流相和连续相的流速比来控制微球粒径大小，最后收集交联后形成的磁性海藻酸钙微球。本专利技术装置可用于稳定、连续、快速高效的制备粒径可调的海藻酸盐微球，并且微流控装置不需要复杂仪器进行刻蚀或加工，仅需要简单组装即可。因此，本专利技术装置具有低成本、组装便捷、性能稳定等优点，是生成油包水结构的乳液或微球的一种普适性装置，与其他微流控装置相比不需要复杂的装置设计，昂贵原材料以及精密仪器进行刻蚀，装置的组装步骤简单，克服了现有微流控装置组装复杂需要多步操作的难点。进一步地，在微流控装置通过注射泵提供动力，在通道内油相对水相的切割形成单分散的液滴，并在通道内微球外部预先交联保持形貌，最终通过乳胶管道收集到CaCl2水溶液中，通过与Ca2+交联形成海藻酸钙微球，能够减少在传统方法中遇到的多种复杂参数的调控，可控生成不同大小海藻酸盐微球。进一步地，针管与通道外部连接处用环氧树脂胶密封固定，第一乳胶管连接注射泵作为油相输送通道，第二乳胶管作为流出通道连接L型通道，最终形成液滴落入烧杯中交联收集。本专利技术还公开了一种磁性海藻酸钙微球的制备方法，是基于上述装置完成的，首先将配制好的载流相溶液通过注射泵以1000μL/min的速度注入微流控装置，待装置内充满载流相溶液后，将连续相溶液通过注射泵注以100μL/min注入针管内，由于载流相对连续相的挤压剪切作用下，在针头处形成液滴，并通过调整载流相和连续相的流速比调控液滴大小，液滴从L通道中流出至烧杯交联收集。由于连续相溶液中为海藻酸盐、Fe3O4纳米粒子和碳酸钙，载流相中为液体石蜡、Span80和乙酸溶液，形成的液滴在载流相中流动时由于乙酸和碳酸钙反应使其产生Ca2+，使液滴外层在通道内预先固化，液滴形貌得以稳定存在，不会由于最终从油相到水相中因CaCl2溶液对海藻酸盐微球的快速凝胶化时导致微球形貌不均一。本专利技术公开了一种磁性海藻酸钙微球，是基于上述制备方法得到的，该海藻酸盐微球粒径可调，当载流相流速与连续相流速之比为(9～10):1时，磁性海藻酸盐微球的粒径为1000±20μm；当载流相流速与连续相流速之比为(19～20):1时，磁性海藻酸盐微球的粒径为500±12μm；当载流相流速与连续相流速之比为(90～100):1时，磁性海藻酸盐微球的粒径为310±20μm；当载流相流速与连续相流速之比为(13～15):1时，磁性海藻酸盐微球的粒径为220±20μm。因此，该磁性海藻酸钙微球在磁场存在的情况下可精准控制载药微球在体内对病灶处的精准导向和富集，提高药效，减少对其他正常组织和细胞的损伤，建立靶向给药系统。能够作为载药材料应用于体内靶向给药治疗方面。附图说明图1是生成磁性海藻酸钙微球情况示意图；图2是微流控装置的尺寸示意图，其中，2-1为主视图，2-2为俯视图；图3磁性海藻酸钙微球尺寸为1000±20μm；图4磁性海藻酸钙微球尺寸为500±12μm；图5磁性海藻酸钙微球尺寸为310±20μm；图6磁性海藻酸钙微球尺寸为220±17μm。其中，1-油相入口，2-海藻酸钠溶液入口，3-第一乳胶管；4-第二乳胶管，5-液滴，6-油相，7-收集溶液，8-海藻酸盐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种简易微流控装置，其特征在于，包括一个L型通道(9)，所述L型通道(9)包括垂直相交的竖直段和水平段，所述竖直段的顶部连接有油相入口(1)，所述水平段的末端连接有收集瓶，竖直段与水平段的连接处开设有通孔，通孔中插入针管(10)，所述针管(10)与水平段在同一条直线上，针管(10)的入口端连接有海藻酸钠溶液入口(2)，针管(10)的出口端位于水平段上。/n

【技术特征摘要】
1.一种简易微流控装置，其特征在于，包括一个L型通道(9)，所述L型通道(9)包括垂直相交的竖直段和水平段，所述竖直段的顶部连接有油相入口(1)，所述水平段的末端连接有收集瓶，竖直段与水平段的连接处开设有通孔，通孔中插入针管(10)，所述针管(10)与水平段在同一条直线上，针管(10)的入口端连接有海藻酸钠溶液入口(2)，针管(10)的出口端位于水平段上。


2.根据权利要求1所述的简易微流控装置，其特征在于，所述油相入口(1)和竖直段之间通过第一乳胶管(3)与油相入口(1)连接，所述水平段通过第二乳胶管(4)与收集瓶连接；第一乳胶管(3)连接有注射泵。


3.根据权利要求1所述的简易微流控装置，其特征在于，所述针管(10)的出口端位于水平段的1/2～3/4处。


4.一种磁性海藻酸盐微球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，配制载流相溶液和连续相溶液，所述连续相溶液为海藻酸盐、Fe3O4纳米粒子和碳酸钙的混合溶液，所述载流相为液体石蜡溶液；
步骤二，将步骤一配制的载流相溶液充满微流控装置中，将连续相溶液注入针管中，在针头处形成液滴，液滴从L通道中流出至收集瓶中进行交联，之后利用收集瓶中的氯化钙溶液收集交联后的液滴。


5.根据权利要求4所述磁性海藻酸盐微球的制备方法，其特征在于，所述氯化钙溶液的质量浓度为3％～5％。


6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨冬，高可奕，雷蕾，贾彤彤，王雪，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61