一种纳米材料自组装合成微反应器制造技术

本发明专利技术提供一种纳米材料自组装合成微反应器，包括基体，其上设有外相流体进口、内相流体进口、螺旋扰流装置以及混合流体出口，基体内设有第一管路与第二管路，第一管路连通外相流体进口与混合流体出口，第二管路进口端与内相液体进口连通，第二管路出口端设于第一管路内；两者之间设有间隔，间隔内设有螺旋扰流装置，螺旋叶片将内外管之间的通道分成等分，通入螺旋扰流装置的流体在通过子通道之后，获得径向和周向的分速度，子通道内的流体再次汇聚后形成螺旋涡流，聚焦于第二管路出口。在螺旋涡流条件下，第二管路出口端的内相流体与外相流体快速混合，促进两种液体之间物质的快速交换，实现单分散纳米颗粒的快速制备和颗粒粒径的精准调控。的精准调控。的精准调控。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米材料自组装合成微反应器


[0001]本专利技术涉及微反应器装置设计
，具体涉及一种纳米材料自组装合成微反应器。

技术介绍

[0002]纳米材料在微电子、化学、能源、生命科学和医药领域已有广泛的应用。尤其是近年来,纳米颗粒材料在生物医学领域体现出越来越多的应用价值，如用于医疗成像的纳米颗粒，用于靶向药物控释的纳米载体材料。纳米材料在生物医药领域得以应用的优势在于，纳米材料的高比表面积使其具有高溶解性和高级渗透性，这对于许多非水溶性或弱水溶性药物具有重要意义，可增加药物分子的释放。
[0003]纳米药物是以一种以适当载体材料与原料药结合形成具有纳米尺度的药物制剂。纳米药物在疾病诊疗疫苗研发等领域都有研究，有诸多已经应用于癌症、皮肤病等领域的临床纳米药物，近年来市场规模的显著扩大表明纳米药物具有广阔的应用前景。
[0004]但纳米药物生产成本高、且难以大规模生产，这阻碍了其商业化进程。传统方法批量合成纳米颗粒，在混合过程中温度通常难以精确控制，所得纳米颗粒存在粒度不均匀，批次之间的差异过大等问题。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术所要解决的技术问题在于传统方法批量合成纳米颗粒，在混合过程中温度通常难以精确控制，所得纳米颗粒存在粒度不均匀，批次之间的差异过大等问题。
[0006]为此，本专利技术提供一种纳米材料自组装合成微反应器，包括：基体，其上设有内相流体进口、外相流体进口以及混合流体出口；第一管路，设于所述基体内，且所述第一管路连通所述外相流体进口与所述混合流体出口；第二管路，设于所述基体内部，所述第二管路进口端与所述内相流体进口连通，所述第二管路出口端设于所述第一管路内；其中，所述第二管路外壁与所述第一管路内壁之间设有间隔，所述间隔内设有螺旋扰流装置，所述螺旋扰流装置被配置为使经过其的液体产生螺旋涡流聚焦于第二管路出口端；所述第一管路中外相流体被配置为经过所述螺旋扰流装置后与所述第二管路出口端所流出内相液体混合，而后经所述混合流体出口排出。
[0007]可选地，所述螺旋扰流装置为螺旋叶片，以增强同轴聚焦流的反应过程，所述螺旋叶片内外侧分别与所述第二管路出口端外壁以及所述第一管路内壁连接。
[0008]可选地，所述螺旋扰流装置为螺旋叶片结构，所述螺旋叶片结构以扇形作为截面沿两个平行的旋转螺旋线和中心轴放样来构建螺旋叶片。
[0009]可选地，若干螺旋叶片将第二管路外壁与所述第一管路内壁之间的通道分成若干
分的螺旋子通道，通入螺旋扰流装置的流体被所述子通道分成若干分，以使流体在螺旋叶片分隔出的子通道内流动旋转。
[0010]可选地，若干所述螺旋叶片等间距设于两管路间隔内，以将第二管路外壁与所述第一管路内壁之间的通道等分成若干螺旋子通道。
[0011]可选地，所述螺旋扰流装置距所述第二管路出口端距离为0.01
‑
5mm，以减少液体接触处的几何不连续性。
[0012]可选地，所述第一管路内第二管路出口端至第一管路出口端部分，所述第一管路横截面逐渐减小。
[0013]可选地，所述第一管路内第二管路出口端至第一管路出口端部分，所述第一管路为圆台收缩通道。
[0014]可选地，所述第一管路出口端部分与所述第二管路出口端部分同轴设置。
[0015]可选地，内相流体流量为0.1ml/min至10ml/min，外相流体流量为10ml/min至100ml/min。
[0016]本专利技术提供的一种纳米材料自组装合成微反应器，具有如下优点：1.本专利技术提供一种纳米材料自组装合成微反应器，包括基体，其上设有外相流体进口、内相流体进口以及混合流体出口，基体内设有第一管路与第二管路，第一管路连通所述外相流体进口与所述混合流体出口，第二管路进口端与所述内相液体进口连通，所述第二管路出口端设于所述第一管路内；其中，所述第二管路出口端外壁与所述第一管路内壁之间设有间隔，所述间隔内设有螺旋扰流装置，所述螺旋扰流装置被配置为使经过其的液体产生聚焦于第二管路出口端的涡流；所述第一管路内外相流体被配置为经过所述螺旋扰流装置后与所述第二管路出口端所流出内相液体混合，而后经所述混合流体出口排出。
[0017]此结构的纳米材料自组装合成微反应器，通过设置第二管路出口端设于所述第一管路内，所述第二管路出口端外壁与所述第一管路内壁之间设有间隔，所述间隔内设有螺旋扰流装置，所述螺旋扰流装置被配置为使经过其的液体产生涡流，进而在通过外相流体进口向第一管路内通入外相流体时，外相流体会流经螺旋扰流装置，经过螺旋扰流装置的扰流会在螺旋扰流装置末端一侧形成涡流。在层流的涡流的条件下，第二管路的出口端的内相流体与外相流体快速混合，两种液体中的物质的快速交换，实现纳米颗粒的快速制备和颗粒粒径的精准调控。
[0018]2.本专利技术提供一种纳米材料自组装合成微反应器，整个螺旋结构由单个螺旋叶片圆周阵列构成。螺旋叶片没有延伸到内管出口，从而减少了液体接触处的几何不连续性，可以更有效地聚焦脂质溶液。若干螺旋叶片将内外管之间的通道分成若干等分，通入螺旋扰流装置的流体被这些子通道分成若干等分，流体在叶片分隔出的子通道内流动旋转，通过子通道之后，获得径向的周向的分速度，子通道内的流体再次汇聚后形成螺旋涡流，聚焦于第二管路出口端。在螺旋涡流条件下，第二管路出口端的内相流体与外相流体快速混合，促进两种液体之间物质的快速交换，实现纳米颗粒的快速制备和颗粒粒径的精准调控。
[0019]3.本专利技术提供一种纳米材料自组装合成微反应器，所述第一管路内第二管路出口端至第一管路出口端部分，所述第一管路横截面逐渐减小。
[0020]此结构的纳米材料自组装合成微反应器，通过设置第一管路横截面逐渐减小，有助于外相缓冲液进一步聚焦于内相溶液。
[0021]4.本专利技术提供一种纳米材料自组装合成微反应器，添加额外的螺旋扰流装置其目的在改进常规同轴微混合器中低效的扩散混合，通过高效稳定的螺旋聚焦涡流极大缩短了不同流体在装置的混合时间，从而实现不同相物质的快速交换,依靠此装置可以实现对纳米颗粒性质的精准调控。
[0022]5.本专利技术所构建的纳米材料自组装合成微反应器相比于传统的聚焦涡流微流控微反应器，可以大幅度提高所合成纳米颗粒的均一性，本专利技术以纳米脂质体制备为例，采取本合成微反应器合成的纳米脂质体的多分散指数(PDI)普遍可以达到0.1以下。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术的实施例中提供的纳米材料自组装合成微反应器的整体侧视截面图；图2为本专利技术的实施例中提供的纳米材料自组装合成微反应器中螺旋扰流装置的横截面示意图；图3为本专利技术的实施例中提供的纳米材料自组装合成微反应器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米材料自组装合成微反应器，其特征在于，包括：基体（1），其上设有内相流体进口（2）、外相流体进口（3）以及混合流体出口（4）；第一管路（5），设于所述基体（1）内，且所述第一管路（5）连通所述外相流体进口（3）与所述混合流体出口（4）；第二管路（6），设于所述基体（1）内部，所述第二管路（6）进口端与所述内相流体进口（2）连通，第二管路出口端（7）设于所述第一管路（5）内；其中，所述第二管路（6）外壁与所述第一管路（5）内壁之间设有间隔，所述间隔内设有螺旋扰流装置（8），所述螺旋扰流装置（8）被配置为使经过其的液体产生螺旋涡流聚焦于第二管路出口端（7）；所述第一管路（5）中外相流体被配置为经过所述螺旋扰流装置（8）后与所述第二管路出口端（7）所流出内相液体混合，而后经所述混合流体出口（4）排出。2.根据权利要求1所述的纳米材料自组装合成微反应器，其特征在于，所述螺旋扰流装置（8）为若干螺旋叶片，以增强同轴聚焦涡流的反应过程，所述螺旋叶片内外侧分别与所述第二管路（6）外壁以及所述第一管路（5）内壁连接。3.根据权利要求2所述的纳米材料自组装合成微反应器，其特征在于，所述螺旋扰流装置（8）以扇形作为截面沿两个平行的旋转螺旋线和中心轴放样来构建螺旋叶片。4.根据权利要求3所述的纳米材料自组装合成微反应器，其特征在于，若干螺旋叶片将第二管路（6）外壁与所述第一管路（5）内壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩霁，马明，兰正义，陈航榕，梁肖，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：