基于旋轉(zhuǎn)圓臺的非微流控高通量微液滴生成裝置

液滴微流控（Microdroplet）是一項在微尺度的通道內(nèi)通過多相流體剪切形成單分散的液滴，并對其進行操控的技術(shù)。作為微流控技術(shù)的重要分支，液滴微流控技術(shù)在生物醫(yī)學、化學以及納米技術(shù)等多學科交叉領(lǐng)域有著廣泛的應用價值。目前主流的基于微流控的微液滴生成結(jié)構(gòu)包括流動聚焦 (Flow-focusing)、T形匯流 (T-junction) 和共軸協(xié)流 (co-flow) 三種，這些方法在高速均一液滴生成方面大大突破了傳統(tǒng)方法。然而，其復雜的微制造工藝、相對較低的通量，以及對專業(yè)硬件和操作技能的高要求阻礙了研究人員充分發(fā)揮這一強大平臺的潛力。因此，研究如何進一步簡化液滴制備方法，實現(xiàn)高通量、低成本、更加可控的皮納升液滴生成，具有重要意義。

澳大利亞伍倫貢大學（University of Wollongong）李衛(wèi)華（Weihua Li）教授和唐詩楊（Shi-Yang Tang）博士領(lǐng)導的課題組最近開發(fā)的集成微液滴生成裝置很好的彌補了上述缺憾。該發(fā)生器的主體為一個旋轉(zhuǎn)的圓臺，利用圓臺的快速旋轉(zhuǎn)，引入剪切流和一個沿圓臺表面向下的渦流，實現(xiàn)了大小可控的均一液滴的制備。該方法突破了傳統(tǒng)液滴微流控平臺通量小以及過度依賴微加工技術(shù)等缺點，只需要一臺注射泵和控制圓臺旋轉(zhuǎn)速度的直流電機即可大通量地快速制備多種微液滴。實驗發(fā)現(xiàn)，液滴的大小主要取決于圓臺的轉(zhuǎn)速以及針頭的直徑。通過調(diào)整圓臺轉(zhuǎn)速，可以實現(xiàn)對液滴大小的主動與被動控制。

除了水液滴外，研究人員還使用該裝置制備了難以在常規(guī)微控平臺中生產(chǎn)的具有高表面張力的液滴，例如鎵銦合金液態(tài)金屬微液滴（表面張力大約八倍于水）。此外，研究人員還進一步演示了利用該裝置集成紫外光并產(chǎn)生聚乙二醇固體水凝膠和纖維的過程。最后，研究團隊探索了使用該發(fā)生器混合兩種不混液體形成雙重乳化微液滴的能力。液滴尺寸的靈活控制、簡單低成本的裝置以及多種功能的集成是該工作的亮點。鑒于該平臺展示的卓越能力和微液滴的巨大應用潛力，這種用戶友好的方法有可能改變基于液滴的化學合成和生物分析等應用的未來。