【微胶囊案例】微流控如何制备聚甲基丙烯酸酯微胶囊？详细教程来啦~

核壳微胶囊是一种结合了核心和外壳材料特点的智能材料，广泛应用于制药、生物医学、食品工业等领域，它们可用于细胞封装、药物递送和环境监测等。这些微胶囊的制备通常使用乳液聚合、相分离、溶胶凝胶封装、喷雾干燥等方法，但这些方法在控制尺寸和分布上存在挑战。液滴微流控技术作为一种更精确的制备方法，能制备高度单分散、尺寸和结构高度可控的双乳液液滴，为制备微胶囊提供解决方案。

微胶囊的制备可以通过各种壳体固化方法实现，这些方法取决于壳体的性质：溶剂蒸发或沉淀（用于PLGA微胶囊），离子交联或凝胶化（用于海藻酸盐微胶囊），化学交联（用于壳聚糖微胶囊），紫外线光交联（用于PEGDA微胶囊等）。光引发聚合最为常见，因其快速响应、精确控制固化区域和对周围环境影响小。

1）实验材料

内相：去离子水；

中间相：50 wt%的1,6-己二醇二丙烯酸酯和50 wt%的双酚A甘油酸二丙烯酸酯溶液，含2 mol %光引发剂羟基-2-甲基丙酰苯酮；

外相：3 wt% PVA水溶液；

收集相：同连续相；

2）实验仪器

芯片：DUAL型号毛细管液滴微流控芯片；

液滴微流控工作站：DMF-3G；

1）微液滴的制备

• 将一定量的內相、中间相、外相溶液分别抽取到10毫升规格的注射器中，并将其固定在液滴微流控工作站的注射泵上。

• 使用特氟龙（PTFE）导管，一端通过鲁尔接头与各注射器连接，确保连接牢固无泄漏。另一端通过倒锥接头与微流控芯片（DUAL芯片）进液口连接。

• 将特氟龙导管通过倒锥接头与芯片的收集口连接，作为收集管使用，以便收集生成的乳液液滴。

• 取适量收集相至收集瓶中，并确保收集管的出液端浸没在收集相中，以便产物能够顺利进入收集相。

• 在工作站上设定各相相的流速。首先启动外相溶液，确保通道完全充满。

• 外相稳定后，启动中间相溶液，形成单乳液液滴。

• 单乳液液滴形成稳定后，再开启内相溶液。

• 通过调节三相溶液的流速，控制双乳液液滴的尺寸和内核数量。

• 将收集到的液滴用于后续分析和处理，例如测量粒径分布和固化。

2）微液滴的紫外（UV）固化

微液滴由出口处流出，在外界给予强度为1000 mW/cm² 紫外光照射（1 cm 照射距离），使其光交联。

图1. 在DUAL芯片的微通道内制备双乳液液滴。(a)DUAL芯片实物图；(b)芯片中双乳液液滴的实时生成，内、中、外相的流速分别为30、30、200 μl/min；(c)载玻片上双乳液液滴的光学显微镜图。

图2.  (a)为 上述得到的双乳液液滴在紫外光照射下的光学显微镜图； (b)为UV固化后的微胶囊。

[1] Duran, M. , et al. "Microcapsule production by droplet microfluidics: A review from the material science approach." Materials & Design (2022).

[2] Chen, Philipp W. , R. M. Erb , and Studart, André R. "Designer Polymer-Based Microcapsules Made Using Microfluidics." Langmuir the Acs Journal of Surfaces & Colloids 28.1(2012):144.