在基于液滴的微流控系统中,微液滴的稳定生成且不融合对后续实验操作有很大影响。本文将逐步探讨如何制备稳定的微液滴。
图1. 不同液滴生成油的效果对比
介绍
基于液滴的微流控技术正在成为生化分析筛选的有力工具。液滴微流控生成的液滴体积小至皮升级,且液滴单分散性极高,每个液滴都可作为独立的微反应器。此外,在这些液滴形成后,还可对其进行连续操作,如孵育、液滴融合和基于荧光的活化分选。
高频率(kHz)的操作可以在小体积的反应器中进行,这使得这项技术非常适合小分子合成、药物发现和定向进化等领域的高通量筛选。这些应用通常基于荧光测定完成,而在测定之前荧光产物必须被有效的限制在液滴中。
然而,在实际操作过程中,水相中化合物成分,如盐、微生物和细胞分泌物,均会对液滴的稳定性造成一定的影响,进而导致液滴间交叉污染或液滴间相互融合。因此,在制备液滴时,保证液滴的稳定生成且不融合至关重要。
以油包水的液滴为例,常见的方法是在油相中添加表面活性剂降低液滴表面张力,以避免其融合。然而,不同的液滴生成油体系(油+表面活性剂)展现出的效果差异较大。
本文以FluidicLab提供的微滴生成仪结合配套的PDMS标准芯片,以DMEM培养基为水相,以三种不同体系的液滴生油为油相,制备生成液滴并考察其稳定性。
试剂与方法
FluidicLab提供的微滴生成仪结合配套的PDMS-FF-100标准芯片,以上述三种液滴生成油为油相,以DMEM培养基为水相,通过调整合适的流速生成100 μm左右的液滴。随后,将生成的液滴收集到疏水的基底上,通过显微镜观察液滴形态。
液滴稳定性对比
图2. A、 B、C 三图分别为矿物油、棕榈酸异丙酯、Drop-Surf氟油三种体系的液滴生成状态
在将生成的液滴接收到疏水的基底上后,通过显微镜可以准确观察到液滴的形态,且随着时间的延长,液滴的稳定性也有很大变化。由视频1可知,以矿物油体系为油相制备的液滴稳定性较差,高密集度液滴下融合显著;以棕榈酸异丙酯体系为油相制备的液滴,具有相对较好的稳定性,且随时间延长并未出现明显融合(有小部分大液滴存在) ;而以Drop-Surf氟油为油相制备的液滴,表现出极好的稳定性,高密集度下随时间延长无任何融合现象出现 。
视频1:分别以矿物油(左上)、棕榈酸异丙酯(右上)和Drop-Surf氟油(左下)三种体系的液滴形态变化视频
结论
FluidicLab致力于提供专业标准的微流控解决方案,如有需求,可直接联系我们哟!
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