微流控芯片、微流控芯片制备方法及微球制备方法

本申请涉及药物递送领域，尤其是涉及一种微流控芯片、微流控芯片制备方法及微球制备方法。

背景技术：

1、微球是一种微米级的微小球形粒子，根据其不同的应用场景和材料，可以分为：聚合物微球、矿物质微球、磁性微球、荧光微球等多种类型。其中聚合物微球因其良好的生物相容性和生物降解性，具有广阔的应用前景，被广泛应用于药物递送、细胞培养和生物传感等领域。药物递送系统是一种在生物体内将一定剂量的药物在一定时间输送到特定部位的技术体系，可有效提高疗效，降低成本，减少毒副作用从而提高药物的利用效率和安全性。聚合物微球作为一种新型的药物递送系统，它能够将药物封装在微小的球形颗粒中，并通过控制释放机制，实现药物在体内的定向投放和缓释。

2、微球的传统制备方法有乳化-溶剂挥发法、膜乳化法、喷雾干燥法及相分离法等，这些方法虽然技术成熟度高且产量大，但制备的微球粒径均一性较差、批次间稳定性较差、药物包封效果不佳且需要筛分。由于不同的给药场景对于粒径的均一可控有要求，微球粒径的均一性和可控性可以使载药的当量得到精准的把控，对于疾病的治疗具有重要的作用。例如，注射药剂所需的微球粒径一般在20～50μm，小于20μm的微球易被免疫细胞吞噬，而大于70μm的微球则会引起疼痛。

3、微流控技术是一种使用微通道处理或操纵微小体积流体的技术，因其在微尺度环境下具有液滴和层流等流体性质、以及微型化和集成化等特征而被广泛用于生物和化学领域的分析与检测。目前用于制备微流控芯片的常用材料有单晶硅片、玻璃和有机聚合物如pmma、pdms等，并通过微刻蚀、微注塑等加工方法制备微流控芯片，然而这些加工方法在制备三维集成微流控芯片时工艺复杂，需要进行键合，不利于高度集成芯片的制备。此外，一旦微流控芯片的结构设计发生改变，需重新制作模具或掩膜版，这使得微流控芯片的制作工艺变得复杂且提高了成本。

4、为此，提出本发明。

技术实现思路

1、鉴于背景技术中存在的问题，本申请提供一种微流控芯片、微流控芯片制备方法及微球制备方法，该微流控芯片制备方法可以提升对微流控芯片的精度控制，提高微流控芯片的品质，并降低微流控芯片的制造成本。

2、根据本发明的第一个方面，提供一种微流控芯片制备方法，包括：首先设计微流控芯片的结构；然后利用3d打印技术制备所述微流控芯片；之后对所述微流控芯片的微流道表面做亲水处理。

3、在本发明的一些实施方式中，在对所述微流控芯片的微流道的表面做亲水处理之前，还包括对所述微流控芯片进行清洗。

4、优选地，利用注射器吸取清洗液冲洗所述微流控芯片的微流道内部多余的材料。

5、在本发明的一些实施方式中，所述亲水处理包括：利用食人鱼溶液与1～3mol/kg的氢氧化钠/氢氧化钾溶液先后处理微流控芯片内部微流道，以在微流道的表面制备出亲水层。

6、在本发明的一些实施方式中，所述微流控芯片的基材采用丙烯酸系树脂材料。

7、在本发明的一些实施方式中，所述微流控芯片的结构设计为单通道结构、二维多通道结构或者三维多通道结构。

8、在本发明的一些实施方式中，所述微流控芯片包括芯片体，所述芯片体的表面设有第一液体入口、第二液体入口和微球出口，所述芯片体中设有与所述第一液体入口连通的第一微流道、与所述第二液体入口连通的第二微流道和与所述微球出口连通的第三微流道，所述第一微流道的另一端与所述第二微流道的另一端连通形成交界区，所述交界区与所述第三微流道的另一端连通。

9、优选地，所述交界区的微流道宽度为30～100μm。

10、根据本发明的第二个方面，提供一种上述的微流控芯片制备方法制备得到的微流控芯片。

11、根据本发明的第三个方面，提供一种微球制备方法，包括：在微流控芯片的第一液体入口和第二液体入口按设定比例分别注入水相和油相，水相和油相在交界区相遇时依靠表面张力将油相分成微球，微球进入第三微流道并从微球出口排出。

12、在本发明的一些实施方式中，所述水相和油相的比例为2:1～20:1。

13、在本发明的一些实施方式中，所述微球从微球出口排出后还包括：将微球分散到水相溶液中，等待微球固化，将固化后的微球进行离心和清洗，将清洗后的微球冷冻干燥24～48h，得到干燥微球。

14、与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：

15、(1)本发明提出了采用3d打印技术制备微流控芯片，该技术可实现复杂结构微流控芯片的一体化加工，工艺流程简单、成本低廉；3d打印在微流控芯片结构设计上具有很大的自由度，当需要重新设计微流道结构时，仅需重新建模即可，省去了传统方法中重新制作模具或掩膜版这一步骤。

16、(2)本发明设计并制备了高集成度的三维多通道微流控芯片，该三维多通道微流控芯片可实现高通量的微球制备，相较于常用的单元结构或二维多通道结构微流控芯片进一步提高了微球的生产效率。

17、(3)本发明确定了基于丙烯酸系3d打印材料的微流控流道表面亲水处理方案，亲水处理后的微流控芯片可成功制备出微球，而未作亲水处理的微流控芯片，油相会沿着流道壁面流动而导致无法形成微球。

18、(4)本发明中的微流控芯片及微球制备流程简单高效，微流控芯片利用率高且重复性好，制备的微球粒径均匀可控，可应用于药物递送、细胞培养和生物传感等领域。

技术特征：

1.一种微流控芯片制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的微流控芯片制备方法，其特征在于，在对所述微流控芯片的微流道的表面做亲水处理之前，还包括对所述微流控芯片进行清洗。

3.根据权利要求1所述的微流控芯片制备方法，其特征在于，所述亲水处理包括：

4.根据权利要求1所述的微流控芯片制备方法，其特征在于，所述微流控芯片的基材采用丙烯酸系树脂材料。

5.根据权利要求1-4任一所述的微流控芯片制备方法，其特征在于，所述微流控芯片的结构设计为单通道结构、二维多通道结构或者三维多通道结构。

6.根据权利要求1-4任一所述的微流控芯片制备方法，其特征在于，所述微流控芯片包括芯片体，所述芯片体的表面设有第一液体入口、第二液体入口和微球出口，所述芯片体中设有与所述第一液体入口连通的第一微流道、与所述第二液体入口连通的第二微流道和与所述微球出口连通的第三微流道，所述第一微流道的另一端与所述第二微流道的另一端连通形成交界区，所述交界区与所述第三微流道的另一端连通。

7.一种权利要求1-6任一所述的微流控芯片制备方法制备得到的微流控芯片。

8.一种微球制备方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的微球制备方法，其特征在于，所述水相和油相的比例为2:1～20:1。

10.根据权利要求8所述的微球制备方法，其特征在于，所述微球从微球出口排出后还包括：

技术总结本申请涉及药物递送领域的一种微流控芯片、微流控芯片制备方法及微球制备方法，所述微流控芯片制备方法包括：首先设计微流控芯片的结构；然后利用3D打印技术制备微流控芯片；之后对微流控芯片的微流道表面做亲水处理。本发明的微流控芯片制备方法采用3D打印技术制备微流控芯片，可实现复杂结构微流控芯片的一体化加工，工艺流程简单、成本低廉，可设计并制备高集成度的三维多通道微流控芯片，实现高通量的微球制备，从而提高微球的生产效率，亲水处理后的微流控芯片可成功制备出微球。本发明中微流控芯片及微球的制备流程简单高效，微流控芯片利用率高且重复性好，制备的微球粒径均匀可控，可应用于药物递送、细胞培养和生物传感等领域。技术研发人员：薛亚辉,张金超,樊文芳,郭明,高洁,宗宽,陈杰睿受保护的技术使用者：北京大学南昌创新研究院技术研发日：技术公布日：2024/10/10