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微流體系統(tǒng)：應(yīng)用于藻酸鹽微球生產(chǎn)

1 藻酸鹽微球生產(chǎn)簡介

基于水凝膠的遞送系統(tǒng)正被越來越多地應(yīng)用于各個領(lǐng)域，包括封裝、保護(hù)以及在制藥、保健品、食品工業(yè)中釋放生物活性物質(zhì)，還用于細(xì)胞/細(xì)菌/微生物的培養(yǎng)與植入，以及生物研究中基于細(xì)胞的基因操作。

尺寸在 50µm 范圍內(nèi)的高度單分散的藻酸鹽微球?！c(diǎn)成Elveflow 團(tuán)隊的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2 使用藻酸鹽微球的優(yōu)勢

由生物聚合物制成的水凝膠微球因其生物相容性以及通常涉及不會改變生物性質(zhì)的溫和制備條件，特別適合用于生物封裝。

其中，陰離子多糖藻酸鹽微球具有特別的優(yōu)勢，因?yàn)樗鼈円子谛纬苫蚪到?，還能提供一個無毒的微環(huán)境（促進(jìn)細(xì)胞/微生物生長），并且成本極低。

通常，藻酸鹽微凝膠是通過將交聯(lián)劑外部擴(kuò)散到分散的水性藻酸鹽液滴中或液滴之間，或通過內(nèi)部釋放來實(shí)現(xiàn)制備的。

此外，微球的尺寸和形狀往往受到嚴(yán)格控制，因?yàn)閷τ谠S多用途而言，微球必須尺寸均一且形狀為球形。

藻酸鹽可用于多種應(yīng)用，例如：

l                      抗體封裝

l                      藻酸鹽纖維的生成

3 藻酸鹽微球的批量生產(chǎn)方法

常見的生產(chǎn)藻酸鹽微球的方法是將藻酸鹽混合物擠入鈣溶液中。然而這種方法有很大的局限性，因?yàn)樯傻奈⑶虺叽绶浅４螅?gt;500微米），非球形形狀且重現(xiàn)性很差。

4 使用微流控技術(shù)生產(chǎn)藻酸鹽微球

本文將向您展示如何通過微流控液滴生成技術(shù)輕松制備高度單分散的藻酸鹽微球，具體步驟如下：

首先，我們將制備藻酸鹽/EDTA-鈣溶液。再使用微流控系統(tǒng)生成該溶液的微液滴。最后，通過pH調(diào)節(jié)劑（醋酸）將鈣化合物釋放到液滴中，使其與藻酸鹽交聯(lián)，生成鈣-藻酸鹽微球。我們已測試了多種實(shí)驗(yàn)條件，以獲得尺寸在50微米范圍內(nèi)的高度單分散液滴。使用類似的設(shè)置，也可以獲得其他尺寸的微球。

如果您想了解更多信息，請隨時聯(lián)系我們的專家團(tuán)隊！

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5 藻酸鹽微球生產(chǎn)裝置清單

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藻酸鹽微球生產(chǎn)材料

硬件：

l                      DC-OB1 流量控制器，至少有兩個通道，壓力范圍0~2000 mbar

l                      2個流量傳感器DC-MFS2，流速范圍0~7 µL/min

l                      魯爾鎖套件入門包 + 1/32英寸管 + 1/32英寸套管 + 23G針頭

l                      2x 15mL儲液槽

l                      微流控芯片（疏水通道）

l                      顯微鏡（用于觀察，可選）

l                      高速相機(jī)（用于記錄液滴，可選）

化學(xué)品：

l                      海藻酸鹽（低粘度）

l                      鈣-EDTA

l                      醋酸

l                      含有2%表面活性劑的HFE7500油

l                      液滴破碎溶液

7 藻酸鹽微球的分步生產(chǎn)

步驟1：解決方案準(zhǔn)備

容器1：藻酸鹽和鈣-EDTA

混合2%（重量/重量）藻酸鹽水溶液，并向混合物中添加0.5M鈣-EDTA。

瓶1：醋酸溶液

準(zhǔn)備醋酸溶液。根據(jù)所需的凝膠化時間，使用高達(dá)2%的醋酸以實(shí)現(xiàn)快速凝膠化，若需要較慢的凝膠化則使用低于0.2%的醋酸（但不建議使用低于0.05%的濃度）。

步驟 2：生成藻酸鹽/EDTA-鈣液滴

用于生成尺寸在50微米范圍內(nèi)的高度單分散液滴的微流控裝置。

步驟 3：添加醋酸釋放 Ca2+ 離子，從而促進(jìn)藻酸鈣的交聯(lián)和微球的形成

l                      加入醋酸溶液，并混合以使醋酸更好地接觸到液滴。

l                      醋酸將與碳酸鈣反應(yīng)，釋放出鈣離子。這些鈣離子通過與藻酸鹽發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，將生成藻酸鈣微球

步驟 4：添加破乳劑以從液滴中釋放微球

l                      凝膠化完成后，應(yīng)使用液滴/乳液破乳劑來破碎液滴。

l                      破乳劑將去除液滴中的表面活性劑，從而釋放出藻酸鹽微球。

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