基于毛细管的三维微流控装置实验应用

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微流控技术作为一门涉及物理、化学、生物、工程、电子等领域的新兴交叉学科,具有反应快,灵敏度高、用量少、成本低、精度高等特点,每个微液滴均可视为单独的微反应器,避免了相互之间的交叉污染,在基因检测,细胞包裹,组织工程,药物输运等领域有着无与伦比的发展潜力和广阔的应用前景。本文简单叙述了微流控技术流动特征,指出了微流控技术的主要优点,并简要描述了其发展历程和国内外研究现状。同时,我们也对微流控技术的简单操控和应用进行了简单介绍。首先,我们详细报道了微流控芯片的制作工艺和制作材料,并对他们的主要优缺点进行了对比。在此基础上,我们对以SU-8为光敏材料,PDMS为芯片制作材料的软光刻-浇筑法流程进行了详细描述,并使用此法制作的微芯片进行了相关实验,效果良好。然后,本文概述了微液滴的常用无量纲数和常用的三种制备微液滴的方法:共轴流聚焦法,流动聚焦法,T型通道法。本文还重点介绍了一种三维结构的商业化的接头,该类接头具有易拆卸组装、清洗、成本低、寿命长、承压能力高等优点。我们使用该类接头成功制备单分散、尺寸高度均匀的液滴,并将其与二维PDMS通道进行了相关对比。无论是哪种微流控装置,分散相流量固定时,流量比越高液滴尺寸越小。再次,本文还对多重乳液技术进行了简单描述,并使用上述接头进行了相关实验。同时,本文还简述了一些液滴分裂技术,重点描述一种可控的基于毛细玻璃管的微流控液滴分裂装置。通过调节流量和毛细管长度,我们可以控制子液滴的尺寸和它们的相对大小。同时我们也对内部分裂过程进行了VOF模拟。最后,本文简单介绍了微液滴数字PCR技术。我们对它的三个主要流程:液滴产生,模板扩增,结果检测进行了详细的描述,指出了各个步骤的注意事项并对实验结果进行了简单分析。
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