摘要

本文介紹了由**微納立方（Microblox）**提供的海藻酸鹽微球制備微流控解決方案。該方案基于 RayDrop 微流控液滴發生器，結合Fluigent微流控壓力泵，實現了對微球生產與包封過程的良好控制。其核心工藝包含：氟化油連續相/水相的液滴生成、內部鈣離子釋放引發的均質交聯固化，以及破乳純化回收三大階段。實驗驗證表明，該系統可連續生成變異系數（CV）約為 2%、尺寸偏差低于 5% 的高度單分散海藻酸鹽微球。通過靈活調節流體參數與噴嘴尺寸（如 30 µm/60 µm 配置），可生成不同尺寸的液滴。

研究背景與傳統技術痛點

微球技術在制藥和生物醫學領域具有重要應用。海藻酸鹽因其優異的生物相容性、無毒和可降解等特性，成為備受關注的包封材料，廣泛應用于傷口愈合、藥物輸送等方向。然而，傳統的擠出法在微球粒徑控制上存在明顯局限，其產出的微球粒徑分布過寬（差異可達50%左右），且難以實現自動化生產和實時粒徑控制。  

微流控技術優勢

為解決傳統工藝的技術瓶頸，基于液滴的微流控技術（如RayDrop系統）能夠實現對生產和包封過程的精準控制，大幅提升了微球的單分散性和重復性，并且支持連續在線生產。

微流控法（RayDrop）制備海藻酸鹽微球

核心工作原理與制備流程

整個制備系統主要由微流控壓力控制器、流量傳感器以及核心的液滴發生器芯片構成。制備流程主要包含以下三個核心階段：  

液滴生成：實驗流體被分為水相（含有海藻酸鹽和含有鈣離子的特定絡合物）和連續相（含有表面活性劑的氟化油）。在液滴發生器中，連續相流體穩定包裹分散相，生成大小高度均一的海藻酸鹽液滴。  

微球交聯沉淀：生成的液滴隨后進入收集罐。收集液中含有特定的酸性物質，通過降低環境的pH值，促使液滴內部的絡合物解離并釋放出鈣離子，從而觸發海藻酸鹽分子鏈的交聯反應，使液滴固化形成微球。  

破乳與回收：交聯完成后的微球懸浮在油水混合的乳液中。通過加入專用的破乳劑去除表面活性劑和連續相油液，隨后去除油相，最后使用緩沖水溶液重懸微球，即可完成目標產物的純化與回收。

微球海藻酸鹽微球制備系統

實驗結果與應用前景

實驗表明，該方案能夠成功制備出粒徑分散度極低的高度單分散海藻酸鹽微球。通過靈活更換微流控芯片的噴嘴尺寸，或調節分散相與連續相的流體壓力和流速，可以輕松定制不同尺寸目標的微球。

交聯后的單分散微球

該圖為交聯后的海藻酸鹽微球。從顯微圖像中可以觀察到微球的形態規則，且排列緊密。其尺寸偏差低于 5%，變異系數（CV）約為 2%，表明該制備方法能夠產生具有高單分散性（即尺寸非常均一）的微球。

重新懸浮于水相中的微球

該圖展示了微球的回收結果。打破原有的乳液體系后，微球被提取并重新懸浮于 PBS中。微球本身透明，圖中顏色為添加了藍色食用色素以增強光學對比度。

RayDrop 噴嘴處的液滴生成

該圖展示了 RayDrop （入口噴嘴 30μm，出口噴嘴 60μm）流體被剪切形成液滴的瞬間。可通過更換噴嘴的出口毛細管，以更高的頻率截斷流體，生成更小尺寸的液滴。

本文節選自應用筆記《制備海藻酸鹽微球》。若需實驗過程細節的 PDF 原文，請聯系微納立方（Microblox）。

關于我們

微納立方（Microblox）致力于為客戶提供微流控實驗(Lab-on-a-chip)整體解決方案，產品涵蓋微流控綜合實驗臺、細胞（OOC）培養系統、可視化驅替平臺、連續流化學合成系統、LNP制備儀、微滴制備系統、液滴分析分選系統、微流控壓力泵、微流控芯片及其加工等平臺、單品及實驗服務。