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技術文章
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微流體系統：應用于藻酸鹽微球生產
1 藻酸鹽微球生產簡介
基于水凝膠的遞送系統正被越來越多地應用于各個領域，包括封裝、保護以及在制藥、保健品、食品工業中釋放生物活性物質，還用于細胞/細菌/微生物的培養與植入，以及生物研究中基于細胞的基因操作。
尺寸在 50µm 范圍內的高度單分散的藻酸鹽微球。——點成Elveflow 團隊的實驗結果。
2 使用藻酸鹽微球的優勢
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勢，因為它們易于形成或降解，還能提供一個無毒的微環境（促進細胞/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劑外部擴散到分散的水性藻酸鹽液滴中或液滴之間，或通過內部釋放來實現制備的。
此外，微球的尺寸和形狀往往受到嚴格控制，因為對于許多用途而言，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方法
常見的生產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，因為生成的微球尺寸非常大（>500微米），非球形形狀且重現性很差。
4 使用微流控技術生產藻酸鹽微球
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。再使用微流控系統生成該溶液的微液滴。最后，通過pH調節劑（醋酸）將鈣化合物釋放到液滴中，使其與藻酸鹽交聯，生成鈣-藻酸鹽微球。我們已測試了多種實驗條件，以獲得尺寸在50微米范圍內的高度單分散液滴。使用類似的設置，也可以獲得其他尺寸的微球。
如果您想了解更多信息，請隨時聯系我們的專家團隊！
尺寸在 50µm 范圍內的高度單分散的藻酸鹽微球。——點成Elveflow 團隊的實驗結果。
5 藻酸鹽微球生產裝置清單
OB1 流量控制器 | 2x 流量傳感器 MFS2 0/7 µL/minn |
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魯爾鎖套件入門包 + 1/32英寸管路 + 1/32英寸套件 + 23G 針頭 | 2x 15 mL 儲液槽 |
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藻酸鹽微球生產材料
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（用于記錄液滴，可選）
化學品：
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
步驟1：解決方案準備
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
準備醋酸溶液。根據所需的凝膠化時間，使用高達2%的醋酸以實現快速凝膠化，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，從而促進藻酸鈣的交聯和微球的形成
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，釋放出鈣離子。這些鈣離子通過與藻酸鹽發生交聯反應，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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