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基于液滴的微流控系統(tǒng)，因其提供了方便處理微流體(μL，pL)的混合、封裝、分選等多種操控的可行性，并適合高通量實驗，在近幾十年期間，得到高速發(fā)展。

什么是液滴？液滴微流控有哪些應(yīng)用？如何搭建液滴制備系統(tǒng)？有關(guān)液滴的諸多問題，將會是我們近期所要分享的內(nèi)容。

什么是液滴？

微流控里的液滴，可以理解為兩種互不相溶的液體，在特定條件下發(fā)生“融合”，變成了一個個微彈的，類似皮球狀的微球（見下圖A），通常可分為水包油和油包水兩種液滴，當對已經(jīng)生成的液滴進行再次包裹，便會得到雙乳滴（見下圖B）。

液滴制備所用的兩種互不相溶的液體，又被稱為連續(xù)相（Continuous phase）和分散相（Dispersed phase），液滴生成的大小將會受到連續(xù)相和分散相的流量比，兩相之間的界面張力和用于生成液滴的結(jié)構(gòu)等因素的影響。

如何制備液滴？

液滴制備可分為“主動”與“被動”兩種方式，兩者相比，前者需要一些外部能量才能進行液滴操控，如：電、磁或離心力，而后者，僅需要幾種簡單的微流控芯片結(jié)構(gòu)，便可產(chǎn)生液滴，因此，“被動”制備液滴方法應(yīng)用得更為廣泛。

常見的“被動”制備液滴方法可分為3種^[1]：

1. T型結(jié)構(gòu)法（T-junction）

此方法由Thorsen^[2]等人于2001年首先提出，是簡單的一種液滴制備方法。在此結(jié)構(gòu)中，連續(xù)相和分散相在T形口處匯聚，分散相逐漸進入主干道，在連續(xù)相的剪切下，終“斷裂”，形成液滴。

2. 流動匯聚法（Flow focusing）^[3]

此結(jié)構(gòu)中，分散相直接進入主干道，連續(xù)相垂直于分散相從分散相兩側(cè)注入，分散相被“夾住”，由于粘性力與兩相間表面張力的作用下，終形成液滴。與T形結(jié)構(gòu)相比，大區(qū)別在于其對稱性。

3. 共軸聚焦法(Co-flow)^[4]

此方法設(shè)計了兩個同心的毛細管結(jié)構(gòu)，內(nèi)部毛細管注入分散相，外部毛細管注入連續(xù)相，當分散相逐步進入主干道時，連續(xù)相所產(chǎn)生的的粘性力會促使分散相“斷裂”，從而形成液滴。

參考文獻：

[1] Zhu P , Wang L . Passive and active droplet generation with microfluidics: a review[J]. Lab on a Chip, 2016, 17.

[2] Thorsen T , Roberts R W , Arnold F H , et al. Dynamic Pattern Formation in a Vesicle-Generating Microfluidic Device[J]. Physical Review Letters, 2001, 86(18):4163-4166.

[3] Anna S L , Bontoux N , Stone H A . Formation of dispersions using “flow focusing” in microchannels[J]. Applied Physics Letters, 2003, 82(3):364-366.

[4] Glawdel T , Elbuken C , Ren C L . Droplet Generation in Microfluidics[M]. Springer US, 2013.