如何避免微流體實(shí)驗(yàn)中的氣泡
在微流體實(shí)驗(yàn)中,氣泡的產(chǎn)生會(huì)帶來(lái)諸多問(wèn)題:氣泡是動(dòng)態(tài)的,會(huì)隨著壓力和溫度的變化發(fā)生膨脹或收縮,因此會(huì)吸收壓力變化,降低系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間,同時(shí)也會(huì)改變流阻,導(dǎo)致流量不穩(wěn)定,此外,在細(xì)胞培養(yǎng)中,氣泡會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡。
本文內(nèi)容分為以下3個(gè)部分:
1.氣泡是如何產(chǎn)生的?
2.如何避免氣泡的產(chǎn)生?
3.如果氣泡不可避免,怎么辦?
氣泡是如何產(chǎn)生的?
一般來(lái)講,微流體實(shí)驗(yàn)中的氣泡來(lái)源分為以下幾個(gè)方面:
1.微流控系統(tǒng)非*密封,存在漏氣情況。
2.更換試劑進(jìn)行進(jìn)樣時(shí),可能會(huì)往系統(tǒng)中引入氣體。
3.流體能溶解一定量的氣體,隨著壓力或溫度的變化,氣體溶解度發(fā)生變化,可能會(huì)釋放出氣泡。
4.微流控芯片的部分結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致氣泡產(chǎn)生,圖1為常見(jiàn)的幾種會(huì)產(chǎn)生氣泡的結(jié)構(gòu):死角(圖1. a)、尖角(圖1. b)、寬且淺的腔室(圖1. c)和兩塊材料間的不規(guī)則接觸結(jié)構(gòu)(圖1. d)[1]。
如何避免氣泡的產(chǎn)生?
避免氣泡的產(chǎn)生,可從以下幾方面入手:
1.控制外部環(huán)境:
(1)壓力:低壓相對(duì)高壓而言,會(huì)降低氣體溶解度。
(2)溫度:實(shí)驗(yàn)中保持恒溫,可避免氣體溶解度發(fā)生變化而釋放氣泡。
(3)時(shí)間:實(shí)驗(yàn)時(shí)間越短,氣泡增長(zhǎng)到影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可能性就越小。
2.改進(jìn)芯片內(nèi)部設(shè)計(jì):避免在芯片設(shè)計(jì)中出現(xiàn)以下結(jié)構(gòu):死角、尖角、寬且淺的腔室和兩塊材料間的不規(guī)則接觸結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖1)。
3.改善系統(tǒng)外圍設(shè)備及連接:
(1)檢查所有接口的密封性。
(2)盡量減少連接頭、連接器的使用,每多一個(gè)連接頭,都會(huì)增加氣泡產(chǎn)生的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
如果氣泡不可避免,怎么辦?
如果在實(shí)驗(yàn)中,氣泡還是不可避免的會(huì)產(chǎn)生,可采用以下辦法:
1.對(duì)試劑預(yù)*行脫泡處理。
2.用異丙醇或表面活性劑(如SBS)清洗系統(tǒng)管路。
3.使用一些現(xiàn)有的商業(yè)化產(chǎn)品,如法國(guó)Fluigent的去泡器(Bubble trap)或美國(guó)Corsolution的脫氣器(Degasser),其原理均是采用了一種透氣不透液的膜,通過(guò)施加真空的方式,實(shí)現(xiàn)氣液分離,從而去除已產(chǎn)生的氣泡。
參考文獻(xiàn):
- Pereiro I , Khartchenko A F , Petrini L , et al. Nip the bubble in the bud: a guide to avoid gas nucleation in microfluidics[J]. Lab on a Chip, 2019, 19.