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(shí)驗(yàn)，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(wèn)題，將會(huì)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(gè)個(gè)微彈的，類(lèi)似皮球狀的微球（見(jiàn)下圖A），通?？煞譃樗秃陀桶畠煞N液滴，當(dāng)對(duì)已經(jīng)生成的液滴進(jìn)行再次包裹，便會(huì)得到雙乳滴（見(jiàn)下圖B）。

液滴制備所用的兩種互不相溶的液體，又被稱(chēng)為連續(xù)相（Continuous phase）和分散相（Dispersed phase），液滴生成的大小將會(huì)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(dòng)”與“被動(dòng)”兩種方式，兩者相比，前者需要一些外部能量才能進(jìn)行液滴操控，如：電、磁或離心力，而后者，僅需要幾種簡(jiǎn)單的微流控芯片結(jié)構(gòu)，便可產(chǎn)生液滴，因此，“被動(dòng)”制備液滴方法應(yīng)用得更為廣泛。

常見(jiàn)的“被動(dòng)”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(jiǎn)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(jìn)入主干道，在連續(xù)相的剪切下，終“斷裂”，形成液滴。

2. 流動(dòng)匯聚法（Flow focusing）^[3]

此結(jié)構(gòu)中，分散相直接進(jìn)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(duì)稱(chēng)性。

3. 共軸聚焦法(Co-flow)^[4]

此方法設(shè)計(jì)了兩個(gè)同心的毛細(xì)管結(jié)構(gòu)，內(nèi)部毛細(xì)管注入分散相，外部毛細(xì)管注入連續(xù)相，當(dāng)分散相逐步進(jìn)入主干道時(shí)，連續(xù)相所產(chǎn)生的的粘性力會(huì)促使分散相“斷裂”，從而形成液滴。

參考文獻(xiàn)：

[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.