據麥姆斯咨詢報道，近期，來自鄭州大學和浙江大學的研究人員針對磁性微液滴制備不穩定問題，通過制備新型微流控芯片，以聚苯乙烯磺酸-四氧化三鐵（PSSA-Fe3O4）為磁性材料，研究微流控芯片不同工藝參數對制備的磁性微液滴粒徑的影響規律。相關研究成果以論文形式發表于《微納電子技術》期刊。

微流控芯片的設計與制備

磁性微液滴是基于微流控技術制備的，微流道結構尺寸設計采用L-Edit畫圖軟件完成，設計的微液滴生成區域的十字型流道結構及尺寸示意圖如圖1所示，圖中D1為分散相入口微流道寬度，D2為流體出口微流道寬度，D3為連續相入口微流道寬度，d為制備的磁性微液滴的粒徑。

圖1 微液滴生成區域微流道結構設計示意圖

微流控芯片制備工藝所需模具掩模版的制作示意圖如圖2（a）所示。采用雙電子束蒸發鍍膜設備在石英玻璃表面鍍一層100nm厚的Cr，然后在鍍Cr層的玻璃板上旋涂AZ1500系列4.4cp型正光阻；再用無掩模激光直寫機在光阻表面曝寫出微流道圖案，然后用AZ400K顯影液顯影，再以Cr的刻蝕液刻蝕出微流道圖案；最后，利用丙酮去除表面光阻得到掩模版，掩模版實物如圖2（b）和（c）所示。而后，研究人員通過掩模版制作SU-8模具，如圖3所示。

圖2 掩模版的制備流程圖及實物圖

圖3 微流控芯片的制備流程及實物圖

流速、芯片尺寸以及表面活性劑質量分數對磁性微液滴粒徑的影響規律

研究人員詳細探究了微流道結構尺寸、分散相與連續相流速和表面活性劑質量分數對磁性微液滴粒徑的影響規律，發現通過控制以上參數可實現磁性微液滴粒徑的精確可控，并得到以下結論：

（1）當連續相流速穩定在4.5μL/min時，分散相流速從0.5μL/min遞增到3μL/min，所制備的磁性微液滴的粒徑可控制在34~2μm內；當分散相流速穩定在0.2μL/min時，連續相流速從1.5μL/min遞增到4.5μL/min，所制備的磁性微液滴的粒徑可控制在28~69μm內；保持分散相流速不變，在一定范圍內連續相流速越大，磁性微液滴的粒徑越小。

（2）芯片尺寸對磁性微液滴粒徑的影響較大，當分散相入口微流道寬度不變，通過減小流體出口微流道寬度，更容易產生粒徑更小的磁性微液滴；當流體出口微流道寬度不變，通過減小分散相入口微流道寬度，也可產生粒徑更小的磁性微液滴。

（3）當表面活性劑質量分數從15%增加到35%時，保持分散相流速為0.2μL/min不變，連續相流速從1.5μL/min遞增到4.5μL/min，所制備的磁性微液滴的粒徑可控制在28~83μm內；提高表面活性劑的質量分數有利于減小磁性微液滴的粒徑。

圖4 （a）連續相流速為4.5μL/min時分散相流速與磁性微液滴粒徑的關系；（b）分散相流速為0.2μL/min時連續相流速與磁性微液滴粒徑的關系；（c）4組不同芯片尺寸下的磁性微液滴粒徑與連續相流速關系；（d）不同質量分數表面活性劑下連續相流速與磁性微液滴粒徑的關系。

綜上所述，研究人員對磁性微液滴制備工藝及粒徑因素進行探究，實驗結果表明磁性微液滴粒徑精確可控，可為磁性微液滴精確操控提供技術基礎，為細胞等微顆粒的精確分離和篩選提供重要技術支撐，在醫學工程領域具有重要的應用價值。

論文鏈接：

http://dx.doi.org/10.13250/j.cnki.wndz.2022.07.014

審核編輯 ：李倩