一种微流控芯片及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种微流控芯片及其应用。所述微流控芯片包括基板和贴合设置于所述基板上的盖板；所述基板上设置有依次连接的进液流道和弯曲混合流道，所述基板上开设有出口，所述出口与所述弯曲混合流道的输出端连通；所述进液流道的内腔底部设置有挡块；所述盖板上开设有第一孔和第二孔，所述第一孔的底端孔径大于所述第二孔的底端孔径，所述第一孔和所述第二孔均与所述进液流道连通；所述第一孔、所述挡块和所述第二孔沿液体的流动方向依次设置。本发明专利技术的微流控芯片能够保证物料在几毫秒至几十毫秒内混合均匀，并且对于较宽流量范围内的操作条件，均能够保证较高的混合效果。均能够保证较高的混合效果。均能够保证较高的混合效果。

【技术实现步骤摘要】
一种微流控芯片及其应用


[0001]本专利技术属于芯片
，涉及一种微流控芯片及其应用。

技术介绍

[0002]脂质体是一种由脂质分子组成的双分子层囊泡结构，其结构与生物膜类似，兼具亲水和疏水特性。利用脂质体这种特性，可以将疏水性的药物包封于脂质双分子层中间的疏水性部位，将亲水性药物包封于脂质体内部亲水性区域，而抗体蛋白质可以结合在脂质体表面，具有靶向性。被脂质体包封的药物具有细胞亲和性与组织相容性，因此对于不稳定、易被酶降解的mRNA分子，利用脂质体包封后能够成功递送至细胞质内发挥作用，从而极大推动了mRNA疫苗或药物的发展进程。
[0003]脂质体的制备方法有薄膜水化法、挤出法、均质法等，其中微流控技术操作简易、高通量筛选、样品使用量低、脂质体粒径可控性高、重复性好、易于放大，因此微流控技术成为目前最先进的脂质体制备方法。微流控芯片上的物料的接触和混合结构是决定芯片性能的关键。制备mRNA脂质体的脂相和水相接触后混合时间要求非常短，一般来说，在毫秒级内混合是获得包封率高、粒径均匀的脂质体的必要条件。
[0004]CN217341433U公开了一种用于合成mRNA脂质纳米颗粒的微流控芯片，包括壳体，所述壳体的顶端外壁左侧的前后端均固定有注液口，所述壳体的顶端外壁右侧的中心处固定有排液口，所述壳体的内壁设置有混液部件，所述混液部件包括注液腔、输液槽、混液腔、储存槽和混液管，所述注液腔开设在壳体内壁左侧的前后端，所述注液口的底端与注液腔的顶端连通，采用的是Y型通道，进行注液。
[0005]Advanced Microfluidic Technologies for Lipid Nano
‑
Microsystems from Synthesis to Biological Application(DOI:10.3390/pharmaceutics14010141)一文中列出的常用脂质体制备混合结构，包括T型、Y型以及鱼骨型等，结构比较简单，虽然设备加工制造难度低，但使用这些结构制备的脂质体颗粒质量受流量波动影响较大，尤其是低流量下制备的脂质体颗粒质量不高。
[0006]因此，亟需开发一种微流控芯片，能够适应较宽的流量范围，并能够在短时间内完成物料混合。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种微流控芯片及其应用。本专利技术的混合结构，能够增强脂相和水相的相界面接触，有助于后续的相间组分扩散，同时，脂相和水相还可在弯曲混合流道内形成垂直于流动方向的二次流，进一步提高两相混合效率，从而能够保证物料在几毫秒至几十毫秒内混合均匀，并且对于较宽流量范围内的操作条件，均能够保证较高的混合效果，生产出高质量的脂质体颗粒。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种微流控芯片，所述微流控芯片包括基板和贴合设置
于所述基板上的盖板；
[0010]所述基板上设置有依次连接的进液流道和弯曲混合流道，所述基板上开设有出口，所述出口与所述弯曲混合流道的输出端连通；所述进液流道的内腔底部设置有挡块；
[0011]所述盖板上开设有第一孔和第二孔，所述第一孔的底端孔径大于所述第二孔的底端孔径，所述第一孔和所述第二孔均与所述进液流道连通；所述第一孔、所述挡块和所述第二孔沿液体的流动方向依次设置。
[0012]本专利技术提供了一种微流控芯片，其进液流道内的挡块，能够将经第一孔注入的水相分割为两股溶液，这两股溶液能够夹着第二孔注入的脂相，使得脂相和水相能够以较大的相界面接触，有助于后续的相间组分扩散，同时，脂相和水相还可在弯曲混合流道内形成垂直于流动方向的二次流，进一步提高两相混合效率，该混合结构能够保证物料在几毫秒至几十毫秒内混合均匀，并且对于较宽流量范围内的操作条件，均能够保证较高的混合效果，生产出高质量的脂质体颗粒。并且，该结构也易于放大，从而可以满足高处理量的需求。
[0013]本专利技术中，所述微流控芯片可模块化组合，示例性地，可根据实际工艺过程，将多块微流控芯片串联起来，或者，将多块微流控芯片串联以及并联组合。
[0014]优选地，所述进液流道为凹设于所述基板的进液槽道。
[0015]优选地，所述弯曲混合流道为凹设于所述基板的弯曲混合槽道。
[0016]优选地，所述盖板及所述基板上的孔和槽道通过高精密机加工或激光雕刻完成。
[0017]优选地，所述弯曲混合流道为S型混合流道。
[0018]优选地，所述弯曲混合流道包括至少1个单位弯曲流道，例如可以是1个、2个、5个、8个、10个、20个、30个、40个、50个、60个、80个、100个、120个或150个等，优选为1
‑
100个。
[0019]优选地，所述单位弯曲流道的形状包括半椭圆形或半圆形。
[0020]优选地，所述半椭圆形的长轴，与所述弯曲混合流道的宽度的比值为1
‑
2，例如可以是1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2等。
[0021]优选地，所述半椭圆形的离心率为0
‑
0.95，且不为0，例如可以是0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或0.95等。
[0022]需要说明的是，所述半椭圆形的长轴是指中间半椭圆的半径，所述中间半椭圆位于半椭圆形单位弯曲流道的两个半椭圆之间，且中间半椭圆与两个半椭圆之间的距离相等。限定所述半椭圆形的离心率同理。
[0023]优选地，所述半圆形的半径，与所述弯曲混合流道的宽度的比值为1
‑
1.5，例如可以是1、1.1、1.2、1.3、1.4或1.5等。
[0024]需要说明的是，所述半圆形的半径是指中间半圆的半径，所述中间半圆位于半圆形单位弯曲流道的两个半圆之间，且中间半圆与两个半圆之间的距离相等。
[0025]优选地，所述弯曲混合流道的宽度和所述进液流道的宽度分别独立地为0.1
‑
5mm，例如可以是0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.7mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm等，优选为0.1
‑
1mm，进一步优选为0.1
‑
0.4mm。
[0026]优选地，所述弯曲混合流道的宽度和所述进液流道的宽度相等。
[0027]优选地，所述弯曲混合流道的深度与宽度的比值为0.5
‑
1.2，例如可以是0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1或1.2等。
[0028]优选地，所述进液流道的深度与宽度的比值为0.5
‑
1.2，例如可以是0.5、0.6、0.7、
0.8、0.9、1、1.1或1.2等。
[0029]优选地，所述第一孔为变径孔，所述第一孔的顶端孔径本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片包括基板和贴合设置于所述基板上的盖板；所述基板上设置有依次连接的进液流道和弯曲混合流道，所述基板上开设有出口，所述出口与所述弯曲混合流道的输出端连通；所述进液流道的内腔底部设置有挡块；所述盖板上开设有第一孔和第二孔，所述第一孔的底端孔径大于所述第二孔的底端孔径，所述第一孔和所述第二孔均与所述进液流道连通；所述第一孔、所述挡块和所述第二孔沿液体的流动方向依次设置。2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述弯曲混合流道为S型混合流道；优选地，所述弯曲混合流道包括至少1个单位弯曲流道，优选为1
‑
100个；优选地，所述单位弯曲流道的形状包括半椭圆形或半圆形；优选地，所述半椭圆形的长轴，与所述弯曲混合流道的宽度的比值为1
‑
2；优选地，所述半椭圆形的离心率为0
‑
0.95，且不为0；优选地，所述半圆形的半径，与所述弯曲混合流道的宽度的比值为1
‑
1.5。3.根据权利要求1或2所述的微流控芯片，其特征在于，所述弯曲混合流道的宽度和所述进液流道的宽度分别独立地为0.1
‑
5mm，优选为0.1
‑
1mm，进一步优选为0.1
‑
0.4mm；优选地，所述弯曲混合流道的宽度和所述进液流道的宽度相等；优选地，所述弯曲混合流道的深度与宽度的比值为0.5
‑
1.2；优选地，所述进液流道的深度与宽度的比值为0.5
‑
1.2。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一孔为变径孔，所述第一孔的顶端孔径与底端孔径的比值为1.8
‑
2.5；优选地，所述第一孔的底端孔径与所述进液流道的宽度相等；优选地，所述第一孔包括第一等径段和第二等径段，以及设置于所述第一等径段和第二等径段之间的变径过渡段，所述变径过渡段的斜面与径向截面的夹角为45
°‑
60
°
。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的微流控芯片，其特征在于，所述第二孔为变径孔，所述第二孔的顶端孔径与底端孔径的比值为1.8
‑
2.5；优选地，所述第二孔的底端孔径与所述挡块的宽度相等；优选地，所述第二孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈瑜，刘利武，杨爱国，许国文，康治政，
申请(专利权)人：上海森联微通工业装备有限公司，
类型：发明
国别省市：