摘要

本文詳述了基于微流控技術(shù)制備高單分散性海藻酸鈉（海藻酸鹽）微膠囊的完整工藝流程。針對傳統(tǒng)批量混合法粒徑分布不均、交聯(lián)異質(zhì)性等痛點，**微納立方（Microblox）** 整合 Fluigent 高精度壓力泵與 Secoya RayDrop 液滴發(fā)生器，提供了一套標(biāo)準(zhǔn)化的全鏈路微流控制備方案。該系統(tǒng)能夠控制核心相、殼相及連續(xù)相流速，實現(xiàn)海藻酸鈉水凝膠在溫和條件下的均質(zhì)交聯(lián)。通過微納立方提供的預(yù)設(shè)參數(shù)配置，用戶可穩(wěn)定實現(xiàn)核心尺寸在 75µm 至 173µm 的微膠囊制備，為醫(yī)藥緩釋、化妝品活性成分遞送及 3D 細胞培養(yǎng)提供高復(fù)現(xiàn)性的硬件與技術(shù)支持。

1.       簡介：海藻酸鈉微膠囊的應(yīng)用前景

微膠囊在食品、醫(yī)藥、化妝品、農(nóng)業(yè)以及環(huán)保領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在醫(yī)藥領(lǐng)域，它們可以保護被包裹的活性成分，并實現(xiàn)藥物的緩釋。此外，微膠囊還能作為仿生微反應(yīng)器，模擬并重現(xiàn)生物體合成物質(zhì)的過程，或在化妝品配方中有效釋放維生素 A 或維生素 C 等活性成分。

由于海藻酸鈉（海藻酸鹽）無毒且生物相容性極jia，被認為是潛力的生物材料之一。海藻酸鹽是一種提取自褐藻的天然親水多糖。在制備海藻酸鹽微膠囊時，通過交聯(lián)反應(yīng)，它能在溫和條件下迅速與 Ca2+、Ba2+ 或 Fe3+ 等多價陽離子結(jié)合形成水凝膠。水凝膠因其天然的來源、化學(xué)穩(wěn)定性以及模擬生物組織的能力，成為了眾多微膠囊化應(yīng)用的先考慮材料。

海藻酸鹽微膠囊制備連接示意圖

2. 制備難點與 Microblox 微流控解決方案

傳統(tǒng)的批量混合法在制備微膠囊時，往往面臨粒徑分布廣、包裹率低以及交聯(lián)過程難以控制等問題。為了克服這些限制，微納立方（Microblox）實驗室引入并驗證了一套高度集成的微流控制備系統(tǒng)。

本方案依托微納立方提供的核心硬件平臺：

·       Fluigent 高精度壓力控制系統(tǒng)：提供無脈動、高穩(wěn)定性的流體驅(qū)動，確保各相流速的精準(zhǔn)配比。

·       Secoya RayDrop 微流控液滴發(fā)生器：采用創(chuàng)新的 3D 流體聚焦技術(shù)，專為生成高單分散性的雙重乳液（微膠囊）設(shè)計。

微流控壓力泵 Flow EZ

Raydrop雙乳滴制備過程示意圖

復(fù)合乳液（海藻酸鈉微膠囊）制備平臺

通過該集成方案，連續(xù)相、殼相（海藻酸鈉）與核心相在微通道內(nèi)精確交匯，形成尺寸高度一致的核殼結(jié)構(gòu)液滴，隨后在含鈣離子的接收池中完成均質(zhì)固化。

3. 核心流速參數(shù)與液滴尺寸控制

在微納立方提供的標(biāo)準(zhǔn)測試記錄中，系統(tǒng)展現(xiàn)出了高的尺寸調(diào)控靈活性。通過調(diào)整連續(xù)相、殼相和核心相的流速，可以精確控制最終微膠囊的外部直徑與內(nèi)部核心尺寸。

實驗數(shù)據(jù)（部分）：

·       當(dāng)連續(xù)相流速為 100 µl/min，殼相 60 µl/min，核心相 20 µl/min 時，生成液滴頻率為 236 Hz，液滴直徑穩(wěn)定在 221 µm，核心直徑為 75 µm。

·       整體測試范圍內(nèi)，微納立方提供的此海藻酸鹽微膠囊平臺可將微膠囊核心的尺寸跨度控制在 75 µm 到 173 µm 之間，單分散性佳。

海藻酸鹽微膠囊

4. 結(jié)論

基于微納立方（Microblox）整合的 Fluigent 與 RayDrop 微流控平臺，科研人員與工業(yè)用戶能夠以高重復(fù)性、高效率制備尺寸可控的海藻酸鈉微膠囊。

本文節(jié)選自應(yīng)用筆記《制備海藻酸鹽微膠囊》。欲獲取包含不同工作液配方（Al1/Al2）、實驗過程細節(jié)的 PDF 原文，請聯(lián)系微納立方（Microblox）。