發(fā)布時間：2020-06-26 02:17

【摘要】：微液滴在生物醫(yī)學(xué)、材料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,近些年發(fā)展迅速的微流體液滴制備技術(shù),可以實現(xiàn)對微液滴尺寸、結(jié)構(gòu)的精確控制,受到了越來越多研究者的關(guān)注。界面剪切(Interface Shearing)技術(shù)作為一種新型微流體液滴制備技術(shù),利用一根振動的毛細(xì)管在氣液界面周期性剪切故而形成微液滴,以其技術(shù)簡單穩(wěn)定、單分散性好、材料適用性廣等優(yōu)勢有望廣泛應(yīng)用于生物化學(xué)等領(lǐng)域。本文基于單軸界面剪切技術(shù),在其微包裹與排列分選技術(shù)上進(jìn)行了拓展與創(chuàng)新,具體內(nèi)容如下:1.拓展了同軸界面剪切(Coaxial Interface Shearing,CIS)技術(shù)制備雙乳液滴。CIS技術(shù)利用一個自制的同軸針頭可制備均勻、粒徑高度可控、包封率高、材料適用性廣的雙乳液滴。本文詳細(xì)討論了振動頻率、內(nèi)外相流量等實驗參數(shù)在CIS制備雙乳液滴過程中的影響,對同軸針頭振動幅值、振動頻率、流量供給進(jìn)行了極值分析。通過CIS技術(shù)制備了一種外殼為殼聚糖水凝膠、內(nèi)核為全氟戊烷的超聲可激發(fā)微載體,研究了該微載體的超聲激發(fā)特性,驗證了其在超聲可控藥物傳輸領(lǐng)域中的潛力。除此之外,本文將氣液界面的液橋斷裂拓展至氣固界面,實現(xiàn)了在固體表面的雙乳液滴打印;最后,本文通過自制的一包二復(fù)合針頭界面剪切制備了雙核液滴。CIS技術(shù)將在微包裹技術(shù)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景。2.提出了斜向界面剪切(Oblique Interface Shearing,OIS)技術(shù),巧妙地利用一根傾斜的毛細(xì)管界面剪切,實現(xiàn)一步制備與排列分選微液滴。液滴制備后下落過程中最終會產(chǎn)生一個不隨時間變化的側(cè)向位移,本文實驗研究了毛細(xì)管傾角、振動頻率和流體流量對該側(cè)向位移的影響,探討了微液滴在OIS制備過程中排列定位到所需位置的可能性;并基于Stokes drift物理模型解釋了各實驗參數(shù)對側(cè)向位移的影響規(guī)律,OIS技術(shù)制備微液滴產(chǎn)生的側(cè)向位移隨毛細(xì)管傾角的增加而增加,隨流量的減小、頻率的增大而增大,實驗與理論結(jié)果一致。OIS技術(shù)通過改變毛細(xì)管傾角,或同時改變流量、頻率并保持其比值不變,可實現(xiàn)相同大小液滴的排列;最后通過改變振動頻率,微液滴的大小和位置都可預(yù)測控制,利用一個石英槽對不同大小的微液滴進(jìn)行了分選與收集。對微液滴的一步制備與分選使得OIS技術(shù)在生物化學(xué)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。3.將CIS技術(shù)與OIS技術(shù)結(jié)合,拓展了同軸斜向界面剪切(Coaxial Oblique Interface Shearing,COIS)技術(shù),可對雙乳液滴的形貌和最終掉落位置同時進(jìn)行控制。本文通過改變內(nèi)外相流量與振動頻率來控制雙乳液滴的不同尺寸與形貌,基于Stokes drift模型引入內(nèi)外相流量參數(shù),可對不同形貌的雙乳液滴進(jìn)行不同掉落位置的預(yù)測和擬合。對于不同形貌的雙乳液滴進(jìn)行排列分選,主要研究了相同外徑不同殼厚、相同內(nèi)徑不同殼厚、內(nèi)外徑均不相同的雙乳液滴;除此之外,通過控制內(nèi)外相流量之和(內(nèi)外相流量比例不變)與振動頻率的比例不變,COIS技術(shù)可對相同尺寸、形貌的雙乳液滴進(jìn)行不同掉落位置的控制。最后初步驗證了COIS技術(shù)在空間和化學(xué)梯度藥物釋放中的潛力,不同形貌的雙乳液滴在空間上的化學(xué)梯度將在藥物緩釋、組織工程等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：R318.08;TN492
【圖文】：

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本文編號：2729672