發(fā)布時間：2021-06-23 00:29

　　液滴因其離散性、小體積和高通量等優(yōu)勢,在生物醫(yī)學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用,引起了各研究領(lǐng)域的研究興趣。在對于液滴的各種研究中,對其進行操控是一個十分重要的關(guān)注點,磁性液滴因其同時具有流動性和順磁性,可以實現(xiàn)對其進行非接觸式的操控,為液滴的操控提供了便利。磁場作為一種非接觸式的操控方式,不受PH值、離子強度、表面電荷和溫度的影響,并且便于實現(xiàn)、操控范圍廣,是一種很有優(yōu)勢的操控形式。在磁場下磁性液滴的流動特性將變得異常復(fù)雜,尤其在非勻強磁場的作用下,對液滴的變形、速度與運動軌跡將產(chǎn)生很大影響。為了更好的實現(xiàn)對磁性液滴的操控,如操控其進行藥物的定向輸送,對磁性液滴在非勻強磁場下的生成與運動進行實驗研究顯得很有必要。本文針對磁性液滴的兩相流動,開展了磁性液滴在非勻強磁場下生成、垂落和橫向運動的實驗研究,為磁性液滴的操控與應(yīng)用提供了實驗參考。本文根據(jù)磁化強度理論和分子環(huán)流假設(shè),推導(dǎo)了磁性液滴的磁體積力,并利用Matlab軟件計算了矩形永磁鐵的磁場和這種磁場中磁性液滴的磁體積力。我們給出了磁性液滴兩相流的控制方程,該方程包括了麥克斯韋方程,以及耦合了表面張力和磁力的動量方程,并推導(dǎo)了磁力項的表達式。在勻... 

【文章來源】：昆明理工大學(xué)云南省

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

液滴微流控系統(tǒng)(a)流動聚焦法生成油/水液滴[7](b)磁性液滴生成的磁操控[8]（c）生成液滴后混合液滴內(nèi)物質(zhì)[9]

昆明理工大學(xué)碩士學(xué)位論文3液滴也已被用于有機反應(yīng)，Cygan等人[34]使用微流裝置在苯液滴內(nèi)進行烯烴的溴化(圖1.2)，流速可以控制液滴中每種試劑的濃度，并用于確定最佳反應(yīng)速率所需的條件。卷繞的通道可以用于促進液滴內(nèi)的緩和并用于反應(yīng)的可視化，可以通過肉眼清楚的看到液滴從橙色到無色的轉(zhuǎn)變，以指示反應(yīng)完成。圖1.2在液滴中進行的溴化反應(yīng)（顏色變化表示反應(yīng)完成）在液滴微反應(yīng)器中，化學(xué)反應(yīng)得到了較強的優(yōu)化與控制，基于這種優(yōu)勢液滴被用來制備各種材料，包括微米離子[35-39]和納米粒子[40-43]，表1.1與表1.2列舉了一些液滴在制備材料上的應(yīng)用。Burtchey等人[40]利用液滴微流體裝置合成了金納米粒子和銀納米粒子；Lee等人[44]通過液滴進行溶劑蒸發(fā)和萃取合成了丙交酯共聚乙交酯（PLGA）納米球；Visaveliya等人[38]通過O/W液滴乳液模板合成了有機聚合物樹脂微粒。液滴微流控技術(shù)能夠合成尺寸和結(jié)構(gòu)均勻且高度可控的材料，通過摻入特定的成分這些材料被賦予了不同的物理和化學(xué)性能，例如光學(xué)特征、機械強度等，因此這些利用液滴合成的材料在生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的適用性。表1.1基于液滴的納米粒子合成材料種類成分特征金屬材料Au、Ag、Pd球形、非球形陶瓷材料磁性氧化鐵、二氧化硅、沸石均勻、功能性

昆明理工大學(xué)碩士學(xué)位論文5行的體外蛋白質(zhì)演化過程。因為大部分生物反應(yīng)都發(fā)生在水溶液中，所以此類生物反應(yīng)過程中幾乎都是選擇油包水液滴作為反應(yīng)平臺，油包水液滴已被應(yīng)用于各種新型生物反應(yīng)[48,49]。液滴微流控技術(shù)也被證明可用于擴增脫氧核糖核酸（DNA），Zhang等人[50]使用連續(xù)流動和液滴微流控方法進行聚合酶鏈式反應(yīng)（PCR），從實驗和理論上證明了液滴方法不僅表現(xiàn)更好，而且設(shè)計簡單。Wang等人[51]設(shè)計了一個基于液滴的芯片用于DNA的擴增，芯片集成了PCR高溫變性、低溫退火、中溫延伸過程中所需的所有組件，如加熱元件直接在液滴運動的路徑上。為了驗證擴增，在芯片上使用了人的乳頭瘤病毒DNA，并通過凝膠電泳法分析了擴增產(chǎn)物。他們的小組還將設(shè)計的液滴芯片與傳統(tǒng)的PCR儀器進行了比較，傳統(tǒng)的方法需要2個多小時的處理過程，液滴法只需要不到15分鐘就可以完成。Beer等人[52]利用液滴微流控技術(shù)實現(xiàn)了PCR技術(shù)的實時獨立復(fù)制，PCR過程中循環(huán)次數(shù)顯著減少，表明液滴微流控技術(shù)具有提高靈敏度和減少反應(yīng)時間的潛力。液滴除了可以作為人造細胞進行細胞中的多種生物反應(yīng)，還可以包裹微小生物來進行培養(yǎng)，WeiweiShi等人[53]利用液滴對秀麗隱桿線蟲進行了培養(yǎng)，研究其生物行為。圖1.3基于液滴平臺進行的體外蛋白質(zhì)演化過程的示意圖1.1.3分析診斷液滴微流控技術(shù)不僅具有減小擴散距離、易于混合和處于層流的益處，而且與連續(xù)相系統(tǒng)相比可以保持每個液滴的獨立與隔離，這些獨特的性質(zhì)使得液滴微流控系統(tǒng)可以進行各種生化分析與診斷。


本文編號：3243843