華諾生物(wù)合作(zuò)團隊成功研發出溫度響應型氟碳表面活性劑用(yòng)于溫控水油相分(fēn)離

發布時間：

2021-09-02 14:52

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水油兩相乳液技(jì )術在石油化工(gōng)、材料工(gōng)業、環境工(gōng)程、食品工(gōng)程和生物(wù)醫(yī)藥領域都有(yǒu)着重要的應用(yòng)。尤其在生物(wù)醫(yī)學(xué)領域，乳液液滴技(jì )術在微反應器、流氏細胞技(jì )術、藥物(wù)固載和遞送、單細胞檢測等領域的應用(yòng)正快速興起，而實現水油兩相乳液液滴的穩定和失穩是及其關鍵的技(jì )術難點。兩親性的表面活性劑是用(yòng)于穩定乳液液滴的重要分(fēn)子，例如單細胞測序領域最常用(yòng)的嵌段型Krytox-PEG表面活性劑是穩定獲得單細胞液滴的最重要耗材，目前僅能(néng)進口，且價格及其昂貴，是國(guó)内目前被“卡脖子”的關鍵生物(wù)化工(gōng)耗材之一。如果能(néng)自主設計研發新(xīn)型表面活性劑用(yòng)于保持乳液液滴穩定，并且可(kě)按需求使液滴失穩而誘導水油相分(fēn)離，将顯著提升乳液液滴技(jì )術的産(chǎn)業應用(yòng)效率，同時突破進口壟斷、顯著降低成本。

針對這一問題，華諾生物(wù)科(kē)技(jì )有(yǒu)限公(gōng)司合作(zuò)單位大連理(lǐ)工(gōng)大學(xué)SM@TE-Lab團隊，近期開發出一種新(xīn)型的溫度響應型氟表面活性劑，可(kě)以簡單地通過溫度控制液滴的穩态和失穩狀态，通過将全氟聚醚（PFPE）與聚（N-異丙基丙烯酰胺）（pNIPAM）或聚（2-乙基-2-惡唑啉）（pEtOx）的熱響應性嵌段偶聯來合成熱響應性表面活性劑 (圖1)。在常溫下，該表面活性劑可(kě)保持液滴長(cháng)期的穩定，滿足相關的應用(yòng)需求；當環境溫度改變至低臨界溶液溫度（LCST）以上時，表面活性劑分(fēn)子的熱響應性嵌段變得疏水，使得水油界面失去穩定性，從而實現乳液液滴發生相分(fēn)離而聚結破乳(圖2)。該方法僅通過溫度調控就能(néng)精(jīng)準控制水油兩相乳液液滴的穩定和失穩，避免使用(yòng)添加劑或者反複清洗等複雜操作(zuò)，可(kě)以方便快捷的手機液滴中(zhōng)的産(chǎn)物(wù)而不損失。我們進一步通過載單細胞包載工(gōng)藝驗證了該溫敏表面活性劑可(kě)用(yòng)于載細胞海藻酸凝膠微球的連續一步法生産(chǎn) (圖3)。

綜上所述，該新(xīn)型表面活性劑的研發為(wèi)水油兩相乳液液滴技(jì )術在生物(wù)醫(yī)學(xué)和工(gōng)業領域的廣泛應用(yòng)開辟了一條新(xīn)途徑。相關研究工(gōng)作(zuò)近期發表在微流控領域的頂刊《Lab on a chip》上，論文(wén)題目“Thermo-responsive fluorinated surfactant for on-demand demulsification of microfluidic droplets”（Lab on a Chip, 2021, DOI: 10.1039/D1LC00450F）。

圖1 熱響應性氟碳表面活性劑用(yòng)于液滴按需破乳的設計原理(lǐ)

圖2 熱響應性氟碳表面活性劑在微流控芯片生産(chǎn)微液滴及破乳過程

圖3 熱響應性氟碳表面活性劑用(yòng)于一步法微流控制備載細胞微凝膠及生物(wù)相容性驗證

華諾生物(wù)基于SM@TE-Lab團隊的研發基礎，已實現該新(xīn)型表面活性劑的量産(chǎn)，為(wèi)該技(jì )術的進一步産(chǎn)業應用(yòng)奠定了基礎，也為(wèi)相關行業的應用(yòng)需求帶來性價比更高的變革技(jì )術。

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