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          如何去除微流控实验通路上的气泡?

          发布时间:2019-03-14 16:53:45    查看次数:165

          在做微流控实验的过程中,通常会有气泡存在于微流控的通道中,这些气泡有时候会影响实验的精确度和稳定性,因此,在做某些实验时,我们需要在气泡进入到微流控芯片通道内部之前将其过滤掉。


          Air-bubbles-and-microfluidic-chip-300x225.jpg


          如果要想排除掉微流控通路上的气泡,那么我们需要先了解下,气泡是从哪里引入的。微流控通道内的气泡来源主要有如下几个方面:

          (1)开始向芯片通道内注入液体

               当开始做微流控实验时,需要启动微流控装置,把所需要的实验液体注入到芯片的通道内,在这个过程中,会有大量的空气注入到微流控系统的通道内部。即使将实验用的液体注入到芯片通道内直至满通道后,仍可能会有部分气泡存在。


          (2)微流控切换阀或流体开关

               在复杂的微流控实验系统中,经常会用到微流控切换范或流体开关,这些阀或开关在进行工作时,也会引入部分气泡。


          (3)微流控系统中的某部分有泄露

               如果微流控系统中的一个或多个适配件或者其他连接的地方有漏气,那么漏气的地方也会向微流控系统中引入气泡。


          (4)PDMS芯片

               PDMS芯片是一个多孔材料加工出来的芯片,如果是长期的实验,那么PDMS芯片的微通道内也会诱导产生部分气泡。


          (5)气体溶解

               在实验的过程中,实验用的液体会溶解部分气体如氧气、二氧化碳等,这些溶解的气体会导致气泡的形成。尤其是在实验过程中,如果实验液体进行加热,那么在芯片的通道内就会有气泡产生。


          从以上可以看到,有多个地方会引入气泡,那么这些引入的气泡对微流控实验有哪些影响呢?

          (1)影响流体流动的稳定性。微流控系统中的气泡在微流控系统中会发生移动或扩张/收缩等状态,这会导致微流体通路上的液体流量不稳定。


          (2)影响微流体通路上的压力变化。当微流体通路上的气泡被卡在通道的某一个位置时,就会导致系统达到压力平衡所需要的时间增长。当我们需要微流体有良好的反应时,这种现象对微流控实验是不利的。


          (3)影响微流控系统的流阻。微流体通道内气泡的存在,会间接的导致微流体通道的宽度变窄,从而导致流阻的增加。当使用注射泵进行实验时,因气泡存在而导致的流阻增加将会导致微流控芯片内部的压力显著增加。


          (4)影响细胞的培养。气泡边界的界面张力会对细胞施加压力,甚至会导致细胞死亡。


          (5)影响实验结果的观察。气泡和液体之间相交的界面处有可能会聚集粒子或蛋白质,这些在用显微镜观察时,会导致伪影或不真实的影响,从而会影响实验结果的观察。


          (6)影响微流体芯片通道内表面的性质。当微流体通道内存在大量的气泡时,还可能会损害芯片通道内表面的修饰性质。


          既然微流体系统中的气泡对微流控实验有这么多不利的地方,那么我们在实际的实验过程中,该怎么去除气泡呢?首先,如果我们无法通过常规的办法来检查微流体系统中是否存在气泡,那么我们可以使用气泡检测器来监测微流体系统。


          如何去除微流控实验通路上的气泡?

          如何去除微流控实验通路上的气泡?

          Elveflow 气泡检测装置和实验连接图


          当判断出微流体系统中存在气泡时,可以通过如下几个方式来去除气泡。

          (1)增加压力

               增大微流体通路上的压力可把通道壁和管道壁上的气泡分离掉,不过单纯的一味增加压力,有时候也不一定会有效果。特别的是当微流控芯片比较脆弱或者做微流控细胞实验时,一味的增加压力会损坏实验结果。


          (2)不同驱动形式的压力波形或脉冲

               使用OB1压力控制器时,可以使用方波波形、三角波波形等形式的驱动压力脉冲,如下图所示的脉冲波形,这些压力脉冲可以有效的分离气泡。


          如何去除微流控实验通路上的气泡?

          (3)溶解气泡

               对于不太容易分离的气泡,可不用分离而是直接溶解掉。通过在微流体芯片的入口处施加一定的压力和作用时间,将气泡强制性的溶解到溶液中。


          如何去除微流控实验通路上的气泡?

          如下视频展示了通过增加压力的办法来溶解微流体芯片入口处的气泡。(视频地址https://v.youku.com/v_show/id_XMzgzNDEzMzI0OA==.html?spm=a1z3jc.11711052.0.0&isextonly=1)

          (4)使用表面活性剂

              有时候,为了促进气泡的分离,还可以向微流体溶液内加入含有表面活性剂的缓冲液,由此来加速管道壁和通道壁上气泡的分离。


          (5)脱气泡装置

              在微流控系统中添加除泡装置,以除去流向微流控芯片内液体中的气泡。比如如下的Elveflow除气泡装置。


          如何去除微流控实验通路上的气泡?


          Elveflow微流控去泡器的视频介绍链接如下:(https://v.youku.com/v_show/id_XMzczODc1MDgwNA==.html?spm=a1z3jc.11711052.0.0&isextonly=1)




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