用于巨型脂质体制备及收集的微流控芯片研究.pdf

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1、第43卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告第8期2015年8月ChineseJournalofAnalyticalChemistry11l3～l117DOI：10．11895／j．issn．0253-3820．150334用于巨型脂质体制备及收集的微流控芯片研究王振宇，王琼王万刚，李文满胡宁杨军(重庆医科大学附属第一医院分子肿瘤及表观遗传学重庆市重点实验室，重庆400016)(重庆大学生物工程学院，生物流变科学与技术教育部重点实验室视觉损伤与再生修复重庆市重点实验室，重庆400030)(重庆城市管理职业学院电子信息工程系，重庆400055)摘要构建了一种集

2、成制备和收集功能的微流控芯片系统。利用微流控技术将脂质溶液输入微电极阵列中形成脂质膜，在微电极阵列产生的聚焦电场作用下，高效形成一定粒径范围的巨型脂质体，稳定的巨型球形脂质体的最高产率可以达到60％；然后将制备的脂质体经微通道输送到收集腔室，通过重力作用和微孔滤膜的筛选可得到90％以上，尺寸在10~50m的稳定巨型球形脂质体。此芯片系统有效地克服了目前巨型脂质体制备方法效率低、脂质体粒径分布广、难筛选和难收集等缺点。关键词巨型脂质体；微流控；制备；收集1引言巨型脂质体为粒径大于1um的脂质体¨J，由于其尺寸巨大，在光学显微镜下易于观察和操控；膜结构类似细胞膜，可模

3、拟细胞膜或细胞；具有双亲性，可以包载水溶性和脂溶性物质。它可用作细胞膜或细胞模型来研究其物理性质等~51；模拟细胞环境，进行蛋白质表达或者细胞功能等研究_6；用于运载蛋白质、DNA等，研究基因转移、药物传送等；作为生化反应器，提供超小反应体积等。因此，这一脂质结构可应用于分子生物学、细胞生物学、生物化学、医药等多个领域。微米级巨型脂质体成型能力和稳定性都较纳米级常规脂质体差，因而更难制备。现有制备方法主要包括温和水合法、溶剂蒸发法、微流控注入法、电形成法J。相较而言，电形成法通过电场作用实现巨型脂质体的制备，具有速度快、可控性高、反应条件温和、环境污染小等优点，得

4、到了越来越多关注¨。但是，电形成法，特别是各种微型制备装置的研究起步较晚，很不成熟，还有一些问题有待解决。例如：制备效率不高、脂质体粒径分布广、制备得到的脂质体缺乏高效收集方法。现有收集方法常需要复杂的后处理操作，很多脂质体损坏或丢失，对实际制备产率造成了很大影响。本研究提出一种基于微电极阵列的制备及收集微流控芯片，利用微电极阵列、多微通道结构精确控制巨型脂质体的形成，提高效率和粒径均匀性；通过集成过滤收集模块，可实现巨型脂质体的温和、高效收集，从而实现一种简单、高效的巨型脂质体制备方法。2实验部分2．1微芯片的设计及jj~n-微流控芯片包括制备和分选收集两个部分

5、，之间通过微通道连接。用函数信号发生器向微电极阵列提供电信号，通过注射泵向微通道注入脂质溶液、收集缓冲液，抽出废液等(图1A)。在制备腔室中包含两种微电极阵列结构进行对比分析。一种为交错电极阵列结构(图1B)，包括两个互不接触、交叉排布的梳状微电极阵列，每个梳脊上分布有多个梳齿，梳脊宽度为200ktm，梳齿宽度为80m；梳齿上微电极宽度和长度均为20gm。每个梳齿上均匀地分布有大量微电极，相邻微电极间距为60m，相对微电极距离也为60m。阵列中电场非均匀分布，微电极顶端电场强度最大(图1B)。2015-04-23收稿；2015-06-23接受本文系国家自然科学基金

6、(No．81371691)，重庆市自然科学基金(Nos．2013jjB10011，2012jjAlO144)，教育部重点实验室访问学者基金(No．CQKLBST-2014-005)资助E-mail：bioyangjun@cqu．edu．cn第8期王振宇等：用于巨型脂质体制备及收集的微流控芯片研究1117ReferenceslJesorkaA，OrwarO．Ann．Rev．Ana1．Chem．．20O8，1：801—8322VorselenD，RoosWH，vanLoonJJWA，WuiteGJL．Biophys．，2013，104(2)：620A一620A3DeN

7、ardisNI，RuzicI，Pecar—IlicJ，E1ShawishS，ZiherlP．Bioelectrochem．，2012，88：48—564GuoBH，ChengY，LiNY，LiXF，JinMZ，LiT，LiJ．DrugTarget，2013，21(3)：257—2645PoaetT，MauroyC，Deme~V，HoulesT，EscoffreJM，DeanDS，RolsMP．Membr．Bio1．，2012，245(9)：555-5646MikeljM，PraperT，DemicR，HodnikV，TurkT，AnderluhG．Ana1．Bio

8、chem．