HAMA微液滴制备优化实验方案

一、材料准备

1. 化学试剂

• 透明质酸甲基丙烯酰（HAMA，分子量50-100 kDa，如HyStem®-HY）

• 光引发剂（LAP，Lithium phenyl-2,4,6-trimethylbenzoylphosphinate）

• 氟化油（如HFE 7500，含1% EA表面活性剂，FluoroSurfactant）

• 超纯水（电阻率≥18.2 MΩ·cm）

2. 设备与耗材

• 微流控芯片（玻璃毛细管或PDMS芯片，通道尺寸100 μm）

• 注射泵（高精度双通道注射泵JSP-02-1B）

• 1 mL和5 mL 注射器

• 0.22 μm针式过滤器（亲水性）

• 疏水处理培养皿（硅烷化或商用产品）

• 405 nm紫外灯（光强10 mW/cm²）

二、溶液配制（避光操作）

1. 4% HAMA水溶液（w/w）

• 称取0.04 g HAMA，加入0.96 g超纯水，避光磁力搅拌（4℃, 12 h）至完全溶解。

• 储存：4℃避光保存，有效期7天。

2. 0.2% LAP水溶液（w/w）

• 称取0.01 g LAP，加入4.99 g超纯水，避光超声溶解（30 s脉冲，冰浴，重复3次）。

• 储存：分装后-20℃避光保存，避免反复冻融。

3. 2% HAMA + 0.05% LAP工作液

• 取400 μL 4% HAMA + 100 μL 0.2% LAP + 500 μL超纯水，混合后避光过滤（0.22 μm）。

• 注意：最终浓度需验证（如粘度测定），避免气泡引入。

三、微流控液滴生成

1. 芯片预处理

• 用氟化油冲洗芯片通道5 min（流速10 μL/min），排出气泡。

2. 注射器装载

• 油相：5 mL氟化油（含1% EA表面活性剂）。

• 水相：1 mL HAMA-LAP工作液。

3. 流速设置

• 油相：7.5 μL/min，水相：10 μL/min（流速比0.75，适用于100 μm通道）。

4. 液滴生成步骤

• 启动注射泵，先注入油相至通道充满，再启动水相。

• 初始废液（约100 μL）用离心管接收，待流动稳定。

• 显微镜观察液滴均匀性（直径目标：80-120 μm），必要时调整流速（±10%）。

5. 收集与固化

• 稳定后收集液滴至1.5 mL离心管（20 min，约200 μL水相）。

• 紫外固化：405 nm照射5 min（距离10 cm，冰浴避免过热）。

四、关键优化点与参考文献

1. HAMA浓度与交联

• 2% HAMA平衡可打印性与机械强度（参考：Burdick et al., Adv. Mater. 2013）。

2. LAP光引发效率

• 0.05% LAP在405 nm下5 min可充分交联（Fairbanks et al., Biomaterials 2009）。

3. 微流控参数设计

• 流速比控制液滴尺寸（油相:水相=0.75-1.5），表面活性剂防止聚并（Zheng et al., Lab Chip 2017）。

五、故障排除

• 液滴不均：检查过滤器堵塞、流速校准或表面活性剂失效。

• 固化失败：确认紫外光强，避免氧抑制（可氮气吹扫）。

• 芯片堵塞：预过滤所有溶液，定期乙醇冲洗通道。

参考文献

1. Burdick, J. A., & Murphy, W. L. (2013). Nature Communications.

2. Fairbanks, B. D., et al. (2009). Biomaterials.

3. Zheng, Y., et al. (2017). Lab on a Chip.

以上实验方案仅供参考