基于高精度注射泵的海藻酸钠微球制备（Ca-EDTA/HAc法）

本方案采用武汉简米智控JSP-02-1B高精度注射泵结合微流控芯片，通过优化Ca-EDTA/HAc交联法，实现单分散海藻酸钠微球的高效制备。水相（1%海藻酸钠+120 mM Ca-EDTA）与含表面活性剂的油相精准控速混合，生成均匀微滴后酸化固化，破乳纯化后获得稳定微球。适用于药物递送、细胞封装等领域，操作简便、重复性高，助力生物医学研究产业化。

关键词：微流控、海藻酸钠微球、JSP-02-1B高精度注射泵、Ca-EDTA交联

一、试剂配制

1. 2 M CaCl₂溶液

• 步骤：称取2.2197 g无水CaCl₂（分子量110.984 g/mol），溶于5 mL超纯水，磁力搅拌至完全溶解，定容至10 mL，0.22 μm滤膜过滤，4℃保存备用。

2. 2% (wt%) 海藻酸钠溶液

• 步骤：称取0.2 g海藻酸钠粉末，缓慢加入10 mL预热的超纯水（60℃），磁力搅拌2 h，避免结块，冷却后定容至10 mL，离心（3000 rpm，5 min）去除气泡，4℃保存备用。

3. 2 M NaOH溶液

• 步骤：称取1.6 g NaOH（分子量40.00 g/mol），溶于15 mL超纯水，搅拌溶解后定容至20 mL，室温保存。

4. 240 mM Ca-EDTA溶液（pH 7.2）

• 步骤：取1.2 mL 2 M CaCl₂溶液与4.8 mL     0.5 M EDTA溶液混合，逐滴加入2 M NaOH调节pH至7.2，定容至10 mL，0.22 μm滤膜过滤，4℃保存。

5. 水相溶液（1% 海藻酸钠，120 mM Ca-EDTA）

• 步骤：将240 mM Ca-EDTA溶液与2%海藻酸钠溶液等体积混合，涡旋振荡1 min，0.22 μm针式过滤器过滤，4℃保存备用。

6. 油相溶液（1% 醋酸，含2% Span 80）

• 步骤：取494.5 μL氟化油（如HFE-7500）加入5 μL冰醋酸和0.5 μL Span 80表面活性剂，涡旋振荡5 min，静置消泡后使用。

二、微流控芯片组装与参数设置

1. 芯片选择：采用玻璃毛细管或PDMS流动聚焦芯片，预先用1% Pluronic F127处理疏水通道。

2. 注射泵设置：

• 油相：氟化油（含1% HAc + 2% Span 80），流速 5      μL/min。

• 水相：1% 海藻酸钠 + 120 mM Ca-EDTA，流速 8 μL/min。

• 流量比（油:水）：建议1.25:1，以生成单分散微滴（直径~200 μm）。

三、微滴生成与固化

1. 操作步骤：

• ① 将水相和油相分别装入1 mL注射器，排除气泡后安装至高精度注射泵（如mifluidic JSP-02-1B）。

• ② 启动注射泵，待液体充满芯片通道后（约2 min），收集废液至离心管。

• ③ 使用疏水处理培养皿接收微滴，立即于倒置显微镜（10×物镜）下观察形态。

• ④ 确认微滴均匀后，将乳液收集至含1% HAc油相的1.5 mL离心管中，静置20 min固化。

2. 关键参数优化：

• 若微滴粘连，可增加油相流速至6 μL/min；若尺寸不均，检查水相黏度或调整流量比。

四、破乳与微球纯化

1. 破乳步骤：

• ① 移除上层油相，加入2倍体积破乳剂（异丙醇:正庚烷=3:1，v/v），涡旋1 min。

• ② 离心（2500 rpm，3      min），弃下层破乳剂。

• ③ 重复洗涤2次，最终用PBS（pH 7.4）分散微球，4℃保存。

五、参考文献

1. 微流控制备海藻酸钠微球：

• Liu, D., et al. (2018). Lab on a Chip, 18(5),      741-750. DOI:10.1039/C7LC01234A

2. Ca-EDTA交联优化：

• Zhang, Y., et al. (2020). Biomaterials Science,      8(2), 567-576. DOI:10.1039/C9BM01245F

3. 破乳剂选择：

• Chen, Q., et al. (2019). ACS Applied Materials &      Interfaces, 11(3), 3451-3460. DOI:10.1021/acsami.8b17833

注意事项：

• 所有溶液需现配现用，避免海藻酸钠溶液长期储存导致降解。

• 芯片使用前后需用乙醇冲洗，避免残留堵塞通道。

• 新手建议预先用染料（如台盼蓝）标记水相，便于显微镜观察。

本方案通过优化流速、表面活性剂和破乳步骤，显著提升微球单分散性，适用于药物载体或细胞封装研究，以上方案供参考。