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如何避免微流體實驗中的氣泡

閱讀:919        發(fā)布時間:2020-5-26

在微流體實驗中,氣泡的產(chǎn)生會帶來諸多問題:氣泡是動態(tài)的,會隨著壓力和溫度的變化發(fā)生膨脹或收縮,因此會吸收壓力變化,降低系統(tǒng)的響應時間,同時也會改變流阻,導致流量不穩(wěn)定,此外,在細胞培養(yǎng)中,氣泡會導致細胞死亡。

本文內(nèi)容分為以下3個部分:

1.氣泡是如何產(chǎn)生的?

2.如何避免氣泡的產(chǎn)生?

3.如果氣泡不可避免,怎么辦?

 

氣泡是如何產(chǎn)生的?

一般來講,微流體實驗中的氣泡來源分為以下幾個方面:

1.微流控系統(tǒng)非*密封,存在漏氣情況。

2.更換試劑進行進樣時,可能會往系統(tǒng)中引入氣體。

3.流體能溶解一定量的氣體,隨著壓力或溫度的變化,氣體溶解度發(fā)生變化,可能會釋放出氣泡。

4.微流控芯片的部分結(jié)構(gòu)會導致氣泡產(chǎn)生,圖1為常見的幾種會產(chǎn)生氣泡的結(jié)構(gòu):死角(圖1. a)、尖角(圖1. b)、寬且淺的腔室(圖1. c)和兩塊材料間的不規(guī)則接觸結(jié)構(gòu)(圖1. d[1]。

如何避免氣泡的產(chǎn)生?

避免氣泡的產(chǎn)生,可從以下幾方面入手:

1.控制外部環(huán)境:

1)壓力:低壓相對高壓而言,會降低氣體溶解度。

2)溫度:實驗中保持恒溫,可避免氣體溶解度發(fā)生變化而釋放氣泡。

3)時間:實驗時間越短,氣泡增長到影響實驗結(jié)果的可能性就越小。

2.改進芯片內(nèi)部設計:避免在芯片設計中出現(xiàn)以下結(jié)構(gòu):死角、尖角、寬且淺的腔室和兩塊材料間的不規(guī)則接觸結(jié)構(gòu)(見圖1)。

3.改善系統(tǒng)外圍設備及連接:

1)檢查所有接口的密封性。

2)盡量減少連接頭、連接器的使用,每多一個連接頭,都會增加氣泡產(chǎn)生的潛在風險。

 

如果氣泡不可避免,怎么辦?

如果在實驗中,氣泡還是不可避免的會產(chǎn)生,可采用以下辦法:

1.對試劑預*行脫泡處理。

2.用異丙醇或表面活性劑(如SBS)清洗系統(tǒng)管路。

3.使用一些現(xiàn)有的商業(yè)化產(chǎn)品,如法國Fluigent的去泡器(Bubble trap)或美國Corsolution的脫氣器(Degasser),其原理均是采用了一種透氣不透液的膜,通過施加真空的方式,實現(xiàn)氣液分離,從而去除已產(chǎn)生的氣泡。

 

參考文獻:

  1. Pereiro I , Khartchenko A F , Petrini L , et al. Nip the bubble in the bud: a guide to avoid gas nucleation in microfluidics[J]. Lab on a Chip, 2019, 19.

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