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微流控微液滴系统是微流控芯片领域的一个分支，其采用两种不相溶的流体在微孔道的界面处形成微液滴，微液滴的体积通常在nL - pL范围。微液滴由于具有体积小、无交叉污染、反应快速、装置简单、重复性好、易于精确控制等优点而得到了快速发展，其广泛应用于生物、化学、医学、材料等领域。

液滴微流控系统中两相流流体流动的长时间稳定性、快速响应性及操作的便携性对于微流控微液滴制备来说是必须要考量的一个事项。将两相互不相容的流体稳定而又快速的推进微流控芯片的通道内时需要使用微流控驱动泵比如哈佛注射泵（Harvard pump）、蠕动泵、压力泵（Elveflow OB1 MK3压力泵，Fluigent FlowEZ或MFCS-EZ压力泵）等。当制备的微液滴尺寸小于20μm时，压力驱动泵因其以气体压力驱动的快速性而比注射泵有很明显的优势。除了压力泵响应的快速性外，压力驱动泵还具有很高的压力分辨率、集成度高、操作简便等优势。

对于比较常见的两相流流体制备微流控微液滴来讲，我在此介绍一套微液滴发生器套装—Elveflow Droplet Generation Pack，该套装可满足大部分微液滴制备的需求。下面用该套装制备油包水液滴。

实验装置

该套装产生的油包水液滴的如下图所示。

Elveflow微流控OB1压力控制器/压力泵结合流量传感器制备快速、稳定的油包水液滴视频如下：

微流控液滴的应用
1、高分子合成
2、细胞培养
3、PCR
4、双重微乳液
5、水凝胶合成
6、RNA序列
7、单细胞分析
8、药物输运

该微流控液滴套装主要包含如下3件东西：
1、压力泵控制器/压力泵 OB1 MK3（2 channels - 2 bars）   

2、PDMS微流控芯片

3、2个流量传感器

此外，还包括如下的其他东西：
1、油和表面活性剂 - 20 mL （HFE 7500 +2%活性剂）
2、15 mL储液池，包含储液池的盖帽
3、外径OD 1/32”导管
4、1/4” - 28的适配器
5、Luer locks适配器
6、1/16” OD外径的FEP微流控套管
7、压力源快速连接套装
8、气动聚氨酯（PU）柔性管
9、ESI Elveflow软件

Elveflow OB1微流控压力控制器/压力泵因其出色的性能而被用于如下微液滴制备的论文中
1、D. Weitz et al., Macromolecular Journal, High-Throughput Step Emulsification for the Production of Functional Materials Using a Glass Microfluidic Device
2、A. J. deMello et al., Lab on a Chip, Nov 2015, Controllable generation and encapsulation of alginate fibers using droplet-based microfluidics
3、G. Whyte et al., Scientific Reports, Sept 2017, Image-based closed-loop feedback for highly mono-dispersed microdroplet production
4、Say Hwa Tan et al., Analytical Chemistry, Feb 2017, Negative Pressure Induced Droplet Generationin a Microfluidic Flow-focusing Device
上述OB1 MK3制备油包水微流控液滴的详细介绍也可以参见Elveflow公司的如下链接：

Droplet pack - Easy Generation

更加详细的内容介绍，请查看如下链接：http://blog.sina.com.cn/fangdzxx

也可以随时关注我们的微信公众号：信号测量与微流控系统

微流控器官培养或类器官培养/模拟在当前的科学研究中处于风口浪尖上，尤其是多个类器官的模拟更是受到了很多研究人员的热捧。在这些类器官的模拟实验中，通常需要连续进行数天或数周的实验，在这种情形下，一个稳定、快捷、GX的微流控器官培养套装可以解决大部分实验中出现的问题。本文简要介绍用于微流控器官培养实验方面的微流控套装。

该微流控器官培养套装的主要特点
●3周的实验
   凭借强大的调度程序（scheduler），您可以在数周内自动完成实验。

●模拟生理条件
  确保您选择的无脉动和自定义流量模式

●即插即用
  多功能一体机—包含控制器、芯片、附件和软件，开箱即用。

Elveflow微流控器官培养套装是一种致力于细胞培养的微流体系统，该套装包括了进入器官培养领域所需要的全部组件。控制真空和压力的OB1控制器非常适合该应用领域例如：
●肠芯片
●肺芯片
●肝芯片
●皮肤芯片
●心脏芯片
●肾芯片
●血栓通芯片
●神经或心血管网络芯片

该微流控器官培养套装的优势
1、控制压力和真空
     非常适合模仿生理条件
2、在介质或药物之间快速切换
     用于成像细胞对各种介质或药物的反应
3、稳定&无脉冲流量
     精确控制液体流量
4、流速范围广
     从0.01μL/min到5mL/min
5、设计流量注入序列
     创建复杂的模式，例如模拟生理条件的振荡流。

该微流控器官培养套装包含的组件
流量控制器：轻松控制稳定、准确的流量
储液池：盛放您的培养基或样品。各种尺寸可供选择，从Eppendorf到瓶子。
器官芯片：盛放您的细胞，兼容光学显微镜。
软件：通过我们的软件完全可以控制所有的参数。通过我们强大的调度程度（scheduler），编程长期实验并进行自动进样。

Elveflow与ALine公司合作，该公司在器官培养领域具有非常强大的实力，可为器官培养提供不同规格的细胞培养芯片。两个可独立接近的腔室由选择的多孔膜隔开。不同于基于微量滴定板的系统，这些装置允许在一个或两个腔室中连续流动。平衡膜上的压降可用于调节膜上的通量。

ALine Inc公司还能够将您的设计从原型设计、开发再到制造。他们在整个开发阶段的专业知识使我们能够确保您的设计从早期阶段就已准备好，从而消除了经常困扰技术的扩展问题。除微流控芯片设计外，他们在集成功能解决方案方面拥有丰富的经验，例如电极、膜和阀门的集成、传感器、印刷电路及试剂沉积等。

该微流控器官培养系统的连接示意图

在该微流控器官培养套装上还可以进一步升级的组件
（1）芯片
        该器官培养包可与ALine公司的芯片，您自制的芯片或任何其他商业解决方案一起使用。

（2）再循环选件
        可以使用我们的MUX Injection进行单向流动循环，以确保细胞培养数天。

（3）气泡检测器
        通过软件可以检测实验装置中的潜在气泡并相应地设置动作操作

（4）压力传感器
        可以使用一个或多个压力传感器来测量整个系统的压降

该微流控器官培养套装适用的范围
器官芯片不仅具有小型化、集成化、低消耗等优点，而且还可以精确控制系统的多个参数，如化学浓度梯度、流体剪切力、细胞图案、组织-组织界面、器官-器官相互作用等等，模仿人体器官的复杂结构、微环境和生理功能。

这些应用有望对提高药物筛选模型和个性化医学的可预测性产生重大影响。器官芯片技术通过提供比传统细胞培养方法更好地模拟体内人体生理学和形态学的环境来支持这些研究领域。通过结合半导体和分子生物学行业的技术，可实现大规模的器官芯片的量产。

●芯片上的细胞培养
●活细胞成像
●细胞对介质变化的反应
●药物筛选
●毒性测试
●干细胞分析

参考论文
A microfluidic circulatory system integrated with capillary-assisted pressure sensors,?Y. Chen, H. N. Chan, S. A. Michael, Y. Shen, Y. Chen, Q. Tian, L. Huang and H. Wu, Lab Chip, 2017, DOI:10.1039/C6LC01427E.

微流控器官培养的详细介绍也可以参见如下的链接：
https://www.elveflow.com/microfluidic-flow-control-products/microfluidic-application-packs/organ-on-chip-pack/

微流控起始入门套装包含微流体实验需要的所有组件，可以满足您立即开始您的微流体控制实验。该起始套装基于Elveflow流行的OB1压力&真空流量控制且易于使用，满足70%的微流体研究人员的需求。此外，微流控起始套装与Elveflow其他产品如低流量流量计MFS/BFS、流体切换阀等完全兼容，满足您特定实验需求而逐步升级。

微流控起始套装中的压力驱动泵OB1是当前唯yi一款基于压电技术的流量控制器，主要优点是消除了任何液体流动振荡，并实现了非常快速的流量变化，同时保持了极其稳定的状态。

从简单的单通道微流体流动到多通道液滴实验，微流控起始套装均可满足这些应用需求。整个系统由功能强大的ESI操作软件控制，该软件可让您轻松设置压力并监控实验，甚至可以全自动运行实验。

微流控起始套装包含的组件
（1）4通道微流体压力&真空流量控制器

（2）4个15mL样品储液池

（3）所有必需的配件：PTFE导管、接头连接器、过滤器等

（4）图形界面操作软件ESI
       

基本示例：微流控芯片的液体注入

为什么要使用微流控技术？
微流体学是处理和控制流体的科学，流体体积通常在微升到皮微升的范围内。微流控技术为多个学科的许多不同的应用领域带来了很多益处，例如：
—样品和试剂消耗极低
—高度可重复性
—控制实验条件（温度、混合、压力等）
—易于自动化
—连续过程控制

适用于所有Elveflow仪器的免费软件
——强大、模块化和多功能的实验装置控制的解决方案

ESI操作软件可以通过同一个接口控制多达16台仪器。借助TTL触发器，您可以将Elveflow系统与实验室中使用的任何其他仪器（光学显微镜或任何电子仪器等）同步。Scheduler是一种用户友好的使用工具，可自动执行实验和方案的复杂步骤，节省您的宝贵时间。

体积注入模块
 

输入目标液体体积，该模块将在合适的时间自动调整流速以将液体注入。

流体系统优化模块
 

微流体实验系统路径的自动诊断功能，并给出改善建议，从而提高实验系统的流体流动性。

气泡检测模块
 

不再经受气泡的危害了！

传感器校准模块
 

在校准协议过程中，不要浪费宝贵的时间。

微流控起始套装可升级选项
直接控制液体流量

通过添加Elveflow的流量传感器MFS或BFS，您可以在ESI软件上从压力控制切换到流量控制。这些流量传感器与ESI软件及其内置的反馈回路控制相结合，可以实时监控液体的流量。此外，您还可以设定一个流量值，利用反馈控制回路，您的系统将通过调节系统压力来快速准确地达到所设定的流量。

升级您的OB1流量控制器

OB1流量控制器是一款功能强大的仪器，可以根据您的需求量身定制。我们提供从-900mbar到8000mbar的不同压力通道，用于真空和/或压力的输出控制。您后续可以根据实验目标而升级OB1流量控制的通道。

添加芯片以制备液滴、细胞包裹等

Elveflow提供了针对特定应用而设计的各种芯片，例如液滴发生器、流动聚焦芯片、细胞包裹芯片等。

在现今的微流控技术发展中，芯片上的细胞培养、活细胞成像、3D细胞培养及药物毒性测试等实验越来越受到广大的高校、研究所及企业研究人员的关注。微流控技术在上述应用领域提供了比传统实验室无可比拟的优势比如实验耗材量小、实验速度快、占用空间小、费用低等。

细胞是生物结构和功能的基本单元，在类型和状态上有很大差异。在大多数生物系统中，我们对细胞多样性的认识是不完整的，就像神经系统（脑细胞）这样的复杂组织[1]。单细胞识别和功能的表征，作为对每个细胞的功能和反应的理解，将加速生物领域的发现。它可能是癌症、肿瘤，几何任何可能在细胞群中具有多样性的东西。然而，今天的技术并不能提供一种简单的方法来同时分析大量的单个细胞。快速、可扩展的液滴测序（Drop-Seq）这种方法可以用来表征具有许多细胞类型和状态的复杂组织。

Drop-Seq的原理和好处
Drop-Seq是一种基于使用微流体技术的方法，通过将它们封装在微小液滴中进行平行分析，可以快速分析数千个单个细胞。

这些纳升级水性隔离室已用于微流体器件中的许多应用：纳米颗粒制造、乳液和泡沫、药物输送，但也作为PCR和逆转录的微小反应室[3]。Drop-Seq使用液滴将细胞分隔成纳升大小的反应室，用于分析其mRNA转录物，同时使用分子条形码策略记住转录物的起源细胞。通过这种技术，一个科学家每天可以制作10000个单细胞库，实验并行进行且简单。因此，该方法将允许为已知细胞类别和新的候选细胞亚型产生基因表达的分子图谱。

Drop-Seq利用微流体的优势

（1）很短的时间内有很高的吞吐量

（2）尽量减少昂贵样品的消耗

Drop-Seq包含以下步骤

1. 从组织中制备单细胞悬浮液
2. 准备条形码引物（或者在微颗粒表面或者在内部）
3. 使用微流体装置将每个细胞单独地与一个微小条纹的微粒共同包覆或封装在一个微小的液滴中
4. 一旦分离成液滴，裂解细胞，释放它们的mRNA，然后与引物（primers）杂交。
5. 打破液滴并产生STAMP（附着于微粒的单细胞转录组）
6. 放大STAMP
7. 测试和分析：使用STAMP条形码推断每个转录物的起源细胞

Drop-Seq可以使用2种beads：
A：“简单”的微粒
B：水凝胶微粒

该项工作的ZD是“简单”微粒的使用，并简要介绍了水凝胶微粒，其原理保持不变。

Drop-Seq使用简单的微粒
1. 从复杂的组织中准备单细胞悬浮液
将复杂组织解离成单个细胞

2. 引物（primer）合成
微粒上的引物序列
每个微粒包含超过108个单独的引物，它们共享相同的“PCR句柄（PCR handle）”和“细胞条形码（cell barcode）”，但具有不同的独特分子标识符（UMI）。事实上，PCR句柄在所有引物和beads上具有相同的恒定的序列，这允许在STAMP形成后进行PCR扩增。细胞条形码，仅在相同微粒的所有引物上相同但与其他beads上的细胞条形码不同，允许回复细胞的起源。每种引物上不同的UMI允许对mRNA转录物进行数字计数并鉴定PCR duplicates。Z后，在所有引物序列的末端存在30bp的oligodT序列，用于捕获mRNA并引发逆转录。

细胞条形码的分裂和池合成（split-and-pool synthesis）
为了产生细胞条形码，将微粒库重复分成四个大小相等的寡核苷酸合成反应，向其中加入四个DNA碱基中的一个。然后，在每个循环后将微粒合并在一起，并进行总共12次分裂-池循环（split-pool cycles）。结果是一个微粒库，每个微粒具有4^12（16,777,216）个可能的DNA碱基序列之一。[4]

合成独特的分子标识符（UMI）
UMI的合成在“分裂-池（split-and-pool）”合成循环完成后进行。将所有微粒一起进行八轮简并合成，每个循环期间可获得所有四种DNA碱基，使得每个单独的引物接受4^8（65,536）种可能序列（UMI）中的一种。[5]

3. 微流体装置
一旦单细胞悬浮液和微粒准备就绪，使用定制设计的微流体装置将单个细胞与微粒一起包覆在液滴中。

Image courtesy of Patrick Stumpf, Matthew Rose-Zerilli, Rosanna Smith, Martin Fischlechner & Jonathan West at the Centre for Hybrid Biodevices & Cancer Sciences Unit at the University of Southampton

该装置在它们分成离散的液滴之前连接两路水相。层流防止在液滴形成之前混合两种水相输入，一路流相包含细胞，另一路流相包含悬浮在裂解缓冲液中的条形码引物beads。

微流体装置
组件列表
（1）倒置显微镜
（2）压力控制器+3流量传感器/三个注射泵
（3）3个falcon管/3mL注射器
（4）磁力搅拌系统
（5）用于实验装置元件连接的微流体导管
（6）微流体配件和连接器
（7）PDMS共流微流体液滴生成装置
（8）用于beads的100微米细胞过滤器
（9）用于细胞的40微米细胞过滤器
（10）计数室

实验装置连接示意图

4. 细胞裂解和RNA杂交
在液滴形成后，立即将每个细胞在液滴内裂解并释放其mRNA。然后，它们与其伴随的微粒表面上的引物杂交。

5. STAMPS产生
为了一次有效地产生数千个STAMP，通过添加试剂来破坏液滴以使油-水界面不稳定，并收集和洗涤微粒。然后将mRNA在一个反应中一起逆转录成cDNA，形成一组称为“附着于微粒的单细胞转录组（STAMPs）”的beads[6]。

6. STAMPS的放大
然后可以通过PCR反应在池（pools）中扩增条形码化的STAMP，用于高通量mRNA测序，以分析任何所需数量的单个细胞。

7. 测序和分析
使用高容量平行测序对每个末端对得到的分子进行测序。首先，将读数与参考基因组比对以鉴定cDNA的起源基因。接下来，通过细胞条形码组织读数，并且对每个细胞中确定的每个基因的mRNA转录物的数量进行数字计数。这是UMI发挥作用的地方，避免从同一mRNA转录物中重复计数序列读数。随后，可以建立数字基因表达测量矩阵（每个细胞每个基因一个测量）用于进一步的分析。

使用水凝胶微球的Drop-Seq测序
关于水凝胶beads的使用，操作原理或多或少与以上保持相同，即Z大的区别在于引物（primers），它们位于微粒内而不是位于它们的表面上。

为此，微流体装置由三个通道而不是两个通道组成：
（1）带beads的一个通道（Z关键的部分）
（2）把细胞带入液滴的一个通道
（3）带来我们需要进行分析的化学试剂的一个通道

至于“简单微粒（simple microparticles）”的使用，水凝胶beads含有可用于逆转录反应的引物，然后随后对液滴内的细胞内容物进行条形码编码，由此获得作为RNA序列的拷贝的DNA序列的集合，并且现在通过它们来自哪一个液滴来对这些序列进行分类。

然后，可以打破液滴并将整个细胞群作为大量样品处理，知道每个细胞已被单独编码。

相关的资源
开源链接：McCarroll Lab

液滴测序：Droplet-Sequencing

参考论文
[1] L. Luo et al., Genetic Dissection of Neural Circuits.
[2] B. J. Hindson et al., High-Throughput Droplet Digital PCR System for Absolute Quantitation of DNA Copy Number.
[3] N. R. Beer et al., On-Chip Single-Copy Real-Time Reverse-Transcription PCR in Isolated Picoliter Droplets.
[4-6] Macosko et al., Highly Parallel Genome-Wide Expression Profiling of Individual Cells Using Nanoliter Droplets.

• 单分散和单层囊泡

      自下而上构建仿生结构的方法

• 自动化人工细胞合成

      研究活细胞的结构和功能，以开发新的疗法和对生命气源的理解。

• 良好的单分散性和可重复性

      微流控技术比电形成或其他人工细胞合成方法提供了更好的控制

• 高度定制

      该套装可结合具体的需求而进行深度定制

• 多用途性

     可应用于合成单重乳液滴、双重乳液滴和多重乳液滴。

Artificial cell synthesis production principle picture by AI et al. (2019), artificial and natural cell comparison by Trantidou et al. (2017), liposome production with octanol by Deshpande et al. (2016)

优势和特点

用于人工细胞、原细胞和GUVS制备的微流控套装

人造细胞的创建是研究人员研究生命气源或制造用于诊断或药物输送等前瞻性应用的合成构件的热门话题。微流体具有更好的可重复性、单分散性、囊泡大小可控、封装效率和膜均匀性等优势，使其成为制造人工细胞的最有效方法。

Elveflow人工细胞液滴微流控套装包含带有流量传感器的OB1压力流量控制器，用于连续液体流量的驱动控制，您可以将其与已有的微流控芯片（或自己加工的芯片）或其他双乳液滴芯片结合使用。该套装可根据具体的需求进行高度定制。此外，借助开源的SDK文件库，Elveflow 智能软件可以轻松的与其他仪器集成在一起。该套装可应用于制备不同类型的人造细胞，包括巨型单层囊泡（GUV）或单重/双重乳液滴。

Elveflow人工细胞液滴微流控套装可以帮助您轻松制备模拟细胞功能的囊泡，使人造细胞更加容易分析和控制，并且可以设计成比天然细胞更容易维护的特定变量和参数。该套装非常适合获得单分散和稳定的仿生细胞样双层结构。使用Elveflow ESI软件的Sequencer自动化序列功能可以提高合成的效率、重现性和优化样品的使用。

Elveflow OB1 MK3+压力流量控制器提供完全无脉冲和快速响应的流体流量控制，与流量传感器MFS或BFS相结合时，实现稳定的恒定流量驱动控制。与注射泵和蠕动泵相比，OB1恒压泵具有更快的响应速度和稳定性。

人造细胞/人工细胞的形成归因于微流控芯片内部的两个连接点，允许产生水包油包水（W/O/W）结构的乳液滴。油包水（W/O）液滴已经可以被视为一种人造细胞，但作为连续相的油缺乏生物相容性。因此，双乳液滴为解决人造细胞的合成提供了一个便利的合成方法。合成双乳液滴，可以采用PDMS芯片、塑料芯片、玻璃芯片或者同轴毛细管芯片等。

获得人工细胞的一个关键步骤是通过改变材料的表面特性使微流控芯片的不同区域具有亲水特性或者疏水特性。有关通道表面的亲水或疏水改性的处理，请随时联系我们咨询。

Elveflow人造细胞液滴微流控套装包含几个主要的仪器组件，每个组件都与其他组件相兼容。连接示意图如下图所示。

Elveflow人造细胞液滴微流控套装包含的组件

1）三通道可编程微流体恒压泵OB1 MK3+（量程从0到2000 mabr）

2）3个液体流量传感器

3）3个样品储液池

4）接头导管配件套装一套

5）ESI图形界面操作软件

6）用户使用手册

7）微流体1032塑料芯片2个（可选）

微流控人工细胞

使用脂质囊泡产生原始细胞来研究生命的气源或产生能够模仿天然细胞的某些功能的人造细胞来研究它们的特性和动态行为是过去几年中最新的一个动态的研究课题。天然细胞的全部复杂性仍有待用自下而上的方法完全模拟[1]。挑战在于复制含有受体的细胞膜，这些受体可以交流、移动和感知局部的环境。细胞内部含有遗传物质和酶，这些酶负责细胞的一些过程，例如复制、蛋白质合成和代谢或与生长相关的过程[2]。

有几种微流控方法来制备人造细胞。巨型单层囊泡（GUV）是由直径大于10μm的脂质双层膜（或脂质体）形成的胶囊，与细胞膜具有高度的相似性，可用作制造人造细胞的隔室[3]。已经表明，GUV可用于封装蛋白质、DNA和RNA[4]。与批量方法相比，微流体是制备具有改进囊泡尺寸的一致性、膜均匀性、封装效率和通量的人工细胞的较好方法。几种常见的微流控方法已被用于在具有双乳液滴合成的微流控芯片中制备GUV[5-8]。

蛋白质可以结合到巨大的单细胞囊泡双层膜中，以模拟细胞功能，包括疾病的发展、新陈代谢和体内平衡[9]。可以通过改变用于制备人造细胞的脂质或脂质混合物的组成来调整膜的组成[10]。

人工细胞可以稳定一个多月[11-12]。

使用微流控技术对于在人造细胞中创建人造细胞器也非常有用[13-14]。您还可以阅读我们基于Staufer等人的文章，使用自下而上的生物学对合成细胞器的简短评论[15]。

On-chip production of liposomes from Deshpande et al. [16]

[1] Walde, P. (2010), Building artificial cells and protocell models: Experimental approaches with lipid vesicles. Bioessays, 32: 296-303.

[2] Martino Chiara and deMello Andrew J. 2016 Droplet-based microfluidics for artificial cell generation: a brief review Interface Focus.

[3] Sato, Y.; Takinoue, M. Creation of Artificial Cell-Like Structures Promoted by Microfluidics Technologies. Micromachines 2019, 10, 216.

[4] Yu B, Lee RJ, Lee LJ. 2009 Microfluidic methods for production of liposomes. Methods Enzymol. 465, 129–141.

[5] Petit, Julien, et al. “Vesicles-on-a-chip: A universal microfluidic platform for the assembly of liposomes and polymersomes.” The European Physical Journal E 39.6 (2016): 1-6.

[6] Deshpande, S.; Caspi, Y.; Meijering, A.E.; Dekker, C. Octanol-assisted liposome assembly on chip. Nat. Commun. 2016, 7, 10447.

[7] Arriaga, Laura R., et al. “Ultrathin shell double emulsion templated giant unilamellar lipid vesicles with controlled microdomain formation.” small 10.5 (2014): 950-956.

[8] Van Swaay D, deMello A. 2013Microfluidic methods for forming liposomes. Lab Chip 13, 752–767.

[9] Kamiya, K. Development of Artificial Cell Models Using Microfluidic Technology and Synthetic Biology. Micromachines 2020, 11, 559

[10] M. Komiya, M. Kato, D. Tadaki, T. Ma, H. Yamamoto, R. Tero, Y. Tozawa, M. Niwano, A. Hirano-Iwata, Chem. Rec. 2020, 20, 730.

[11] Osaki, Toshihisa, and Shoji Takeuchi. “Artificial cell membrane systems for biosensing applications.” Analytical chemistry 89.1 (2017): 216-231.

[12] Martino, Chiara, et al. “Protein expression, aggregation, and triggered release from polymersomes as artificial cell‐like structures.” Angewandte Chemie 124.26 (2012): 6522-6526.

[13] Masamune Morita, Dr, Kaoru Katoh, and Naohiro Noda. “Direct observation of bacterial growth in giant unilamellar vesicles: a novel tool for bacterial cultures.” ChemistryOpen 7.11 (2018): 845.

[14] Yamashita, Hitoyoshi, et al. “Generation of monodisperse cell-sized microdroplets using a centrifuge-based axisymmetric co-flowing microfluidic device.” Journal of bioscience and bioengineering 119.4 (2015): 492-495.

[15] Staufer, O., Schröter, M., Platzman, I., Spatz, J. P., Bottom-Up Assembly of Functional Intracellular Synthetic Organelles by Droplet-Based Microfluidics. Small 2020, 16, 1906424.

[16] Deshpande, S., Caspi, Y., Meijering, A. et al. Octanol-assisted liposome assembly on chip. Nat Commun 7, 10447 (2016).

定制您的人造细胞液滴微流控套装

微流体1032液滴芯片发生器可用于制备GUV在内的双乳液滴，该芯片的材质是PC和COC。具体结构图如下图所示。

此外，Elveflow提供各种不同的样品储液池、流量传感器、气泡检测器和除泡器或其他微流体相关的仪器，以帮助您快速的搭建微流体实验平台。借助免费提供的C++、MATLAB、Python和LabVIEW库文件，可以重构新的操作界面GUI，以实现微流体实验平台的自动化控制和参数设置。

我们还提供基于细胞生物学的微流体套装如细胞大小分选套装、血脑屏障芯片套装、浓度梯度芯片套装/微流体趋化性实验套装等。

微流控起始入门套装包含微流体实验需要的所有组件，可以满足您立即开始您的微流体控制实验。该起始套装基于Elveflow流行的OB1压力&真空流量控制且易于使用，满足70%的微流体研究人员的需求。此外，微流控起始套装与Elveflow其他产品如低流量流量计MFS/BFS、流体切换阀等完全兼容，满足您特定实验需求而逐步升级。

微流控起始套装中的压力驱动泵OB1是当前唯yi一款基于压电技术的流量控制器，主要优点是消除了任何液体流动振荡，并实现了非常快速的流量变化，同时保持了极其稳定的状态。

从简单的单通道微流体流动到多通道液滴实验，微流控起始套装均可满足这些应用需求。整个系统由功能强大的ESI操作软件控制，该软件可让您轻松设置压力并监控实验，甚至可以全自动运行实验。

微流控起始套装包含的组件
（1）4通道微流体压力&真空流量控制器

（2）4个15mL样品储液池

（3）所有必需的配件：PTFE导管、接头连接器、过滤器等

（4）图形界面操作软件ESI
       

基本示例：微流控芯片的液体注入

为什么要使用微流控技术？
微流体学是处理和控制流体的科学，流体体积通常在微升到皮微升的范围内。微流控技术为多个学科的许多不同的应用领域带来了很多益处，例如：
—样品和试剂消耗极低
—高度可重复性
—控制实验条件（温度、混合、压力等）
—易于自动化
—连续过程控制

适用于所有Elveflow仪器的免费软件
——强大、模块化和多功能的实验装置控制的解决方案

ESI操作软件可以通过同一个接口控制多达16台仪器。借助TTL触发器，您可以将Elveflow系统与实验室中使用的任何其他仪器（光学显微镜或任何电子仪器等）同步。Scheduler是一种用户友好的使用工具，可自动执行实验和方案的复杂步骤，节省您的宝贵时间。

体积注入模块
 

输入目标液体体积，该模块将在合适的时间自动调整流速以将液体注入。

流体系统优化模块
 

微流体实验系统路径的自动诊断功能，并给出改善建议，从而提高实验系统的流体流动性。

气泡检测模块
 

不再经受气泡的危害了！

传感器校准模块
 

在校准协议过程中，不要浪费宝贵的时间。

微流控起始套装可升级选项
直接控制液体流量

通过添加Elveflow的流量传感器MFS或BFS，您可以在ESI软件上从压力控制切换到流量控制。这些流量传感器与ESI软件及其内置的反馈回路控制相结合，可以实时监控液体的流量。此外，您还可以设定一个流量值，利用反馈控制回路，您的系统将通过调节系统压力来快速准确地达到所设定的流量。

升级您的OB1流量控制器

OB1流量控制器是一款功能强大的仪器，可以根据您的需求量身定制。我们提供从-900mbar到8000mbar的不同压力通道，用于真空和/或压力的输出控制。您后续可以根据实验目标而升级OB1流量控制的通道。

添加芯片以制备液滴、细胞包裹等

Elveflow提供了针对特定应用而设计的各种芯片，例如液滴发生器、流动聚焦芯片、细胞包裹芯片等。

●快速合成纳米颗粒/纳米脂质体

  高通量、单分散性和重复性

●简单可用的微流控系统

  开箱即用、设置实验装置，然后开始实验

●生物医学应用

  合成用于药物输送的PLGA纳米颗粒

●套装的多用途性

  通过更换微流控芯片可实现不同的实验项目如单乳液滴产生、纳米脂质体、细胞培养等

微流体纳米颗粒合成套装包括用于合成具有良好单分散性，高通量和可重现性的纳米颗粒的所有微流体组件包含高精密压力控制器和芯片。该套装可用于合成单分散直径小于200 μm的PLGA纳米颗粒。通过更换不同规格的微流控芯片，同时保持微流控设备不变，您还可以合成单分散直径更小如10 nm的纳米颗粒。

基于快速准确的OB1流量控制器和鞘液流微流控芯片，与传统的实验宏观实验相比，该套装解决方案缩短了纳米颗粒的合成时间和减少了试剂消耗。

微流体纳米粒子合成

标准的微流控纳米颗粒合成套装包含两通道压力控制器OB1 MK3+，压力通道泵送利用微流体动力流聚焦来实现纳米颗粒合成过程中所需的两种化学溶液。该鞘流纳米颗粒合成允许受控的纳米沉淀。流体反应的稳定性和动力学直接取决于微流体通道中的每种流体流速。

通过多个低流量传感器MFS或BFS，可以测量和调节管路中的液体流量。OB1 MK3+流量控制器是鞘流聚焦的ZJ解决方案，因为它是完全无脉冲的，而对于标准的广泛使用的注射泵却具有很大的脉冲流动。

微流控纳米沉淀技术可以实现良好的通量、单分散性以及可调的粒径，并且通常可以更好地控制纳米颗粒的合成。有关更多信息，请阅读我们对微流体中纳米颗粒合成的评论（https://www.elveflow.com/microfluidic-reviews/general-microfluidics/microfluidic-nanoparticle-synthesis-short-review/），或PLGA纳米沉淀的评论（https://www.elveflow.com/microfluidic-reviews/general-microfluidics/microfluidics-for-plga-nanoparticle-synthesis-a-review/）。

多功能套装可确保不同组件之间的具有良好的兼容性，允许即插即用的方法，由单个定制化软件控制，并可用于其他不同的实验。该微流控纳米颗粒合成套装既适合初学者，也适合专家用户。

微流控纳米颗粒合成套装包含：

1、OB1 MK3+流量控制器

2、2个MFS流量传感器

3、2个储液池

4、1个微流控芯片

5、所需配件：PTFE导管、过滤器、接头连接器等

6、ESI操作软件

为什么使用微流体产生纳米颗粒？

由于可精细调节微流体的流动性，使用微流体技术合成纳米颗粒是降低纳米颗粒直径分散性的好方法。非常快的动力学对于例如合成聚合物纳米颗粒的结晶和沉淀过程也是非常重要的。

此外，微流体技术是减少纳米颗粒合成所需的潜在有价值样品的一种方法。

总而言之，就时间、产率和分散性而言，使用微流体技术合成纳米颗粒比宏观的传统实验合成更加有效。由于微流控芯片已经小型化，因此，可以在更复杂的实验平台中实施纳米粒子合成组分，以执行复杂且多功能的集成过程。

PLGA纳米粒子：（A）在PEG修饰的PLGA纳米粒子中化学偶联或化学ZL剂的简单封装。（B）PLGA纳米粒子的TEM图。Scale bar: 100 nm [1]

[1] Banerjee D, Harfouche R, Sengupta S. Nanotechnology-mediated targeting of tumor angiogenesis. Vasc Cell. 2011 Jan 31, 3(1), 3

应用

微流体鞘液连续流动纳米沉淀原理

已经显示，微流体技术对于合成具有可调形状和尺寸的有机和无机纳米粒子特别有用[1]。您可以使用微流控纳米颗粒合成套装实现“自下而上”的纳米颗粒合成方法，该方法通常包括三个阶段：由聚合单体组成的纳米颗粒成核，通过更多单体的聚集而使核生长并ZZ达到平衡[2-3]。与传统的宏观实验合成相比，微流体合成纳米颗粒具有更好的产率和更好的可调节性[4]。

以PLGA纳米沉淀为例，PLGA单体溶解在有机溶剂中，并芯片的中间通道。与表面活性剂混合的水溶液注入到芯片的鞘流通道中，以聚焦PLGA流体流。通过扩散形成浓度梯度和PLGA纳米颗粒沉淀，因为PLGA分子不溶于水[5]。

还已经使用微流控技术合成了其他纳米颗粒，例如用于表面等离子共振（SPR）的金属纳米颗粒[6]和 聚二乙炔纳米颗粒[7]。

1. Ma, J., et al., Controllable synthesis of functional nanoparticles by microfluidic platforms for     biomedical applications – a review. Lab Chip, 2017. 17(2): p. 209-226.

2. Karnik, R., et al., Microfluidic platform for controlled synthesis of polymeric nanoparticles. Nano     Lett, 2008. 8(9): p. 2906-12.

3. Lababidi, N., Sigal, V., Koenneke, A., Schwarzkopf, K., Manz, A., & Schneider, M. (2019).     Microfluidics as tool to prepare size-tunable PLGA nanoparticles with     high curcumin encapsulation for efficient mucus penetration. Beilstein Journal of Nanotechnology, 10, 2280–2293.

4. Visaveliya, N. and J.M. Köhler, Single-step microfluidic synthesis of various nonspherical polymer nanoparticles via in situ assembling: dominating role of     polyelectrolytes molecules. ACS Appl Mater Interfaces, 2014. 6(14): p. 11254-64.

5. Donno, R., Gennari, A., Lallana, E., De La Rosa, J. M. R., D’Arcy, R., Treacher, K., Hill, K., Ashford, M., & Tirelli, N. (2017). Nanomanufacturing through microfluidic-   assisted nanoprecipitation: Advanced analytics and structure-activity relationships. International Journal of Pharmaceutics, 534(1–2), 97–107.

6. Boken, J., D. Kumar, and S. Dalela, Synthesis of Nanoparticles for Plasmonics Applications: A Microfluidic Approach. Synthesis and Reactivity in Inorganic, Metal-   Organic, and Nano-Metal Chemistry, 2015. 45(8): p. 1211-1223.

7. Baek, S., et al., Nanoscale diameter control of sensory polydiacetylene nanoparticles on microfluidic chip for enhanced fluorescence signal. Sensors and Actuators    B: Chemical, 2016. 230: p. 623-629.

配置您的微流体纳米颗粒和纳米脂质体产生套装

微流控纳米颗粒/纳米脂质体合成套装是高度可定制的，可以采用不同的微流控芯片合成不同规格的纳米颗粒或纳米脂质体。例如，微流控芯片合成后的流体通道更长或有更大的反应空间。

鞘液流芯片的材质有PMMA或COP两种材料，这两种材料都是光学透明的，并且与大多数的纳米颗粒合成协议相兼容。

此外，如果需要用到负压的流体控制，您可以在现有的套装设备里面升级您的流量控制器OB1，将其升级到OB1 DUAL正压和负压功能，同时您还可以选择不同规格的储液池如从1.5 mL Eppendorf管到100 mL玻璃瓶。当然，您还可以选择科式流量传感器BFS来代替MFS，以进一步改善流量控制。

微流控人字形玻璃混合芯片

人字型混合器玻璃芯片是一种可用于通过人字形通道进行ZJ混合液体的有用工具。采用1/4-28UNF螺纹端口和对应的接头，可允许您在一秒钟内将该芯片连接到您的实验装置！

该通用型玻璃芯片通过减少扩散所需的长度并增加溶质在流体之间传输的可能性，从而提供了一种快速混合两种流体的方法。

这种人字形芯片使用方便、经济可靠，可应用于您的所有实验：

● 高强度光学透明玻璃

● 标准显微镜载玻片尺寸（25×75 mm）

● 标准1/4-28UNF螺纹端口

● 易于处理

● 只需使用1/4-28UNF接头配件（可用于外径1/16英寸的导管）将芯片连接到您的装置即可。

工作原理与应用

人字形混合器通过诱导混沌流的形成，在低雷诺数条件下显示加速混合。

人字形混合器芯片微通道底部具有不对称的人字形凹槽的特定图案，该凹槽能够产生螺旋流和用于混合两种液体的混乱搅拌。

流经微通道的流体的混合具有很多的应用，例如化学反应中所用试剂溶液的均质化。

最近，这种人字形混合器芯片已经在脂质体（封闭的磷脂囊泡）的产生中取得了重要的进步。Cheung等人（Int J Pharma 2019）确实首次报道了使用人字形混合器芯片产生稳定且均匀的（100 nm）聚乙二醇化脂质体。他们研究了不同配方（水溶液、初始脂质浓度、脂质成分和组分）和工艺参数的影响。

与其他微流控设备相比，该混合器芯片显示出更高的通量，更快的混合和更小的洗脱。

人字形玻璃混合芯片的规格参数

宽度和长度：25 ×75 mm

通道深度：0.08 mm

通道宽度：0.1到0.5 mm

体积：3.3 μL

混合体积：0.47 μL

混合长度：28.7 mm

材质：玻璃

连接器：1/4-28接头

在混合部分，有6个混合元件（人字形）形成一个块（半个循环）和30个块，因此，总共有15个完整循环。该混合芯片在1到3bar的压力进行了测试，但也进行了少量的10bar压力测试。

● 人字形的两个臂是通道尺寸（200 μm）的1/3到2/3

● 人字形之间的距离是50 μm

● 每个混合元件的宽度是50 μm，高度是30 μm

参考论文

Calvin C.L.Cheung, Wafa T.Al-Jamal. Sterically stabilized liposomes production using staggered herringbone micromixer: Effect of lipid composition and PEG-lipid content. International Journal of Pharmaceutics, Volume 566, 20 July 2019, Pages 687-696. PDF版下载 here

您可以根据具体的实验项目单独定制纳米颗粒或纳米脂质体合成芯片，其他设备无需变动，可持续使用。

（1）立即制备微流体液滴
         打开箱子，连接装置，产生液滴。
（2）可再现的高单分散性
         产生标准分散度＜2%的液滴
（3）适用于多种应用实验
         聚合物颗粒，包裹/封装，微乳液等等

凭借该微流控液滴套装，您可以随时进行液滴产生实验并获得稳定的高单分散性液滴。

基于Z畅销的多通道OB1流量控制器，微流控液滴套装包含了研究人员从开箱即用的开始产生液滴和乳液所需的全部组件。微流控液滴为微流控技术带来了诸多优势如出色的单分散性、可重复性和可扩展性。

特色
微流控液滴套装使用2通道的流量控制器OB1中的一个通道泵送分散相流体，使用第二通道泵送连续相流体，从而使两相流体进入到微流体芯片通道内，利用微流体芯片内部的微结构形成油包水（W/O）或水包油（O/W）液滴。液滴尺寸由微流体芯片通道尺寸和两相的流速比决定。借助液体流量传感器MFS或者BFS，可以测量流体通路上的液体流量，或者利用闭环反馈功能，实现液体流量的恒定控制，将稳定的两相液体流量输送入微流体芯片内。

通过向微流控液滴套装中添加额外的压力通道和特定的微流体芯片，还可以进行高级的液滴实验，例如产生两种试剂的液滴、双乳液滴、聚合物胶囊等。

为什么利用微流控技术产生微液滴？
微流控技术对液滴尺寸可控及可重复性的产生，这是任何其他技术都无法实现的。恒定的液滴芯片结构尺寸和液体流速可产生单分散性小于2%的乳液滴。

此外，微流体技术是处理超小体积并控制进入每个液滴内的物质的理想技术。微流体技术可使您轻松灵活地产生具有相同含量的相同液滴或产生具有独特有效载荷的单个液滴。

配置您的液滴产生套装
1、为您的应用选择合适的微流体芯片
     我们提供各种尺寸、规格和材料的芯片。

2、选择合适的储液池大小
     您是在处理小样品，还是正在研究生产100× mL的乳液？我们提供了与OB1流量控制器兼容的各种储液池，从1.5mL的Eppendorf管到100mL的玻璃瓶。
 

3、油和表面活性剂
     为了产生wan美而稳定的液滴，我们还提供了多种油和表面活性剂。

对液滴细胞生物学感兴趣吗？
您是否要进行Drop-Seq液滴测序实验？细菌在液滴内生长？细胞包裹？您可以随时联系我们，以获取适合您应用需求的专用单细胞套装。

微液滴应用
（1）简单乳液滴
（2）双乳液滴
（3）水凝胶
（4）泡沫
（5）聚合物合成
（6）API封装
（7）药物输送
（8）纳米粒子
（9）单细胞包裹
（10）液滴测序Drop-Seq
（11）细胞培养
   

包含的组件
标准微流控液滴套装包含以下内容：
（1）2通道的流量控制器OB1
（2）2个液体流量传感器MFS或BFS
（3）1个微流控液滴芯片
（4）2个储液池
（5）所有必需的附件：导管、连接器、过滤器等
（6）1小瓶液滴生成油
（7）图形操作软件ESI（无限制的免费下载）
（8）用户指南包含液滴尺寸图，可让您选择合适的液体流速以获得所需要的液滴尺寸。

可升级选项：
（1）额外的流量控制通道OB1
（2）额外的流量传感器
（3）电脑
（4）显微镜和相机

微流体技术的主要优势可以应用于许多的液滴应用，因此，可以调整微流控液滴套装里的组件以适应您的特定需求。

相关应用

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• Microfluidic flow focusing droplet generation [Application Note]

• How to perform microfluidic droplets on demand [Application Note]

• How to perform microfluidic droplets with droplet generation pack [Application Note]

• Detection of fluorescent droplets using Optoreader

参考文献

High-Throughput Step Emulsification for the Production of Functional Materials Using a Glass Microfluidic Device

Macromolecular Journals, D. Weitz et al.

Controllable generation and encapsulation of alginate fibers using droplet-based microfluidics

Lab on a Chip, Nov 2015, A. J. deMello et al.

Image-based closed-loop feedback for highly mono-dispersed microdroplet production

Scientific Reports, Sept 2017, G. Whyte et al.

Negative Pressure Induced Droplet Generation in a Microfluidic Flow-focusing Device 

Analytical Chemistry, Feb 2017, Say Hwa Tan et al

●GX合成纳米颗粒/纳米脂质体

  高通量、单分散性和重复性

●简单可用的微流控系统

  开箱即用、设置实验装置，然后开始实验

●生物医学应用

  合成用于药物输送的PLGA纳米颗粒

●套装的多用途性

  通过更换微流控芯片可实现不同的实验项目如单乳液滴产生、纳米脂质体、细胞培养等

微流体纳米颗粒合成套装包括用于合成具有良好单分散性，高通量和可重现性的纳米颗粒的所有微流体组件包含高精密压力控制器和芯片。该套装可用于合成单分散直径小于200 μm的PLGA纳米颗粒。通过更换不同规格的微流控芯片，同时保持微流控设备不变，您还可以合成单分散直径更小如10 nm的纳米颗粒。

基于快速准确的OB1流量控制器和鞘液流微流控芯片，与传统的实验宏观实验相比，该套装解决方案缩短了纳米颗粒的合成时间和减少了试剂消耗。

微流体纳米粒子合成

标准的微流控纳米颗粒合成套装包含两通道压力控制器OB1 MK3+，压力通道泵送利用微流体动力流聚焦来实现纳米颗粒合成过程中所需的两种化学溶液。该鞘流纳米颗粒合成允许受控的纳米沉淀。流体反应的稳定性和动力学直接取决于微流体通道中的每种流体流速。

通过多个低流量传感器MFS或BFS，可以测量和调节管路中的液体流量。OB1 MK3+流量控制器是鞘流聚焦的ZJ解决方案，因为它是完全无脉冲的，而对于标准的广泛使用的注射泵却具有很大的脉冲流动。

微流控纳米沉淀技术可以实现良好的通量、单分散性以及可调的粒径，并且通常可以更好地控制纳米颗粒的合成。有关更多信息，请阅读我们对微流体中纳米颗粒合成的评论（https://www.elveflow.com/microfluidic-reviews/general-microfluidics/microfluidic-nanoparticle-synthesis-short-review/），或PLGA纳米沉淀的评论（https://www.elveflow.com/microfluidic-reviews/general-microfluidics/microfluidics-for-plga-nanoparticle-synthesis-a-review/）。

多功能套装可确保不同组件之间的具有良好的兼容性，允许即插即用的方法，由单个定制化软件控制，并可用于其他不同的实验。该微流控纳米颗粒合成套装既适合初学者，也适合专家用户。

微流控纳米颗粒合成套装包含：

1、OB1 MK3+流量控制器

2、2个MFS流量传感器

3、2个储液池

4、1个微流控芯片

5、所需配件：PTFE导管、过滤器、接头连接器等

6、ESI操作软件

为什么使用微流体产生纳米颗粒？

由于可精细调节微流体的流动性，使用微流体技术合成纳米颗粒是降低纳米颗粒直径分散性的好方法。非常快的动力学对于例如合成聚合物纳米颗粒的结晶和沉淀过程也是非常重要的。

此外，微流体技术是减少纳米颗粒合成所需的潜在有价值样品的一种方法。

总而言之，就时间、产率和分散性而言，使用微流体技术合成纳米颗粒比宏观的传统实验合成更加有效。由于微流控芯片已经小型化，因此，可以在更复杂的实验平台中实施纳米粒子合成组分，以执行复杂且多功能的集成过程。

PLGA纳米粒子：（A）在PEG修饰的PLGA纳米粒子中化学偶联或化学ZL剂的简单封装。（B）PLGA纳米粒子的TEM图。Scale bar: 100 nm [1]

[1] Banerjee D, Harfouche R, Sengupta S. Nanotechnology-mediated targeting of tumor angiogenesis. Vasc Cell. 2011 Jan 31, 3(1), 3

应用

微流体鞘液连续流动纳米沉淀原理

已经显示，微流体技术对于合成具有可调形状和尺寸的有机和无机纳米粒子特别有用[1]。您可以使用微流控纳米颗粒合成套装实现“自下而上”的纳米颗粒合成方法，该方法通常包括三个阶段：由聚合单体组成的纳米颗粒成核，通过更多单体的聚集而使核生长并ZZ达到平衡[2-3]。与传统的宏观实验合成相比，微流体合成纳米颗粒具有更好的产率和更好的可调节性[4]。

以PLGA纳米沉淀为例，PLGA单体溶解在有机溶剂中，并芯片的中间通道。与表面活性剂混合的水溶液注入到芯片的鞘流通道中，以聚焦PLGA流体流。通过扩散形成浓度梯度和PLGA纳米颗粒沉淀，因为PLGA分子不溶于水[5]。

还已经使用微流控技术合成了其他纳米颗粒，例如用于表面等离子共振（SPR）的金属纳米颗粒[6]和 聚二乙炔纳米颗粒[7]。

1. Ma, J., et al., Controllable synthesis of functional nanoparticles by microfluidic platforms for     biomedical applications – a review. Lab Chip, 2017. 17(2): p. 209-226.

2. Karnik, R., et al., Microfluidic platform for controlled synthesis of polymeric nanoparticles. Nano     Lett, 2008. 8(9): p. 2906-12.

3. Lababidi, N., Sigal, V., Koenneke, A., Schwarzkopf, K., Manz, A., & Schneider, M. (2019).     Microfluidics as tool to prepare size-tunable PLGA nanoparticles with     high curcumin encapsulation for efficient mucus penetration. Beilstein Journal of Nanotechnology, 10, 2280–2293.

4. Visaveliya, N. and J.M. Köhler, Single-step microfluidic synthesis of various nonspherical polymer nanoparticles via in situ assembling: dominating role of     polyelectrolytes molecules. ACS Appl Mater Interfaces, 2014. 6(14): p. 11254-64.

5. Donno, R., Gennari, A., Lallana, E., De La Rosa, J. M. R., D’Arcy, R., Treacher, K., Hill, K., Ashford, M., & Tirelli, N. (2017). Nanomanufacturing through microfluidic-   assisted nanoprecipitation: Advanced analytics and structure-activity relationships. International Journal of Pharmaceutics, 534(1–2), 97–107.

6. Boken, J., D. Kumar, and S. Dalela, Synthesis of Nanoparticles for Plasmonics Applications: A Microfluidic Approach. Synthesis and Reactivity in Inorganic, Metal-   Organic, and Nano-Metal Chemistry, 2015. 45(8): p. 1211-1223.

7. Baek, S., et al., Nanoscale diameter control of sensory polydiacetylene nanoparticles on microfluidic chip for enhanced fluorescence signal. Sensors and Actuators    B: Chemical, 2016. 230: p. 623-629.

配置您的微流体纳米颗粒和纳米脂质体产生套装

微流控纳米颗粒/纳米脂质体合成套装是高度可定制的，可以采用不同的微流控芯片合成不同规格的纳米颗粒或纳米脂质体。例如，微流控芯片合成后的流体通道更长或有更大的反应空间。

鞘液流芯片的材质有PMMA或COP两种材料，这两种材料都是光学透明的，并且与大多数的纳米颗粒合成协议相兼容。

此外，如果需要用到负压的流体控制，您可以在现有的套装设备里面升级您的流量控制器OB1，将其升级到OB1 DUAL正压和负压功能，同时您还可以选择不同规格的储液池如从1.5 mL Eppendorf管到100 mL玻璃瓶。当然，您还可以选择科式流量传感器BFS来代替MFS，以进一步改善流量控制。

微流控人字形玻璃混合芯片

人字型混合器玻璃芯片是一种可用于通过人字形通道进行ZJ混合液体的有用工具。采用1/4-28UNF螺纹端口和对应的接头，可允许您在一秒钟内将该芯片连接到您的实验装置！

该通用型玻璃芯片通过减少扩散所需的长度并增加溶质在流体之间传输的可能性，从而提供了一种快速混合两种流体的方法。

这种人字形芯片使用方便、经济可靠，可应用于您的所有实验：

● 高强度光学透明玻璃

● 标准显微镜载玻片尺寸（25×75 mm）

● 标准1/4-28UNF螺纹端口

● 易于处理

● 只需使用1/4-28UNF接头配件（可用于外径1/16英寸的导管）将芯片连接到您的装置即可。

工作原理与应用

人字形混合器通过诱导混沌流的形成，在低雷诺数条件下显示加速混合。

人字形混合器芯片微通道底部具有不对称的人字形凹槽的特定图案，该凹槽能够产生螺旋流和用于混合两种液体的混乱搅拌。

流经微通道的流体的混合具有很多的应用，例如化学反应中所用试剂溶液的均质化。

最近，这种人字形混合器芯片已经在脂质体（封闭的磷脂囊泡）的产生中取得了重要的进步。Cheung等人（Int J Pharma 2019）确实首次报道了使用人字形混合器芯片产生稳定且均匀的（100 nm）聚乙二醇化脂质体。他们研究了不同配方（水溶液、初始脂质浓度、脂质成分和组分）和工艺参数的影响。

与其他微流控设备相比，该混合器芯片显示出更高的通量，更快的混合和更小的洗脱。

人字形玻璃混合芯片的规格参数

宽度和长度：25 ×75 mm

通道深度：0.08 mm

通道宽度：0.1到0.5 mm

体积：3.3 μL

混合体积：0.47 μL

混合长度：28.7 mm

材质：玻璃

连接器：1/4-28接头

在混合部分，有6个混合元件（人字形）形成一个块（半个循环）和30个块，因此，总共有15个完整循环。该混合芯片在1到3bar的压力进行了测试，但也进行了少量的10bar压力测试。

● 人字形的两个臂是通道尺寸（200 μm）的1/3到2/3

● 人字形之间的距离是50 μm

● 每个混合元件的宽度是50 μm，高度是30 μm

参考论文

Calvin C.L.Cheung, Wafa T.Al-Jamal. Sterically stabilized liposomes production using staggered herringbone micromixer: Effect of lipid composition and PEG-lipid content. International Journal of Pharmaceutics, Volume 566, 20 July 2019, Pages 687-696. PDF版下载 here

您可以根据具体的实验项目单独定制纳米颗粒或纳米脂质体合成芯片，其他设备无需变动，可持续使用。

FluoSurf (2%, w/w) in HFE 7500 含氟表面活性剂 

Zhu B, Du Z, Dai Y, Kitguchi T, Behrens S, Seelig B. Nanodroplet-based reagent delivery into water-in-fluorinated-oil droplets. ChemRxiv. Cambridge: Cambridge Open Engage; 2023;  

体外区隔化是一种生成油包水微滴的技术，用于建立基因型(DNA信息)-表型(生物分子功能)连锁，这是许多生物学应用所需要的。近年来，由于氟化油具有较好的生物相容性，在微滴制造中得到了越来越广泛的应用。然而，需要在含氟水的油微滴中添加试剂来进行多步反应是困难的。芯片上的微滴操作通常用于此目的，但它可能遇到一些技术问题，即低通量或将试剂递送到不同的微滴中有时间延迟。因此，我们评估了采用基于纳米液滴的方法使用铜离子和中等大小的肽(2 kDa)分子来解决这些问题的可行性。

微流控液滴技术是近年来在微流控芯片上发展起来的一种研究几微米至几百微米尺度范围内微液滴的生成、操控及应用的新技术。微液滴常作为微反应器，实现生化反应、试剂快速混合以及微颗粒合成等，极大地强化了微流控芯片的低消耗、自动化和高通量等优点。本次网络课堂主要介绍了微流控液滴的动态分析部分如速度场、表面活性剂等知识。

关于微流体毛细管中液滴产生的介绍

采用微流控技术来制备微液滴，除了采用微流体芯片如PDMS芯片、PMMA芯片、玻璃芯片外，还可以采用商业工具如色谱类工具来制造液滴。在这里，使用交叉结/十字结（cross-junction）或T型结（T-junction）来轻松制备微流控液滴，外形如下图所示。

这些工具分别是流动聚焦和交叉流动微流体方法的宏观等价物，主要区别在于微流体实验装置组建的时间。主要缺点是依赖于制造商，这意味着您无法精确选择通道尺寸，您必须在建议的尺寸（100 μm - 1 mm）之间进行选择。

有一个主要的微流体液滴制备装置协议，该协议描述了如何使用以下方法进行流体-流体分散：
A-流动聚焦方法（交叉结芯片）
B-交叉流动方法（T型结芯片）

微流体液滴制备装置的协议通常是一样的，在交叉点位置处引入两相流体，一相是连续相，另一相是分散相（液滴），如下图所示。

T型结芯片处产生微流体液滴：

运动到毛细管中的微流体液滴：

不过，有几个细节可以区分这两种方法：
A-交叉结的流动聚焦

1、主要通道是液滴流动的通道
2、连续相垂直连接到主通道
3、分散相必须在主通道的连续性中连接到通道
4、用输入压力驱动的流量控制液滴尺寸

B-T型结的交叉流动法

1、主要通道是液滴流动的通道
2、分散相垂直于主通道
3、连续相必须在主通道的连续性中连接到通道
4、用输入压力驱动的流量控制液滴尺寸

总之，通过将亚毫米导管连接到亚毫米的T型和交叉型结器件上，可以像在微流体芯片装置中那样产生液滴，这是一种产生液滴的Z简便的方法。共轴流流动制备液滴方法没有简单的替代方案。但是，微流体液滴制备中使用的Z常见的两种制备方法（交叉流动法和流动聚焦法）却很容易用色谱工具来完成。液滴尺寸由导管和接头的特征尺寸预先确定。使用流动聚焦法（交叉连接）制备液滴，液滴尺寸具有更多的灵活性。参考文献[1,2]描述了液滴尺寸控制的方法。

参考文献：
[1] G. F. Christopher and S. L. Anna. Microfluidic methods for generating continuous droplet streams. Journal of Physics D: Applied Physics, 40(19): R319, (2007).
[2] A. R. Abate, A. Poitzsch, Y. Hwang, J. Lee, J. Czerwinska, and D. A. Weitz. Impact of inlet channel geometry on microfluidic drop formation. Phys. Rev. E, 80(2), (2009).

用于自动化无支架3D细胞培养技术的即插即用仪器平台

● 球体的多重平行培养

  根据所选芯片，可培养观察20多个球体。

● 自动化球体细胞灌注

  使用流体分配阀MUX Distribution12实现自动化球体细胞灌注时间从几小时到几个月

● 直接与人体生理相关的模型

  动态灌注比培养皿静态培养更能模拟细胞的真实条件

● 即插即用的微流控套装

  无论是刚接触的用户，还是资深专家都可以立即上手使用，带有详细的用户指南。

用于刚接触该微流体应用的初学者的球状细胞培养微流控平台套装

球体是 3D 支架中的球形细胞培养物，可让细胞在支架内增殖和迁移，以重现人体内发生的细胞配置。与静态培养皿内的 2D 细胞培养相比，球体可以在不使用动物的情况下测试药物，并且可以更好地模拟细胞形态、生理学和组织。球体可以用微流体仪器进行灌注以便获得更好的重现性、连续的生理剪切应力、长时间的自动化培养实验、使用昂贵的流体以及更好地控制 pH 或温度等参数，这使其成为培养球体细胞的有效方法。

微流控球状细胞培养用仪器

Elvesys组装了一个微流体平台，可以控制各种参数灌注和诱导球状细胞生长。这种即插即用的细胞平台使用希望从批量静态培养过渡到微流体动态细胞培养以进行单球体观察的研究人员。

球状细胞培养微流控套装适用于球体培养、观察和筛选，搭配Elveflow软件，可实现操作步骤设定和自动化运行，从而提高重现性和样品使用优化。

Elveflow OB1 MK3+压力流量控制器提供无脉冲和快速响应的流量控制，与低流量传感器MFS或BFS搭配，实现OB1的流量反馈回路。与注射泵和蠕动泵相比，其可以控制施加在细胞上的剪切应力，因此可以更好的模拟体内条件。

对于像微流控芯片中的球体培养类似的长期实验，需要对培养基进行再循环，以在不使用大量昂贵培养基的情况下保持恒定的足够剪切应力施加到细胞上。MUX循环阀或2-way/3-way阀几阀控制器可实现几种再循环的方法。这些灵活的液体再循环方法实现了多种不同流体控制和球状细胞培养的方法。

此外，您还可以增加MUX液体分配阀，用来注入多个不同的液体介质和药物。当然，您也可以增加标准的用于球体的商业化专用微流控芯片。

球状细胞培养微流控平台套装是高度可定制的，可以包括下图所示的多种仪器或部分仪器。每台仪器都与其他仪器兼容，由相同的ESI软件进行控制，并配有专门的用户手册，以供使用者参阅。

球状细胞培养微流控平台套装（高度可定制）包含以下组件：

● OB1 MK3+压力流量控制器

● 低流量传感器MFS或BFS

● 一个MUX液体循环阀

● 一个MUX液体分配阀

● 一个气泡除泡器

● 接头导管配件一套

● 储液池若干

● 用于球状细胞培养的微流控芯片

● Elveflow ESI软件（免费）

● 仪器的使用手册

为什么在球状细胞培养中使用微流控技术？

与经典方法相比，微流控培养球体细胞具有关键的优势：

● 通过减少使用的试剂量来降低实验成本

● 对球体施加生理剪切应力

● 可以培养和观察单个球体

● 可以进行长时间的实验自动化运行，不需要人工干预。

● 改善细胞的氧气和营养供应

● 更好的重现性和均匀性

● 轻松注射精确体积的不同药物或化合物

这些优势使微流控成为进行球体培养和药物筛选的优先解决方案，Elveflow仪器特别适合这种应用，因为其具有良好的稳定性、用户友好性、准确性和提供了市场上优越的流量控制性。

微流体芯片槽中的球体形成：(1) 细胞播种，(2) 前24小时内的聚集，(3) 培养基冲洗和 (4)在接下来的24小时内形成紧凑的球体。比例尺为50 mm。 Ziółkowska et al. [1]

[1]Karina Ziółkowska; Agnieszka Stelmachowska; Radosław Kwapiszewski; Michał Chudy; Artur Dybko; Zbigniew Brzózka (2013). Long-term three-dimensional cell culture and anticancer drug activity evaluation in a microfluidic chip. , 40(1)

定制您的球状细胞培养套装

已经开发并测试了几种商业化和实验室制造的微流控芯片已进行球状细胞培养，我们可以提供具有不同的表面修饰的微流控芯片。

Elveflow球状细胞培养套装完全可定制，同时我们可帮助您选择适合您应用的仪器组件和配件，并在实验装置连接中逐步陪您进行设置，直到您获得第一个实验结果。

最后，我们还提供各种不同规格的微流体储液罐、流量传感器、气泡检测器和气泡捕获器及其配件，确保您的实验项目不会中断。

球状微流控细胞的培养原理

球体，具有三维细胞结构，比单层培养细胞能更好地再现细胞间的相互作用，并且通常更接近地模拟体内环境[1]。球体被认为是良好的肿瘤细胞模型[2]，但也可以用作神经退行性疾病（neurodegenerative diseases）的模型[3]。

基于微孔的μSFC中的球体形成过程：（A）将细胞悬浮液引入芯片入口。由于毛细作用，细胞悬浮液迅速充满所有微通道和微孔；（B）细胞开始沉积在微通道和微孔的底部；（C）纯培养基流过芯片冲洗多余的细胞，而不干扰位于微孔底部的细胞；（D）细胞分泌物和信号传导导致在非粘附微孔底部建立细胞-细胞相互作用；（E）在培养基的灌注流下驱动球体形成[4]。

已经表明，使用微流体进行球状细胞培养是一种很好的操作工具，可以以更高的准确性、铜梁和微生理体外测试进行许多的药物测试，同时减少对动物模型的需求[5]。其他优点包括可以培养不同大小的球体、降低实验成本和能耗、连续和受控的生理剪切应力以及一次观察单个球体的可能性[6-7]。微流控技术已成功用于使用不同芯片设计的药物筛选[8-10]。

通过基于光片的荧光显微镜（LSFM）成像的T-47D肿瘤球体。Pampaloni etal[11]。

1，Astashkina, Anna, Brenda Mann, and David W. Grainger. “A critical evaluation of in vitro cell culture models for high-throughput drug screening and toxicity.” Pharmacology & therapeutics 134.1 (2012): 82-106.

2，Friedrich, Juergen, Reinhard Ebner, and Leoni A. Kunz-Schughart. “Experimental anti-tumor therapy in 3-D: spheroids–old hat or new challenge?.” International journal of radiation biology 83.11-12 (2007): 849-871.

3，Słońska, Anna, and Joanna Cymerys. “Application of three-dimensional neuronal cell cultures in the studies of mechanisms of neurodegenerative diseases.” Postepy Higieny i Medycyny Doswiadczalnej (Online) 71 (2017): 510-519.

4，Moshksayan, Khashayar, et al. “Spheroids-on-a-chip: Recent advances and design considerations in microfluidic platforms for spheroid formation and culture.” Sensors and Actuators B: Chemical 263 (2018): 151-176.

5，Petreus, T., Cadogan, E., Hughes, G. et al. Tumour-on-chip microfluidic platform for assessment of drug pharmacokinetics and treatment response. Commun Biol 4, 1001 (2021).

6，Kim, Jong Bin. “Three-dimensional tissue culture models in cancer biology.” Seminars in cancer biology. Vol. 15. No. 5. Academic Press, 2005.

7，Karina Ziółkowska; Agnieszka Stelmachowska; Radosław Kwapiszewski; Michał Chudy; Artur Dybko; Zbigniew Brzózka (2013). Long-term three-dimensional cell culture and anticancer drug activity evaluation in a microfluidic chip. , 40(1),

8，Kwapiszewska, K., et al. “A microfluidic-based platform for tumour spheroid cell culture, monitoring and drug screening.” Lab on a Chip 14.12 (2014): 2096-2104.

9，Lim, Wanyoung, and Sungsu Park. “A microfluidic spheroid culture device with a concentration gradient generator for high-throughput screening of drug efficacy.” Molecules 23.12 (2018): 3355.

10，Patra, Bishnubrata, et al. “Drug testing and flow cytometry analysis on a large number of uniform sized tumor spheroids using a microfluidic device.” Scientific reports 6.1 (2016): 1-12.

11，Pampaloni, Francesco, Nariman Ansari, and Ernst HK Stelzer. “High-resolution deep imaging of live cellular spheroids with light-sheet-based fluorescence microscopy.” Cell and tissue research 352.1 (2013): 161-177.

内皮细胞培养(Endothelial Cell Culture)

具有稳定血液动力学力的生物活性细胞单层

● 微流体内皮细胞（Endothelial Cell , EC ）培养

   完整的实验套装，开箱即可开始实验。

● 动态灌注条件

   用于介质分布的层流控制的剪切应力

● 改进的体外模型

   培养条件更接近体内细胞层条件

● 实验套装的多用途

   可用于器官培养、液滴产生、流体循环、多种液体分配、微气泡产生等实验

微流控内皮细胞培养实验套装基于高精度OB1流量控制器和膜生物芯片，包含研究人员用于建立内皮细胞培养物所需的微流体组件，这些内皮细胞培养物具有改进的EC标记蛋白表达和良好的细胞粘附性。该套装凭借微流体芯片尽可能的实现接近体内条件的体外模型的内皮细胞层培养。

微流体内皮细胞培养

基础的微流体内皮细胞培养实验套装包含一个与微流体液体分配阀MUX Distribution12相连的压力通道，其可以在芯片中膜层的两侧播种两种不同类型的细胞，从而可以创建可以用于毒性筛查的更具生理相关性的内皮细胞层。微流体液体分配阀MUX Distribution12可用于轻松的注入FITC-dextran等不同物质，并使用3/2微流体阀选择需要关注的芯片通道。灌注效率将直接与上下通道内部的流速有关。通过多个液体流量传感器MFS或BFS，可以实时测量液体流量。

微流体内皮细胞培养实验套装可以控制应变、剪切应力和压力，以逼近生理上的实际值。因此，使用该套装的实验条件比经典的孔或培养池模式的细胞培养更加重要和有效。

微流体内皮细胞培养实验套装可确保不同组件之间的兼容性，允许您可以立即的快速进行实验，并由独特的图形界面操作软件进行测试，且可用于其他不同的应用项目。

微流体内皮细胞培养实验套装包含的组件：

● OB1 MK3+流量控制器

● 微流体液体分配阀MUX Distribution12

● 微流体循环阀MUX Recirculation--液体介质循环

● 微流体低流量传感器MFS

● 微流体细胞培养芯片（具有错流膜）--膜片上部和下部流体流动

● 若干样品储液池和培养基

● 微流体3/2阀

● 微流体3/2阀的控制器WIRE

● 9孔歧管--用于气体分压，将OB1流量控制器输出的气压分配到多个样品储液池

● 微流体导管和接头

● 图形化操作软件ESI--细胞培养自动化运行

● (如有必要，原代人脐静脉内皮细胞（HUVEC）)

为什么使用微流体进行内皮细胞培养？

首先，使用微流体技术是减少反应所需的潜在珍贵稀少样品的一种方法。

其次，在微流体尺度上，可以尽可能精确地调节流体性质以模仿体内细胞生长条件。OB1流量控制器、MUX液体分配阀和3/2阀以及图形界面操作软件ESI的有机结合，可以创建非常有效且可控的实验。

ZH，创建人体器官的微流体模型比2D经典模型或动物模型更有效。与传统的技术相比，微流体系统可提供更准确的生理条件。此外，欧盟和公众都在努力减少动物模型的使用。

总之，微流体内皮细胞层允许更灵活、精确和有效的实验来评估药物毒性或病原体对内皮细胞的影响。

血管和内皮细胞微环境的示意图。体外模拟这种复杂的微环境是血管研究的主要挑战[1]。

[1] A. D. Van der Meer, A. A. Poot, M. H. G. Duits, J. Feijen, I. Vermes, “Microfluidic Technology in Vascular Research”, BioMed Research International, vol. 2009, Article ID 823148, 10 pages, 2009.

微流体内皮细胞培养原理

由于血管功能障碍是诸如糖尿病或癌症等主要疾病的重要结果，血管内皮功能障碍是体外研究内皮细胞对各种化学、生物学或物理刺激反应的大量工作[1]。器官芯片是防止药物临床失败并取代经典的2D细胞培养和动物模型测试的非常有前途的领域[2]。科研人员可以在由膜隔开的微流体通道中创建内皮细胞培养模型，以获得具有实际流量、应变、剪切应力和压力的生理相关的生物力学条件[3-4]。这种微流体系统也已用于研究血脑屏障处的内皮细胞，以建立与人类有关的疾病模型[5]。内皮细胞层的渗透性与施加在该层上的切应力的函数关系也已在由膜隔开的两个通道系统中进行了研究[6]。

1. A. D. van der Meer, A. A. Poot, M. H. G. Duits, J. Feijen, I. Vermes, “Microfluidic Technology in Vascular Research”, BioMed Research International, vol. 2009, Article ID 823148, 10 pages, 2009

2. Capulli A. K., Tian K., Mehandru N., Bukhta A., Choudhury S.F., Suchyta M., Parker K.K., Approaching the in vitro clinical trial: engineering organs on chips, Lab Chip, 2014,14, 3181-3186

3. Estrada R., Giridharan G.A., Nguyen M-D, Roussel T-J, Shakeri M, Parichehreh V., Prabhu S.D., and Sethu P., Endothelial Cell Culture Model for Replication of Physiological Profiles of Pressure, Flow, Stretch, and Shear Stress in Vitro, Anal. Chem. 2011, 83, 8, 3170–3177

4. Estrada R., Giridharan G.A., Nguyen M-D, Roussel T-J, Prabhu S.D., and Sethu P., Microfluidic endothelial cell culture model to replicate disturbed flow conditions seen in atherosclerosis susceptible regions, Biomicrofluidics, 5, 032006 (2011)

5. L. M. Griep, F. Wolbers, B. de Wagenaar, P. M. ter Braak, B. B. Weksler, I. A. Romero P. O. Couraud, I. Vermes & A. D. van der Meer, A. van den Berg, BBB ON CHIP: microfluidic platform to mechanically and biochemically modulate blood-brain barrier function, Biomedical Microdevices volume 15, 145–150 (2013)

6. Young E. W. K., Watson M. W. L., Srigunapalan S., Wheeler A. R., Simmons C. A., Technique for Real-Time Measurements of Endothelial Permeability in a Microfluidic Membrane Chip Using Laser-Induced  Fluorescence Detection, Anal. Chem. 2010, 82, 808–816

配置您的微流体内皮细胞培养套装

该套装包含的错流膜由可以采用亲水或不亲水的COP或PS（聚苯乙烯）材料制成。您可以根据具体的应用，选择两种不同的孔径：0.2μm或8μm。膜片也是支持定制的。

微流体内皮细胞培养套装内的组件是可以进行个性化定制的，比如去掉微流体液体分配阀MUX Distribution12、液体流量传感器MFS，增加科式的质量流量传感器BFS以进一步改善流量控制等等。

我们提供一系列与OB1流量控制器相兼容的储液池，从1.5mL Eppendorf管到100mL的玻璃瓶。

气泡对于细胞培养是一个问题，需要尽可能的除掉进入到芯片通道内液体中的气泡。您可以使用可高温灭菌的PEEK材质的除泡器来除去液体介质中的气泡。

利用微流控技术在微流控芯片通道内进行实时的细胞培养对很多生物学、医学等领域的工作人员来讲是一个重大的挑战和机会，通过该技术可以大规模的降低实验耗材消耗，提高实验转化效率，模拟实际生物环境下的细胞生长行为等。在科学研究和工业应用中，活细胞成像的细胞培养都具有较大的应用前途，那么现在有没有一款或一套合适的仪器来做细胞培养实验呢？答案是有的，Elveflow微流控灌注套装（Perfusion Pack）结合ALine公司的Microslides便可以完成细胞培养实验。

Elveflow微流控OB1压力控制器的详细介绍：Elveflow微流控压力泵/压力控制器OB1（四通道）简要介绍

更加详细的内容介绍，请查看如下链接：http://blog.sina.com.cn/fangdzxx

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