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去除微流体中气泡技巧和窍门

介绍微流体中的气泡

微流体气泡

气泡是微流体中最常见的问题之一。由于管道和通道的微米级尺寸,气泡可能非常难以去除,对您的实验非常不利。这篇综述将详细介绍气泡产生的原因,产生的问题,并提供大量的解决方案,从微流控装置中去除气泡。

微流体装置内气泡的起源

微流控设备中气泡的来源

微流体通道内的气泡可以有多个不同的来源。识别是什么导致你的微流控芯片充满气泡是消除它们的第一步。

实验开始:当设置流量控制器设备时,可能需要一段时间才能使微流控装置完全充满水。在此期间,大量空气可以流入您的设置。根据您的设置和芯片配置,在设备完全充满水之后,剩余气泡可能存在

流体开关:在实验过程中更换注射液体时,会出现相同的现象。如果更换液器内的液体,则可能需要一些时间来消除引入微流体装置的空气量。

多孔材料:多孔材料(如PDMS)可以在微流控芯片内部诱导气泡,特别是在长期实验中。

泄漏问题:如果一个或多个配件泄漏,则在微流控实验期间可能会出现气泡。

溶解气体:在实验过程中使用的液体中含有气体形式的气体会导致气泡形成。特别是在实验期间加热液体的情况。

 

流动不稳定性:气泡的存在,在流体装置中移动或扩张/收缩可能导致重要的流量不稳定。

流动不稳定性

符合性增加:当气泡被困在流体装置的某处时,达到压力平衡所需的时间可能会增加。事实上,当施加压力变化时,气泡会通过扩张或收缩来吸收一些压力开关。当需要良好的流体反应性时,这种效应可能是特别有害的。

电阻率增加:捕集在微流体通道内的气泡将通过减小通道的直径而作为额外的流体阻力。这可能会导致重要问题,特别是在使用固定流量的注射时。微流体芯片内部的压力将显着增加。

细胞培养损伤:气泡呈现界面张力,可以对细胞施加压力,甚至导致细胞死亡。

细胞培养损伤

界面处的聚集:气泡和液体之间的界面是可能聚集粒子或蛋白质的区域,从而导致实验中的伪影。

破坏壁功能化:当通过微流体通道时,气泡会损害之前的化学嫁接。

故障排除:如何去除微流体中的气泡

没有可以保证无泡实验的通用解决方案。可以使用气泡检测器来监测气泡表面。这里列出了一些提示,可以大大改善您的实验。它们分为两类:预防措施和纠正措施。

预防措施

微流控芯片设计:防止气泡形成始于芯片设计。避免例如锐角的芯片设计会降低微流体通道内气泡附着的风险。

配件:避免气泡的首要措施之一是确保没有配件泄漏。

液体除气如果可能,在实验前对液体进行脱气可以帮助减少气泡的形成,特别是在实验过程中加热液体时。

注射回路:使用注射回路可以帮助您在添加新液体时克服气泡进入系统的问题。当使用注射环时,毛细管中充满要注射的样品,并且一些液体(如缓冲液)推动样品。可以使用传统的HPLC注射回路或  阀门矩阵  来执行此操作。

纠正措施

压力增加:增加流体路径内的压力可帮助从管道和通道壁上分离气泡。这种解决方案并不总是合适的,特别是在处理细胞或脆弱的微流控芯片时。

压力脉冲:施加压力脉冲是分离气泡的好方法。使用压力控制器时,应用方形压力信号通常效果很好

压力脉冲

气泡溶解:对于非常难以分离的气泡,另一种解决方案是溶解它们。通过在微流控芯片的每个入口处施加压力一定的时间,气泡可以被迫溶解到液体中。

 表面活性剂:为了帮助分离气泡,可以通过流路冲洗含软表面活性剂(如SBS)的缓冲液。

脱泡/脱气系统:可以在微流体装置中使用  气泡捕集器用于微流体组件,以去除微流体芯片内部产生的气泡。科学文献中也有一些气泡捕集装置的例子,它们可以微加工并加入到流体装置中。