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如何避免微流体实验中的气泡

发布:北京燕京电子有限公司
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在微流体实验中,气泡的产生会带来诸多问题:气泡是动态的,会随着压力和温度的变化发生膨胀或收缩,因此会吸收压力变化,降低系统的响应时间,同时也会改变流阻,导致流量不稳定,此外,在细胞培养中,气泡会导致细胞死亡。

本文内容分为以下3个部分:

1.气泡是如何产生的?

2.如何避免气泡的产生?

3.如果气泡不可避免,怎么办?

 

气泡是如何产生的?

一般来讲,微流体实验中的气泡来源分为以下几个方面:

1.微流控系统非完全密封,存在漏气情况。

2.更换试剂进行进样时,可能会往系统中引入气体。

3.流体能溶解一定量的气体,随着压力或温度的变化,气体溶解度发生变化,可能会释放出气泡。

4.微流控芯片的部分结构会导致气泡产生,图1为常见的几种会产生气泡的结构:死角(图1. a)、尖角(图1. b)、宽且浅的腔室(图1. c)和两块材料间的不规则接触结构(图1. d[1]

3产生气泡的结构.jpg

如何避免气泡的产生?

避免气泡的产生,可从以下几方面入手:

1.控制外部环境:

1)压力:低压相对高压而言,会降低气体溶解度。

2)温度:实验中保持恒温,可避免气体溶解度发生变化而释放气泡。

3)时间:实验时间越短,气泡增长到影响实验结果的可能性就越小。

2.改进芯片内部设计:避免在芯片设计中出现以下结构:死角、尖角、宽且浅的腔室和两块材料间的不规则接触结构(见图1)。

3.改善系统外围设备及连接:

1)检查所有接口的密封性。

2)尽量减少连接头、连接器的使用,每多一个连接头,都会增加气泡产生的潜在风险。

 

如果气泡不可避免,怎么办?

如果在实验中,气泡还是不可避免的会产生,可采用以下办法:

1.对试剂预先进行脱泡处理。

2.用异丙醇或表面活性剂(如SBS)清洗系统管路。

3.使用一些现有的商业化产品,如法国Fluigent的去泡器(Bubble trap)或美国Corsolution的脱气器(Degasser),其原理均是采用了一种透气不透液的膜,通过施加真空的方式,实现气液分离,从而去除已产生的气泡。

2脱泡器.jpg

参考文献:

[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.


2020-04-30
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