摘要
微流控技术，是指一门使用微结构实现对微尺度流体进行精密控制与操作的技术，涉及到了机械、化工、生物医药、微加工等诸多领域，在石油化工、食品安全、药品检测和新材料生产等方面的运用也非常普遍。基于微流控技术对微尺度流体的精确操纵特点，利用微流控技术制备功能水凝胶材料得到了研究者的广泛关注，微流控技术也成为制备微尺度水凝胶材料一个强有力的手段。特别地，所制备的功能水凝胶微球和纤维在细胞与药物载体、柔性电子器件、生物组织工程等领域有着重要的应用前景。因此，本文以微流控技术为手段，设计制备功能水凝胶微球和纤维，并开发其在医学药物载体、柔性电子器件中的应用，具体研究内容如下: (1)自主设计并制备微流控芯片。提出了一种新型的方法来制备以玻璃为基底的聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片，该方法创造性地结合了3D打印技术和模塑法，确定了芯片制备过程中的工艺方案和参数，并成功搭建了微流控系统。 (2)利用微流控系统制备水凝胶微球用于药物载体。制备的水凝胶载体直径为234μm，尺寸变化系数为4.70％，制备的凝胶载体粒径均一，大小可控。进行两相溶液的研发和配制，研究了微流控芯片中液滴尺寸和产生速率的影响因素，实验结果证明了两相流速比越大，液滴尺寸越小，产生速率越大;分散相粘度越大，液滴尺寸越大。并对流动聚焦型微流控芯片中液滴生成过程进行了理论分析。以罗丹明B和盐酸万古霉素为药物，进行了药物的封装和释放实验。实验结果说明了本文制备的凝胶载体对水溶性药物具有很好的封装效果，并且其在PBS溶液中能够持续释放药物12小时，其释放率为80％。 (3)提出了一种利用微管道来制备水凝胶纤维的方法，为利用微流控芯片制备纤维奠定理论基础和实验前提。制备的纤维不仅具有良好的导电(电导率0.75S/m)、光导、抗冻(＜-40℃)、质量保持(90％)等多种性能，而且对多种材料表现出良好的粘结性能。基于水凝胶纤维良好的导电和拉伸性，对纤维施加不同形式的应变，观察纤维的电阻变化。纤维应变.电阻性能实验证明，该水凝胶纤维的电阻随应变的增加而增加，并且可以测试到0.5％的微小应变。最后制备了一种二维水凝胶纤维网，该纤维表现出良好的生物粘结性，能够捕获蚂蚁使其无法逃脱，并且该纤维网对微小物体具有一定的感知能力。
NETL