乳液及其形成技术的制作方法

专利名称：乳液及其形成技术的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及乳液和乳液的制备，包括多重乳液和用于制备多重乳液的微 流体系统，以及使用它们的技术。
背景技术：
乳液是当第一种流体分散于通常与第一种流体不混溶或基本不混溶的第二种流 体中时存在的流体状态。普通乳液的实例是水包油或油包水乳液。多重乳液是由两种 以上流体形成的乳液，或者两种或更多种流体以比典型的双流体乳液更复杂的方式排列 的乳液。例如，多重乳液可为油包水包油(“o/w/o”)，或者水包油包水(“w/o/ W”)。多重乳液特别受关注是因为它们在诸如药物递送、油漆和涂料、食品饮料、化工 分离以及保健与美容的领域中的当前和潜在的应用。通常，一个液滴在另一个液滴内的多重乳液是用两级乳化技术制备的，如在混 合过程中施加剪切力以减小在乳化过程中形成的液滴的尺寸。也有使用其他方法如采 用如多孔玻璃膜的膜乳化技术来制备水包油包水乳液。微流体技术也已用来制备液滴 中的液滴，其采用包括两个或更多个步骤的过程。例如，参见Link等人在2004年4月 9 日提交的题目为 “Formation and Control of Fluidic Species” 的国际专利申请 No.PCT/ US2004/010903,即在 2004 年 10 月 28 日公开的 WO 2004/091763 ；或者 Stone 等人 在 2003 年6 月 30 日提交的题为 “Method and Apparatus for Fluid Dispersion” 的国际 申请专利NO.PCT/US03/20542，即在2004年1月8日公开的W02004/002627，二者 均通过引用并入本文。同时参见Anna等人的“FormationofDispersionsusing ‘Flow Focusing，in Microchannels” Appl.Phys丄ett.，82: 364(2003)， 禾Π Okushima 等人 的“ControlledProduction of Monodispersed Emulsions by Two-Step DropletBreakup in Microfluidic Devices ” Langmuir 20 9905-9908 (2004)。在这些实例的一些中，微流 体装置中的T型节点用于先在油相中形成含水液滴，其接着被带到下游另一个T-节点 处，在此含在油相中的含水液滴被引入另一个含水相。在另一种技术中，共轴喷射头可 用于产生包覆液滴，但是这些包覆液滴必须再乳化到连续相中以形成多重乳液。参见 Loscertales 等人的"Micro/Nano Encapsulation viaElectrified Coaxial Liquid Jets” Science 295 1695(2002) 多重乳液以及可由其制成的产品可用于生产各种各样用于如食品、涂料、化妆 品、化学工业或制药业中的产品。提供一致的液滴尺寸、一致的液滴数、一致的包覆厚 度和/或改进的控制的多重乳液的制备方法将使得这些产品的商业实现更加可行。

发明内容
本发明一般地涉及乳液和乳液的制备，包括多重乳液和产生多重乳液的微流体 系统，以及使用它们的技术。在某些情况下，本发明的主题涉及相关产品，特定问题的 替代方案，和/或一个或多个体系和/或制品的多种不同用途。一方面，本发明涉及制品。在第一套实施方案中，制品包括多个外部流体液 滴，其中基本上所有外部流体液滴各自包含两个或更多个第一流体液滴，所述第一流体 液滴又各自包含一个或多个第二流体液滴。在某些情况下，多个第一流体液滴中的每一 个中包含基本上相同数目的第二流体液滴。在另一套实施方案中，制品包括多个外部流 体液滴。在一些情况下，基本上所有外部流体液滴包含一个或多个第一流体液滴，所述 第一流体液滴各自包含两个或更多个第二流体液滴。在又一套实施方案中，制品包括多个外部流体液滴，其中基本上所有外部流体 液滴包含一个或多个第一流体液滴。在一个实施方案中，所述一个或多个第一流体液滴 各自包含一个或多个第二流体液滴，这样，外部流体液滴各自包含多于一个第一流体液 滴和/或多于一个第二流体液滴。根据再一个实施方案，制品包括多个流体液滴。在一些情况下，基本上所有流 体液滴内都包含多于一个的流体液滴嵌套级，其中嵌套级定义为各自包含在周围流体液 滴中的一个或多个流体液滴。在一个实施方案中，在至少一个嵌套级中，存在定义为各 自包含在周围流体液滴中的多于一个的流体液滴的嵌套级。另一方面，本发明涉及形成液滴的装置。根据一套实施方案，装置包括第一导 管、包括端部的第二导管和包括端部的第三导管，其中第二导管的端部界定出开向第一 导管的出口，第三导管的端部界定出开向第二导管的出口。某些情况下，第三导管的出 口不包含在第一导管中。在一个实施方案中，第一导管构造和排列成使得流体在包含在 第一导管中的第二导管的至少部分周围流动，并且第二导管构造和排列成使得流体在包 含在第二导管中的第三导管的至少部分周围流动。在一套实施方案中，装置包括具有第一部分和第二部分的第一导管、包括界定 出口的端部的第二导管，以及包括界定进口的端部的第三导管。某些情况下，第二导管 的至少部分设置在第一和第三导管中，第二导管通过第一导管的第一部分和第三导管的 出口，但是不通过第一导管的第二部分。在一个实施方案中，第三导管的至少部分设 置在第一导管中，并且第三导管通过第一导管的第二部分但是不通过第一导管的第一部 分。在某些情况下，第一、第二和第三导管中的至少一个具有小于Imm的平均直径。在另一套实施方案中，装置包括具有第一部分和第二部分的第一导管、通过第 一导管的第一部分但不通过第二部分的第二导管，以及通过第一导管的第二部分但不通 过第一部分的第三导管。某些情况下，第二导管包括界定出开向第三导管的出口的端 部，在某些实施方案中，第一、第二和第三导管中的至少一个具有小于Imm的平均直 径。再一方面，本发明是包装物质的方法。在一套实施方案中，该方法包括使 物质悬浮在第一流体中，使第一流体以被第二流体流包围的流流动，其中第二流体基本 上与第一流体不混溶，引入包围第二流体流的第三流体流，并且形成第一流体的多重液
8滴，其各自包含在第二流体液滴中，其中所述液滴包含至少一种物质。根据另一套实施 方案，该方法包括提供多个各自包含多个内部流体液滴的外部流体液滴，并且使至少 某些外部流体液滴释放内部流体液滴。一方面，本发明涉及形成液滴的方法。根据一套实施方案，该方法包括使第 一流体在第一导管中流动；使第二流体在第二导管中流动，并将第二流体从第二导管的 界定出口的端部排放到第一导管中的第一流体中；在第一流体中的第二流体液滴在第一 限制区域内形成的条件下，将被第一流体包围的第二流体推动到该限制区域；将第一流 体携带的第二流体液滴从第一限制区域释放到具有大于第一限制区域尺寸的区域中，从 而形成乳液；使第三流体在第三导管中流动；并将乳液从第一导管的界定出口的端部排 放到第三导管中的第三流体中；在乳液在第二限制区域内的第三流体中形成液滴的条件 下，将被第三流体包围的乳液推动到第二限制区域；以及将第三流体携带的乳液液滴从 第二限制区域释放到具有大于第二限制区域尺寸的区域中，从而形成多重乳液。另一方面，本发明涉及一个或多个本文中描述的实施方案如多重乳液的制备方 法。另一方面，本发明涉及使用一个或多个本文中描述的实施方案如多重乳液的方法。结合附图考虑，从以下本发明各种非限制性实施方案的详述中本发明的其他优 点和新特征将变得明显。当本说明书与通过引用并入的文件包含冲突和/或不一致的公 开内容时，则以本说明书为准。如果通过引用并入的两篇以上的文件相互之间包括冲突 和/或不一致的公开内容，则以有效日期在后的文件为准。


本发明的非限制性实施方案将以实施例的形式结合附图进行说明，所述附图为 示意性的，不拟按比例绘制。在图中，通常用单一数字表示所示的每个相同或几乎相同 的组成部件。为清楚起见，如果不是为本领域技术人员理解本发明所必须的说明，则并 不标识每幅图中的每个组成部件，也不示出本发明的每个实施方案的每个组成部件。在 图中图1是根据本发明的一个实施方案用于制备多重乳液的微流体装置的示意性说 明；图2A-2C示出了根据本发明另一个实施方案的用于制备多重乳液的另一个微流 体装置；图3A-3B示出了利用本发明多个实施方案制备的多个多重乳液；图4A-4C示出了表示按照本发明的一个实施方案控制液滴形成和嵌套的数据；图5A-5J示出了根据本发明另一个实施方案的用于制备多重乳液的又一个微流 体装置，以及由这种装置形成的液滴；图6A-6E示出了根据本发明另一个实施方案的用于制备多重乳液的又一个微流 体装置；图7示出了根据本发明一个实施方案的用于制备乳液的微流体装置；图8A-8B示出了根据本发明另一个实施方案的用于制备乳液的微流体装置；图9是由本发明一个实施方案制备的乳液的显微照相；图10是由本发明另一个实施方案制备的乳液的显微照相；
图11是表示本发明另一个实施方案中制备的乳液的布朗运动的绘图；和图12包括(a)根据本发明的一个实施方案的乳液的显微照相，和(b)根据本发 明另一个实施方案的乳液的尺寸分布图。
具体实施例方式本发明一般地涉及乳液，如多重乳液，和制备乳液的方法和装置，以及使用它 们的技术。多重乳液通常描述其中包含一个或多个较小液滴的较大液滴，某些情况下， 较小液滴中可包含甚至更小的液滴，依此类推。包括多重乳液在内的乳液在某些实施方 案中可以以一般精确的重复性来形成，并可调节成在单个外部液滴中以任何希望的嵌套 排列包括任何数目的内部液滴。另外，在本发明的一些方面，一个或多个液滴可受控地 从周围的液滴中释放出来。可以证明乳液包括多重乳液在其中有用的领域包括例如食品、饮料、保健和美 容、油漆和涂料、化学分离，以及药物和药物递送。例如，如下详述，精确量的药物、 药品或其他试剂可以通过设计为在特定条件下释放其内容物的外壳封装。在一些情况 下，细胞可以包含在液滴里，细胞可以被储存和/或递送。其他可以被储存和/或递送 的物质包括例如生化物质，例如核酸如siRNA、RNAi和DNA、蛋白质、肽或酶。可以 引入本发明乳液内的其它物质包括但不限于纳米颗粒、量子点、香料、蛋白质、指示 剂、染料、荧光物质、化学品等。在某些情况下，乳液也可用作反应器，例如用于控制 化学反应或用于体外转录和翻译，例如用于定向进化技术。在一些实施方案中，使用本文中所描述的方法和装置，可以产生一致尺寸和/ 或数量的液滴，和/或可以产生的外部液滴对内部液滴、内部液滴对其他内部液滴的尺 寸和/或数目的比率或其他类似比率一致。例如，某些情况下，可预计尺寸的液滴可 用于提供特定量的药物。另外，化合物或药物的组合可以用乳液液滴储存、传递或递 送。例如，疏水和亲水物质可以用单个多重乳液液滴递送，因为该液滴包括亲水和疏水 部分。根据本发明的某些实施方案，可以一致地控制这些部分各自的量和浓度，从而可 在多重乳液液滴中提供可预测且一致比率的两种或更多种物质。本发明的多个方面一般地涉及多重乳液，其包括其中包含一个或多个较小液滴 的较大液滴，某些情况下，较小液滴中可包含甚至更小的液滴，依此类推。某些情况 下，多重乳液被液体包围(如悬浮)。依据特定的应用，任何这些液滴可以具有大致相 同的形状和/或尺寸(即“单分散”)，或者具有不同形状和/或尺寸。如文中所用， 术语“流体”通常是指趋于流动并适应其容器轮廓的物质，即液体、气体、粘弹性流体 等。通常，流体是无法耐受静态剪切应力的材料，并且当施加剪切应力时，流体经历持 续和永久的变形。流体可以具有允许流动的任何合适的粘度。如果存在两种或更多种的 流体，则每种流体可以独立地由本领域技术人员通过考虑流体之间的关系从基本上任何 流体(液体、气体等)中选择。某些情况下，液滴可以包含在载体流体如液体中。但是 应当指出，本发明并非仅限于多重乳液。在一些实施方案中，也可以制备单乳液。文中所用的“液滴”是被第二流体包围的第一流体的独立部分。要注意液滴不 必一定是球形，而是例如可以根据外部环境设定为其它形状。在一个实施方案中，液滴 具有基本上等于垂直于液滴所在的流体流的通道的最大尺寸的最小截面尺寸。
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在某些情况下，液滴可包含在载体流体中，如流体流内。在一套实施方案中， 如下详述，用微流体系统产生流体流。某些情况下，液滴将具有均勻的直径分布，即液 滴具有的直径分布使得不超过约10%、约5%、约3%、约1%、约0.03%或者约0.01% 的液滴具有的平均直径大于液滴的平均直径的约10%、约5%、约3%、约1%、约 0.03%或者约0.01%。产生这种均勻直径分布的技术在Link等人于2004年4月9日提交 并在 2004 年 10 月 28 日公开为 W02004/091763 的题为 “Formation and Control ofFluidic Species”的国际专利申请No.PCT/US2004/010903 (通过引用并入此文)中以及在下述其 他文献中也有公开。流体液滴(多重乳液的情况下在任何嵌套级中)可各自具有基本上相同的形状 和/或尺寸。通常，单分散液滴具有基本上相同的尺寸。流体液滴的形状和/或尺寸可 例如通过测量液滴的平均直径或者其他特征尺寸来测定。多个或一系列液滴的“平均直 径”是每个液滴的平均直径的算数平均值。本领域技术人员能够测定多个或一系列液滴 的平均直径(或其他特征尺寸)，例如使用激光散射、显微镜检测或其他已知技术。对于 非球形液滴，单个液滴的平均直径是与非球形液滴具有相同体积的理想球形的直径。某 些情况下，一个液滴(和/或多个或一系列液滴)的平均直径可以为例如小于约1毫米、 小于约500微米、小于约200微米、小于约100微米、小于约75微米、小于约50微米、 小于约25微米、小于约10微米或者小于约5微米。在某些情况下，平均直径也可以为 至少约1微米、至少约2微米、至少约3微米、至少约5微米、至少约10微米、至少约 15微米或者至少约20微米。文中所用术语“测定” 一般是指物质的分析和测量，如定量的或定性的，和/ 或检测物质的存在与否。“测定”也可以指分析和测量两种或更多种物质之间的相互作 用，如定量地或定性地，或检测这种相互作用的存在与否。合适技术的实例包括但不限 于光谱法如红外、吸收、荧光、紫外/可见光，FTIR( “傅立叶变换红外光谱”)或 者拉曼；重量分析技术；椭圆光度法；压电测量；免疫测定；电化学测量；光学测量 如光密度测量；圆二色谱；光散射测量，如准弹性光散射(quasielectric light scattering)； 旋光测定法；折射仪；或浊度测量。本发明的一个方面一般地涉及多重乳液，其包括其中包含一个或多个较小液滴 的较大流体液滴，某些情况下，较小液滴中可包含甚至更小的液滴，依此类推。如下详 述，在本发明的一些实施方案中，可以产生任何数目的嵌套流体，因此另外的第三、第 四、第五、第六等流体可以加入以在液滴中产生逐渐复杂的液滴。例如，一个外部流体 液滴可包含一个、两个、三个、四个或更多个第一流体液滴(即由第一流体组成)，其中 的一些或全部可以包含一个、两个、三个、四个或更多个第二流体液滴(即由第二流体 组成)。在本发明的某些实施方案中，这些流体中的一些可以相同(例如，第二流体可 具有与外部流体相同的组成)。可以存在任何数目的嵌套。例如，第二流体液滴可包含 一个、两个、三个、四个或更多个第三流体液滴；可选地，第三流体液滴可包含一个、 两个、三个、四个或更多个第四流体液滴，依此类推。在每一个嵌套级(定义为各自包 含在周围流体液滴内的一个或多个流体液滴)中，可以存在任何数目的流体液滴，例如 对于任何给出的嵌套级，一个、两个、三个、四个或更多个流体液滴可包含在周围的流体液滴中。另外，每个嵌套级的液滴数目可以与其他嵌套级的液液滴数目相互独立地控 制。在某些情况下，任何这些液滴可以包含一种或多种物质(如分子、细胞、颗粒等)， 如下所述。例如，物质可以包含于液滴嵌套的最内部液滴内。某些情况下，对于给出的嵌套级，这一级的每个流体液滴中可包含基本上相同 数目的内部流体液滴；例如，基本上所有的外部流体液滴可包含基本上相同数目的第 一流体液滴，和/或基本上所有的第一流体液滴中可包含基本上相同数目的第二流体液 滴，依此类推。应该理解，即使液滴看起来基本相同或其中包含基本上相同数目的液 滴，但不是所有的液滴都必须完全相同。某些情况下，包含在周围液滴中的液滴的数目 和/或尺寸可以有较小的变化。因此，某些情况下，至少约75%、至少约80%、至少 约85%、至少约90%、至少约92%、至少约94%、至少约95%、至少约96%、至少 约97%、至少约98%或者至少约99%的多个外部液滴内可各自包含相同数目的第一流体 液滴，和/或相同数目的第二流体液滴，以此类推。类似地，在一些实施方案中，至少 约75%、至少约80%、至少约85%、至少约90%、至少约92%、至少约94%、至少约 95%,至少约96%、至少约97%、至少约98%或者至少约99%的多个第一液滴中可各自 包含相同数目的第二流体液滴，以此类推。但是，在一些实施方案中，多个外部液滴的每个中可以不必都包含基本相同数 目的内部流体液滴，而是所述多个外部液滴的每一个中都包含两个或更多个第一流体液 滴，所述第一流体液滴中的一些或所有可包含第二流体液滴(可选地，第三流体液滴嵌 套在第二流体液滴内)，以此类推。例如，多个外部流体液滴中的至少约75%、至少 约80%、至少约85%、至少约90%、至少约92%、至少约94%、至少约95%、至少约 96%,至少约97%、至少约98%或者至少约99%可各自包含两个以上的第一流体液滴， 和/或一个或多个第二流体液滴，以此类推。作为非限制性实例，在一套实施方案中，可产生三重乳液，即该乳液包含载体 流体，载体流体包含含外部流体的液滴，该液滴中的一些中可包含一个或多个内部流体 液滴。图3示出了其中包含不同数目的流体液滴的多种三重乳液的显微照片。某些情况 下，载体流体和内部流体可以相同。三重乳液中的流体往往由于疏水性的差异而具有不 同的混溶性。例如，载体流体可以是水溶性的(即可混溶于水)，外部流体是油溶性的 (或不混溶于水)，和内部流体是水溶性的。这种排列通常称作w/o/w多重乳液(“水 /油/水”)。另一种多重乳液可包括油溶性(或不混溶于水)的载体流体，水溶性的外 部流体，和油溶性的内部流体。这种类型的多重乳液常称为o/w/o多重乳液(“油/水 /油”)。应注意，以上术语“油”如本领域已知的仅指通常更加疏水和不混溶于水的 流体。因此，在一些实施方案中所述油可以是烃，而在其他实施方案中所述油可以包括 其他疏水流体。更具体地，如文中所用，在产生乳液的温度和条件下当一种流体不溶于另一种 流体中的水平达到至少10重量％，则这两种流体相互之间为不混溶或不互溶。例如， 两种流体可选择为在形成流体液滴的时间段内为不混溶的。在一些实施方案中，载体流 体和内部流体是相容或可混溶的，而外部流体与载体流体和内部流体中的一种或二者不 相容或不混溶。但是，在其他实施方案中，所有三种流体可以相互不混溶，而在某些情 况下，所有流体不必都是水溶性的。在另一些实施方案中，如前所述，可加入另外的第四、第五、第六等流体以在液滴中产生逐渐复杂的液滴；例如，外部液滴可包围第一流 体，而第一流体包围第二流体，第二流体又可包围第三流体，第三流体又可包围第四流 体，以此类推。另外，流体液滴的每个嵌套层的物理特性可各自独立地控制，例如通过 控制每个嵌套级的组成来控制。 多重乳液液滴中的流体可以相同或不同。流体可以选择成使得内部液滴相对于 其周围环境保持分散。作为非限制性实例，可以产生的流体液滴是具有外部液滴，所述 外部液滴包含一个或多个第一流体液滴，所述第一流体液滴中的一些或全部可包含一个 或多个第二流体液滴。某些情况下，外部流体和第二流体可以相同或基本相同；但是在 其他情况下，外部流体、第一流体和第二流体可选择为基本上互相不混溶。一个非限制 性的包括三种基本上互相不混溶流体的体系实例为硅油、矿物油和水溶液(即水或者包 含一种或多种溶于其中和/或悬浮于其中的物质的水，例如盐溶液、盐水溶液、含颗粒 或细胞的水的悬浮液等)。另一体系实例是硅油、氟化烃油和水溶液。再一个体系实例 是烃油(如正十六烷)、氟化烃油和水溶液。合适的氟化烃油的非限制性实例包括十八氟 十氢化萘或1_(1，2，2，3，3，4，4，5，5，6，6_ i氟环己基)乙醇
权利要求
1.一种制品，包括多个外部流体液滴，基本上所有的所述外部流体液滴各自包含两个或更多个第一流 体液滴，所述第一流体液滴各自包含一个或多个第二流体液滴，其中所述多个第一流体 液滴中的每一个内包含基本上相同数目的第二流体液滴。
2.权利要求1的制品，其中所述外部流体和第一流体基本上不混溶。
3.权利要求1的制品，其中所述第一流体和第二流体基本上不混溶。
4.权利要求1的制品，其中所述外部流体和第三流体是基本上混溶的。
5.权利要求1的制品，其中基本上所有的所述外部流体液滴各自包含三个或更多个第 一流体液滴。
6.权利要求1的制品，其中基本上所有的所述第一流体液滴各自包含两个或更多个第二流体液滴。
7.权利要求1的制品，其中基本上所有的所述第一流体液滴各自包含三个或更多个第二流体液滴。
8.权利要求1的制品，其中所述外部流体液滴的至少约90%各自包含两个或更多个第一流体液滴。
9.权利要求1的制品，其中所述外部流体液滴的至少约90%内部各自包含相同数目 的第一流体液滴。
10.权利要求1的制品，其中所述多个第一流体液滴的至少约90%内部各自包含相同 数目的第二流体液滴。
11.权利要求1的制品，其中所述多个外部流体液滴具有不超过约Irnm的平均直径。
12.权利要求1的制品，其中所述外部流体的粘度基本上等于所述第一流体的粘度。
13.权利要求1的制品，其中所述外部流体的粘度基本上不同于所述第一流体的粘度。
14.权利要求1的制品，其中所述第一流体的粘度基本上等于所述第二流体的粘度。
15.权利要求1的制品，其中所述第一流体的粘度基本上不同于所述第二流体的粘度。
16.权利要求1的制品，其中所述第二流体液滴的至少一些内包含物质。
17.权利要求16的制品，其中所述物质选自细胞、药物、核酸、蛋白质、香料、纳米颗粒或量子点。
18.权利要求16的制品，其中所述第二流体液滴的至少约90%各自包含所述物质。
19.权利要求1的制品，其中基本上所有的所述外部流体液滴基本不混溶于水。
20.权利要求1的制品，其中基本上所有的所述外部流体液滴基本上混溶于水。
21.权利要求1的制品，其中基本上所有的所述第一流体液滴基本上不混溶于水。
22.权利要求1的制品，其中基本上所有的所述第一流体液滴基本上混溶于水。
23.权利要求1的制品，其中基本上所有的所述第二流体液滴基本上不混溶于水。
24.权利要求1的制品，其中基本上所有的所述第二流体液滴基本上混溶于水。
25.—种制品，包括多个外部流体液滴，基本上所有的所述外部流体液滴包含一个或多个第一流体液 滴，所述第一流体液滴各自包含两个或更多个第二流体液滴。
26.权利要求25的制品，其中所述外部流体液滴的至少约90%各自包含两个或更多 个第一流体液滴。
27.权利要求25的制品，其中所述多个外部流体液滴的至少约90%内部各自包含相 同数目的第一流体液滴。
28.权利要求25的制品，其中所述多个第一流体液滴的至少约90%内部各自包含相 同数目的第二流体液滴。
29.权利要求25的制品，其中所述多个外部流体液滴具有不超过约Imm的平均直径。
30.权利要求25的制品，其中所述第二流体液滴的至少一些内包含物质。
31.权利要求30的制品，其中所述物质选自细胞、药物、核酸、蛋白质、香料、纳米 颗粒或量子点。
32.—种制品，包括多个外部流体液滴，基本上所有的所述外部流体液滴包含一个或多个第一流体液 滴，所述一个或多个第一流体液滴各自包含一个或多个第二流体液滴，这样所述外部流 体液滴各自包含多于一个的第一流体液滴和/或多于一个的第二流体液滴。
33.权利要求32的制品，其中所述外部流体液滴各自包含多于一个的第一流体液滴和 多于一个的第二流体液滴。
34.权利要求32的制品，其中所述外部流体液滴的至少约90%各自包含一个或多个 第一流体液滴。
35.权利要求32的制品，其中所述多个外部流体液滴的至少约90%内部各自包含相 同数目的第一流体液滴。
36.权利要求32的制品，其中所述多个第一流体液滴的至少约90%内部各自包含相 同数目的第二流体液滴。
37.权利要求32的制品，其中所述多个外部流体液滴具有不超过约Imm的平均直径。
38.权利要求32的制品，其中所述第二流体液滴的至少一些内包含物质。
39.权利要求38的制品，其中所述物质选自细胞、药物、核酸、蛋白质、香料、纳米 颗粒或量子点。
40.—种制品，包括多个流体液滴，基本上所有的所述流体液滴内包含多于一个的流体液滴嵌套级，其 中嵌套级定义为被各自包含在周围流体液滴内的一个或多个流体液滴，其中在至少一个 嵌套级中，存在定义为被各自包含在周围流体液滴内的多于一个流体液滴的嵌套级。
41.一种包装物质的方法，包括 使物质悬浮在第一流体中；使第一流体以被第二流体流包围的流流动，所述第二流体与第一流体基本上不混溶；引入包围第二流体流的第三流体流；并且形成所述第一流体的多个液滴，其各自包含在第二流体液滴内，其中所述液滴包含 至少一种物质。
42.权利要求41的方法，其中所述物质选自细胞、药物、核酸、蛋白质、香料、纳米 颗粒和量子点。
43.权利要求41的方法，还包括使包围第一流体液滴的第二流体的部分固化。
44.权利要求41的方法，其中所述物质是细胞。
45.权利要求44的方法，其中所述第一流体液滴的超过50%包含一个细胞。
46.权利要求44的方法，其中所述第一流体液滴的超过90%包含一个细胞。
47.权利要求44的方法，其中所形成的第一流体液滴的超过50%包含相同数目的细胞。
48.权利要求41的方法，包括使所述第一流体液滴的至少部分固化。
49.一种方法，包括提供多个各自包含多个内部流体液滴的外部流体液滴；和 使至少一些所述外部流体液滴释放所述内部流体液滴。
50.权利要求49的方法，其中所述使外部流体液滴释放内部流体液滴的步骤包括对外 部流体液滴施加热，以至少足以使外部流体液滴释放内部流体液滴。
51.权利要求50的方法，包括加热所述外部流体液滴以升温至少约20°C。
52.权利要求49的方法，其中所述外部流体和所述内部流体基本不混溶。
53.权利要求49的方法，其中基本上所有的所述外部流体液滴各自包含三个或更多个 内部流体液滴。
54.权利要求49的方法，其中所述外部流体液滴的至少约90%各自包含三个或更多 个内部流体液滴。
55.权利要求49的方法，其中所述多个外部流体液滴具有不超过约Imm的平均直径。
56.权利要求49的方法，其中所述外部流体的粘度基本上等于所述内部流体的粘度。
57.权利要求49的方法，其中所述外部流体的粘度基本上不同于所述内部流体的粘度。
58.权利要求49的方法，其中所述内部流体液滴的至少一些内包含物质。
59.权利要求58的方法，其中所述物质选自细胞、药物、核酸、蛋白质、香料、纳米 颗粒或量子点。
60.权利要求58的方法，其中所述第二流体液滴的至少约90%各自包含所述物质。
61.权利要求49的方法，其中基本上所有的所述外部流体液滴基本上不混溶于水。
62.权利要求49的方法，其中基本上所有的所述外部流体液滴基本上混溶于水。
63.权利要求49的方法，其中基本上所有的所述第一流体液滴基本上不混溶于水。
64.权利要求49的方法，其中基本上所有的所述第一流体液滴基本上混溶于水。
65.—种用于形成液滴的装置，所述装置包括 第一导管；包括端部的第二导管，所述端部界定出开向第一导管的出口，所述第二导管包括具 有第一平均截面直径的第一区域，和具有不同于第一平均截面直径的第二平均截面直径 的第二区域；包括端部的第三导管，所述端部界定出开向所述第二导管的出口，其中所述第三导管的出口不包括在所述第一导管内，其中第一导管构造和排列成使得流体在包含在第一导管内的第二导管的至少部分周 围流动，并且第二导管构造和排列成使得流体在包含在第二导管内的第三导管的至少部 分周围流动，以及其中第一导管、第二导管或第三导管的至少一个具有小于Imm的平均直径。
66.权利要求65的装置，其中所述第二导管包括具有基本上多边形截面的第一区域， 和具有基本上圆形截面的第二区域。
67.权利要求65的装置，其中所述第二导管的第一平均截面直径大于所述第二平均截 面直径，并且所述第二导管的第一平均截面直径基本上等于所述第一导管的平均截面直 径。
68.权利要求65的装置，其中所述第二导管和第三导管设置在所述第一导管的不同部分。
69.权利要求65的装置，还包括具有端部的第四导管，所述端部界定出口，所述第四 导管设置在第三导管中，其中所述第四导管的出口不包括在第二导管内。
70.权利要求65的装置，其中第三导管包括具有第一平均截面直径的第一区域，和具 有不同于第一平均截面直径的第二平均截面直径的第二区域；
71.权利要求65的装置，其中所述的三个导管中的每个轴向对准。
72.—种用于形成液滴的方法，包括 使第一流体在第一导管中流动；使第二流体在第二导管中流动，并将第二流体从所述第二导管的端部排放到所述第 一导管中的第一流体中，所述端部界定出口；在其中第一流体中的第二流体液滴在第一限制区域内形成的条件下，将被第一流体 包围的第二流体推动到第一限制区域；将第一流体中携带的第二流体液滴从第一限制区域释放到具有大于第一限制区域的 尺寸的区域中，从而形成乳液； 使第三流体在第三导管中流动；将乳液从第一导管的端部排放到第三导管中的第三流体中，所述端部界定出口 ； 在其中乳液在第二限制区域内的第三流体中形成液滴的条件下，将被第三流体包围 的乳液推动到第二限制区域；以及将第三流体中携带的乳液液滴从第二限制区域释放到具有大于第二限制区域的尺寸 的区域中，从而形成多重乳液。
73.—种用于形成液滴的装置，所述装置包括 包括第一部分和第二部分的第一导管； 包括界定出口的端部的第二导管；以及 包括界定进口的端部的第三导管，其中第二导管的至少部分设置在所述第一导管和第三导管中，第二导管通过所述第 一导管的第一部分和所述第三导管的出口，但不通过所述第一导管的第二部分，其中第三导管的至少部分设置在第一导管中，所述第三导管通过所述第一导管的第 二部分但不通过所述第一导管的第一部分；和其中第一导管、第二导管或第三导管的至少一个具有小于Imm的平均直径。
74.权利要求73的装置，其中所述第二导管的至少部分是锥形的。
75.权利要求73的装置，其中所述第一导管只允许流体经所述第二导管通过其第一部分。
76.权利要求73的装置，其中流体在第二导管内沿第一方向和在第二导管外的第一导 管中沿相反方向流过所述第一导管的第一部分。
77.—种用于形成液滴的装置，所述装置包括 具有第一部分和第二部分的第一导管；第二导管，其通过第一导管的第一部分但不通过第二部分；和 第三导管，其通过第一导管的第二部分但不通过第一部分，其中所述第二导管包括界定出开向第三导管的出口的端部，以及其中所述第一导 管、第二导管和第三导管中的至少一个具有小于Imm的平均直径。
78.权利要求77的装置，其中所述第二导管的至少部分是锥形的。
79.权利要求77的装置，其中所述第一导管只允许流体经第二导管流过其第一部分。
80.权利要求77的装置，其中流体在第二导管内沿第一方向和在第二导管外的第一导 管中沿相反方向流过所述第一导管的第一部分。
全文摘要
本发明一般地涉及乳液如多重乳液和制备乳液的方法和装置，以及使用它们的技术。多重乳液通常描述其中包含一个或多个较小液滴的较大液滴，一些情况下，所述较小液滴可包含更小液滴，依此类推。在一些实施方案中，乳液如多重乳液可以以通常准确的可重复性形成，并且可以定制层在单个外部液滴中以任何期望的嵌套排列包括任何数目的内部液滴。另外，在本发明的一些方面，可以从周围液滴可控制地释放一个或多个液滴。
文档编号B01F17/00GK102014871SQ200880017845
公开日2011年4月13日 申请日期2008年3月28日 优先权日2007年3月28日
发明者大卫·A·韦茨, 安德鲁·S·尤塔达, 岑浩璋, 昂里克·尚塔纳赫卡雷拉斯, 禇良银, 阿尔贝托·费尔南德斯-尼夫斯 申请人:哈佛大学