一种巨型脂质体制备装置的制作方法

本实用新型属于脂质体制备领域，特别是涉及一种巨型脂质体制备装置。

背景技术：

脂质体是由一层或者多层脂质双分子层组成，内部为水相的闭合囊泡。其具有双亲性、生物相容性、具有类细胞膜结构等特性，近年来已应用于医药、美容、食品和生物化学等多个研究领域。按照脂质体的粒径大小，可将脂质体分为：小型脂质体(直径0.02μm-0.2μm)、大型脂质体(直径0.2μm-1μm)、巨型脂质体(直径>1μm)。其中，巨型脂质体不仅具有前述的脂质体常见特性，更具有一些独特的性质，如：具有微米级尺寸，易于操控且在光学显微镜下易于观察，尺寸可达细胞尺寸，膜结构类似细胞膜等。因而，巨型脂质体具有更为广阔的应用，越来越受到人们的重视。其可以包封大分子药物，运载蛋白质、DNA、质粒、微球等物质，用于基因转移、药物传送；可作为细胞模型，模拟细胞环境，进行蛋白质表达或者细胞功能等方面的研究；也可作为膜模型来研究其物理性质，如机械性能和电气性质；还可以用于研究分子与膜的相互作用，以及膜穿孔、融合的过程和机制；也能作为生化反应器，提供生化反应的超小反应体积，观察在其包裹体积内的快速生化反应。

但是巨型脂质体带来更多应用价值的同时，由于其尺寸巨大、稳定性差、成型难，也为其制备和后续的应用带来较多困难。目前提出的巨型脂质体制备方法主要包括温和水合法、溶剂蒸发法、微流控注入法和电形成法。

温和水合法：对传统脂质体制备方法中的“薄膜分散法”的改进，将脂质溶于有机相，形成脂质溶液；取适量脂质溶液于容器中，完全蒸发掉有机溶剂之后形成脂质膜；添加水相进行水合，在整个水合过程中尽量避免一切外界扰动，一定时间之后，在容器内形成巨型脂质体。

溶剂蒸发法：对传统脂质体制备方法中的“两相分散法”的改进，将脂质溶于有机相，形成脂质溶液，再添加水相，使有机相与水相充分接触，然后，减压将有机溶剂蒸发，在蒸发过程中，脂质材料在水相中形成巨型脂质体。

微流控注入法：该方法是由传统的溶剂注入法改进而来，该方法采用了近年提出的微流控芯片，2003年由Tan(Yung-Chi eh Tan,Kenneth Longmuir,Abraham P.Lee,Microfluidic liposome generation from monodisperse droplet emulsion-towards the realization of artificial cells.2003,summer bioengineering conference.)提出。首先，将水相注入溶解有脂质的特定有机溶剂中，通过芯片结构逐粒形成一定粒径的油包水液滴；随后，将油包水液滴取出进行各种后续处理，得到巨型脂质体，如：通过注入到可以去除有机溶剂的液相中，去除有机溶剂，使得脂质分离出来，重组形成巨型脂质体(Tan YC,Hettiarachchi K,Siu M,et al.Controlled microfluidic encapsulation of cells,proteins,and microbeads in lipid vesicles.Journal of the American Chemical Society,2006,128:5656-5658.)；或者通过降温到-10℃，使得液滴冻结后再将液滴表面替换为形成脂质双分子层的脂质混合物；之后，再通过旋转蒸发去除有机溶剂，再加入缓冲液用于脂质水合，最终形成巨型脂质体(Sugiura S,Kuroiwa T,Kagota T,et al.Novel method for obtaining homogeneous giant vesicles from a monodisperse water-in-oil emulsion prepared with a microfluidic device.Langmuir,2008,24:4581-4588.)。

电形成法：2086年Angelova等人首次提出利用电极施加电场制备巨型脂质体(Angelova MI,Dimitrov DS.Liposome electroformation.Faraday Discussions,2086,81:303-311.)，早期采用平行的铂金丝作为电极，将脂质溶液滴加于电极上，再蒸发形成脂质膜，添加水相的同时，通过施加电场，制备巨型脂质体。随后，电极逐渐改进，又提出了采用ITO玻璃平面电极、硅微孔阵列电极等。

但是上述的这些方法都还存在着很多有待解决的问题，如：巨型脂质体粒径分布广差异大、制备重复性差、制备效率低等，这些问题都严重阻碍了巨型脂质体的应用。虽然这些制备方法在不断改进，但到目前为止，所有制备方法均无法完全克服这些问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种巨型脂质体制备装置，用于解决现有技术中巨型脂质体的粒径分布广、制备效率低、可重复性差等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种巨型脂质体制备装置，包括上下相对设置的上层压电陶瓷晶片、下层压电陶瓷晶片，所述上层压电陶瓷晶片的中部设有上层电极，所述下层压电陶瓷晶片上设有与所述上层电极相对的下层电极，所述下层电极上靠近所述上层电极的一侧设有绝缘基底，所述绝缘基底上设有用于制备巨型脂质体的微孔阵列，所述上层电极位于所述微孔阵列上方。

进一步地，所述微孔阵列的微孔直径、深度均为18-22μm，所述微孔阵列的微孔深度与所述绝缘基底的厚度相一致。

进一步地，所述绝缘基底的上表面为平整面，所述微孔阵列的顶部与所述绝缘基底的上表面齐平，所述微孔阵列的底部为所述下层电极的上表面。

进一步地，所述上层压电陶瓷晶片呈环形，所述上层压电陶瓷晶片内设有用于放置所述上层电极的凹槽。

进一步地，所述上层电极、下层电极均电性连接至信号发生器。

进一步地，所述上层压电陶瓷晶片、下层压电陶瓷晶片均电性连接至信号发生器。

进一步地，还包括安装在所述绝缘基底上表面的骨架，所述骨架与所述绝缘基底上表面围合形成腔室，所述腔室位于所述微孔阵列上方且覆盖微孔阵列，所述骨架中部安装所述上层压电陶瓷晶片，所述上层压电陶瓷晶片位于所述腔室顶部。

进一步地，所述骨架上设有供巨型脂质体流出的微通道，所述微通道与所述腔室连通。

进一步地，所述骨架包括上层骨架、下层骨架，所述上层骨架安装在所述下层骨架上表面，所述下层骨架具有所述腔室，所述上层骨架的中部安装所述上层压电陶瓷晶片，所述下层骨架位于所述绝缘基底上表面，所述上层压电陶瓷晶片、上层电极均悬空在所述微孔阵列上方。

进一步地，所述腔室连通有注射泵，所述上层电极、下层电极的表面均镀有导电材料ITO或Au，所述绝缘基底为光刻胶。

进一步地，所述骨架的材料为PDMS。

如上所述，本实用新型的，具有以下有益效果：本实用新型通过电极、压电陶瓷晶片、微孔阵列批量化制备粒径可控且均一的巨型脂质体，有效提高巨型脂质体的制备效率，可重复性高。

附图说明

图1为本实用新型实施例的巨型脂质体制备装置整体连接结构示意图。

图2为本实用新型实施例的巨型脂质体制备装置与收集装置结构示意图。

图3为本实用新型实施例的制备腔室结构示意图。

图4为本实用新型实施例的巨型脂质体制备装置分解示意图。

图5为本实用新型实施例的芯片整体结构示意图。

图6为图5的A-A剖视结构示意图。

零件标号说明

1—芯片

2—信号发生器

3—注射泵

8—导电胶带

9—制备装置

10—收集装置

11—腔室

12—微通道

13—上层电极

14—上层压电陶瓷晶片

15—上层骨架

16—下层骨架

17—绝缘基底

18—微孔阵列

19—下层电极

20—下层压电陶瓷晶片

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

如图1-图6所示，一种巨型脂质体制备装置，包括上下相对设置的上层压电陶瓷晶片14、下层压电陶瓷晶片20，上层压电陶瓷晶片14的中部设有上层电极13，下层压电陶瓷晶片20上设有与上层电极13相对的下层电极19，下层电极19上靠近上层电极13的一侧设有绝缘基底17，绝缘基底17上设有用于制备巨型脂质体的微孔阵列18，上层电极13位于微孔阵列18上方，通过上层电极13、下层电极19施加电信号，微孔阵列中的脂质膜膨胀至与微孔直径20μm接近，停止对电极施加电信号，再向上层压电陶瓷晶片14、下层压电陶瓷晶片20施加电信号，使得压电陶瓷晶片对制备腔室施加超声信号，促使脂质膜封闭，形成巨型脂质体。该结构实现巨型脂质体的规模化制备，粒径可控，重复性好，制备效率高。绝缘基底17主要用于制备微孔阵列18，微孔的绝缘壁面结构有利于脂质膜的沉积，同时，绝缘基底17将下层电极19与腔室11的内空间隔离，起到绝缘作用。

进一步地，微孔阵列18的微孔直径、深度均为18-22μm，优选为20μm，每个微孔中形成一个独立的巨型脂质体，微孔阵列18的微孔深度与绝缘基底17的厚度相一致，使得微孔底部为导电区域，实现电极对微孔内的脂质体施加电信号。

进一步地，绝缘基底17的上表面为平整面，微孔阵列18的顶部与绝缘基底17的上表面齐平，微孔阵列18的底部为下层电极19的上表面，便于去除微孔外的脂质膜。

进一步地，上层压电陶瓷晶片14呈环形，上层压电陶瓷晶片14内设有用于放置上层电极13的凹槽，该凹槽的形状与上层电极13的形状相一致，使得上层电极13可以稳定放置于凹槽中。

进一步地，上层电极13、下层电极19均电性连接至信号发生器2，使得信号发生器2可以向上层电极13、下层电极19施加电信号。

进一步地，上层压电陶瓷晶片14、下层压电陶瓷晶片20均电性连接至信号发生器2，使得信号发生器2可以向上层压电陶瓷晶片14、下层压电陶瓷晶片20施加电信号。

具体地，上层电极13、下层电极19、上层压电陶瓷晶片14、下层压电陶瓷晶片20均通过导电胶带8电性连接至信号发生器2。

进一步地，还包括安装在绝缘基底17上表面的骨架，骨架与绝缘基底17上表面围合形成腔室11，腔室11位于微孔阵列18上方且覆盖微孔阵列18，骨架中部安装上层压电陶瓷晶片14，上层压电陶瓷晶片14位于腔室11顶部。骨架起到支撑上层压电陶瓷晶片14以及上层电极13的作用，微孔阵列18中沉积脂质形成脂质膜，在向腔室11中注入缓冲液后，通过上层电极13、下层电极19施加电信号，微孔阵列中的脂质膜膨胀至与微孔直径20μm接近，停止对电极施加电信号，再向上层压电陶瓷晶片14、下层压电陶瓷晶片20施加电信号，使得压电陶瓷晶片对制备腔室施加超声信号，促使脂质膜封闭，形成巨型脂质体。

进一步地，骨架上设有供巨型脂质体流出的微通道12，微通道12与腔室11连通。微通道12还连通至脂质体的收集装置10，脂质体完成制备后，从制备装置9流向收集装置10，制备装置9与收集装置10组合，构成芯片1。

进一步地，骨架包括上层骨架15、下层骨架16，上层骨架15安装在下层骨架16上表面，下层骨架16具有腔室11，上层骨架15的中部安装上层压电陶瓷晶片14，下层骨架16位于绝缘基底17上表面，上层压电陶瓷晶片14、上层电极13均悬空在微孔阵列18上方。下层骨架16、上层骨架15形成重叠结构，上层骨架15起到安装上层压电陶瓷晶片14的作用，下层骨架16用于支撑上层骨架15并形成腔室11。

进一步地，腔室11连通有注射泵3，注射泵3可以向腔室11中注入去离子水、缓冲液等液体，也可以从腔室11中吸出液体，上层电极13、下层电极19的表面均镀有导电材料ITO或Au，绝缘基底17为光刻胶。

进一步地，骨架的材料为PDMS，即聚二甲基硅氧烷。

综上所述，本实用新型有效提高巨型脂质体的制备效率，控制巨型脂质体的粒径范围，可重复性高。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。