有机化学论文
1 引 言
巨型脂质体为粒径大于 1 #m 的脂质体[1],由于其尺寸巨大，在光学显微镜下易于观察和操控； 膜结构类似细胞膜，可模拟细胞膜或细胞； 具有双亲性，可以包载水溶性和脂溶性物质。它可用作细胞膜或细胞模型来研究其物理性质等[2 ~5]; 模拟细胞环境，进行蛋白质表达或者细胞功能等研究[6 ~8]; 用于运载蛋白质、DNA 等，研究基因转移、药物传送等[9]; 作为生化反应器，提供超小反应体积等[10].因此，这一脂质结构可应用于分子生物学、细胞生物学、生物化学、医药等多个领域。
微米级巨型脂质体成型能力和稳定性都较纳米级常规脂质体差，因而更难制备。现有制备方法主要包括温和水合法、溶剂蒸发法、微流控注入法、电形成法[11,12].相较而言，电形成法通过电场作用实现巨型脂质体的制备，具有速度快、可控性高、反应条件温和、环境污染小等优点，得到了越来越多关注[13].但是，电形成法，特别是各种微型制备装置的研究起步较晚，很不成熟，还有一些问题有待解决。
例如： 制备效率不高、脂质体粒径分布广、制备得到的脂质体缺乏高效收集方法。现有收集方法常需要复杂的后处理操作，很多脂质体损坏或丢失，对实际制备产率造成了很大影响。
本研究提出一种基于微电极阵列的制备及收集微流控芯片，利用微电极阵列、多微通道结构精确控制巨型脂质体的形成，提高效率和粒径均匀性； 通过集成过滤收集模块，可实现巨型脂质体的温和、高效收集，从而实现一种简单、高效的巨型脂质体制备方法。
2 实验部分
2. 1 微芯片的设计及加工
微流控芯片包括制备和分选收集两个部分，之间通过微通道连接。用函数信号发生器向微电极阵列提供电信号，通过注射泵向微通道注入脂质溶液、收集缓冲液，抽出废液等（ 图 1A） .
在制备腔室中包含两种微电极阵列结构进行对比分析。一种为交错电极阵列结构（ 图1B） ,包括两个互不接触、交叉排布的梳状微电极阵列，每个梳脊上分布有多个梳齿，梳脊宽度为 200 #m,梳齿宽度为 80 #m; 梳齿上微电极宽度和长度均为 20 #m.每个梳齿上均匀地分布有大量微电极，相邻微电极间距为 60 #m,相对微电极距离也为 60 #m.阵列中电场非均匀分布，微电极顶端电场强度最大（ 图 1B） .
另一种微电极阵列为简单的平板电极阵列结构（ 图 1C） ,也由两个互不接触、交叉排布的梳状微电极阵列共同组成，每个梳状微电极上不再有梳齿，因而电场分布均匀，强度弱于交错电极电场的较大区域（ 图 1C） .微电极阵列也构成了微通道的侧壁，所形成通道深度为 42 μm.
分选收集部分包含收集腔室和废液腔室（ 图 1A） ,采用聚二甲基硅氧烷（ Polydimethylsiloxane,PDMS） 构建。收集腔室分上下两层，上层直径为 14 mm,下层直径为 8 mm,两层腔室之间通过微孔滤膜（ 10. 0 μm 圆形滤孔，滤膜直径13 mm,每盒100 张滤膜，Whatman,Britain） 分隔，制备腔室通过微通道与收集腔室上层连接，收集腔室下层通过微通道连接贯穿上下层 PDMS 的废液腔室（ 直径 14 mm） .
微电极阵列部分采用 MEMS 加工工艺，先将石英玻璃基底和硅片键合； 在硅表面溅射一层厚度为20 nm 的 Cr 以提高硅与金属层（ 金） 之间的粘附性； 在 Cr 金属层上溅射一层厚度为 2 #m 的金层（ Au） ,进一步降低微电极阵列的电阻率，提高其电气性能； 使用 KI 溶液腐蚀 Cr-Au 双金属层； 采用感应耦合等离子工艺刻蚀硅，形成微电极阵列。
微通道和腔室部分则主要采用 PDMS 进行复制模塑法加工： 光刻聚丙烯基板作为模板； 将 PDMS 预聚物与固化剂按照 10∶1 的比例调配后倒于模板上固化，复制模板图形； 然后将复制有结构的 PDMS 层与基底键合，构成腔室和微通道结构； 微孔滤膜用 PDMS 固定于收集腔室上层与下层交界处。
2. 2 仪器、试剂与材料
DMI4000 B 倒置荧光显微镜（ 德国 Leica 公司） ,BT223S 电子天平（ 德国 Sartorius 公司） ,细胞型1820A 摩尔超纯水机（ 摩尔水处理设备公司） ,真空干燥箱（ 科恒达仪器公司） ,EE1410 合成函数信号发生器（ 新联电讯仪器公司） ,显微镜专用温控平台（ 江南永新光学公司） .
磷脂酰胆碱（ 1,2-Diacyl-sn-glycero-3-phosphocholine,PC） 、胆固醇（ 3β-Hydroxy-5-cholestene,choles-terol,Chol） 购自美国 Sigma-Aldrich 公司； 乙醚、NaCl、蔗糖、葡萄糖购自中国科龙化工公司； PDMS 购自美国 Dow Corning 公司。聚丙烯基板（ 2 mm 厚） 购自中国新涛公司； 玻璃片、ITO 玻璃、导电胶布购自中国珠海凯为公司。