气泡和微流体：消除它们的技巧和诀窍

微流控芯片

​​微流体中的气泡导论

气泡是微流体中最常见的问题之一。由于管子和通道的微米尺寸，气泡可能很难消除，并且对您的实验非常不利。本综述将详细介绍气泡产生的原因、产生的问题，并提出从您的微流控系统中消除气泡的各种解决方案。

微流控装置内气泡的起源

微流控通道内的气泡可以有几种不同的来源。找出是什么导至你的微流控芯片充满气泡是消除它们的第一步。

实验开始：当流量控制器装置设置好后，可能需要一段时间才能使您的微流控装置完全充满水。在这段时间里，大量的空气会进入你的设备。根据您的设置和芯片配置，在设置完全充满水后，一些残留的气泡可能会存活下来。

流体切换：在实验过程中更换注入的液体时，可能会出现相同的现象。如果更换储液器内的液体，可能需要一些时间来消除引入微流控装置的空气。

多孔性材料：多孔性材料，如PDMS，可以在微流控芯片内诱导气泡，特别是在长期实验中。

泄漏问题：如果一个或多个接头泄漏，在微流控实验过程中可能会出现气泡。

溶解气体：在实验过程中使用的液体中以气体形式存在的气体会导至气泡的形成。当液体在实验过程中被加热时，情况尤其如此。

微流控装置内气泡引起的问题

微流控实验中由气泡引起的问题可以分为两大类。第一个涉及流动修改，第二个涉及气泡可能与实验本身产生的所有有害相互作用。

流动改型：

流动不稳定性：气泡的存在、在流体装置中运动或膨胀/收缩，都可能导至重要的流量不稳定。

顺应性增加：当气泡被困在您的流体设置中的某个位置时，达到压力平衡所需的时间可能会增加。事实上，当施加压力变化时，气泡会通过膨胀或收缩吸收一些压力开关。当需要良好的流体反应性时，这种影响可能特别有害。

电阻率增加：当一个人被困在微流体通道内时，它将通过减小通道的直径来充当额外的流体阻力。这可能会导至严重的问题，特别是在使用应用固定流量的注射泵时。然后，微流控芯片内部的压力将显著增加。

实验的相互作用

气泡和实验之间的相互作用可能在许多方面都是有害的。以下是一些最常见的问题。

细胞培养损伤：气泡会产生界面张力，对细胞施加压力，甚至导至细胞死亡。

界面聚集：气泡和液体之间的界面是粒子或蛋白质可能聚集的区域，导至实验中的伪影。

壁功能化破坏：当穿过微流控通道时，它们会破坏先前所做的化学嫁接。

故障排除：如何去除微流体中的气泡

没有万能的解决方案可以保证实验没有泡沫。
可以使用气泡检测器来监视气泡的发生。
这里列出了一些可以极大地改进您的实验的技巧。这些措施分为两类：预防措施和纠正措施。

预防措施

微流控芯片设计：防止气泡的形成从芯片的设计开始。例如，避免芯片设计中的尖锐角度将降低微流

控通道内附着气泡的风险。

配件：避免该问题的首要措施之一是确保配件没有泄漏。为了获得无泄漏设置，使用特氟龙胶带是非常有用的。

液体脱气：如果可能，在实验前对液体进行脱气有助于减少气泡的形成，特别是在实验过程中对液体进行加热的情况下。

注射循环：使用注射循环可以帮助您克服添加新液体时气泡进入系统的问题。当使用进样循环时，毛细管中填满您想要注入的样本，一些液体(如缓冲液)推动样本。可以使用传统的高效液相色谱进样回路或阀矩阵来实现这一点。

纠正措施

增加压力：增加流体通道内的压力有助于将气泡从管道和通道壁上分离出来。这种解决方案并不总是合适的，特别是在处理细胞或脆弱的微流控芯片时。

压力脉冲：施加压力脉冲是分离气泡的一个非常好的方法。当使用压力控制器时，应用正方形压力信号通常效果很好。

气泡溶解：对于那些很难分离的气泡，另一种解决方案是溶解它们。通过在微流控芯片的每个入口处施加一定时间的压力，可以迫使气泡溶解到液体中。

软表面活性剂：为了帮助分离气泡，可以通过流体路径冲洗含有软表面活性剂(如SBS)的缓冲液。

除泡/除气系统：可以在微流控装置中使用微流控套装的气泡捕集器来消除微流控芯片内部的气泡。在科学文献中也有一些气泡捕捉器的例子，这些气泡捕捉器可以被微细加工并添加到流体装置中。

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