介紹微流體中的氣泡

氣泡是微流體中最常見的問題之一。由于管道和通道的微米級尺寸，氣泡可能非常難以去除，對您的實驗非常不利。這篇綜述將詳細介紹氣泡產生的原因，產生的問題，并提供大量的解決方案，從微流控裝置中去除氣泡。

微流體裝置內氣泡的起源

微流體通道內的氣泡可以有多個不同的來源。識別是什么導致你的微流控芯片充滿氣泡是消除它們的第一步。

實驗開始：當設置流量控制器設備時，可能需要一段時間才能使微流控裝置完全充滿水。在此期間，大量空氣可以流入您的設置。根據您的設置和芯片配置，在設備完全充滿水之后，剩余氣泡可能存在。

流體開關：在實驗過程中更換注射液體時，會出現相同的現象。如果更換儲液器內的液體，則可能需要一些時間來消除引入微流體裝置的空氣量。

多孔材料：多孔材料（如PDMS）可以在微流控芯片內部誘導氣泡，特別是在長期實驗中。

泄漏問題：如果一個或多個配件泄漏，則在微流控實驗期間可能會出現氣泡。

溶解氣體：在實驗過程中使用的液體中含有氣體形式的氣體會導致氣泡形成。特別是在實驗期間加熱液體的情況。

流動不穩定性：氣泡的存在，在流體裝置中移動或擴張/收縮可能導致重要的流量不穩定。

符合性增加：當氣泡被困在流體裝置的某處時，達到壓力平衡所需的時間可能會增加。事實上，當施加壓力變化時，氣泡會通過擴張或收縮來吸收一些壓力開關。當需要良好的流體反應性時，這種效應可能是特別有害的。

電阻率增加：捕集在微流體通道內的氣泡將通過減小通道的直徑而作為額外的流體阻力。這可能會導致重要問題，特別是在使用固定流量的注射泵時。微流體芯片內部的壓力將顯著增加。

細胞培養損傷：氣泡呈現界面張力，可以對細胞施加壓力，甚至導致細胞死亡。

界面處的聚集：氣泡和液體之間的界面是可能聚集粒子或蛋白質的區域，從而導致實驗中的偽影。

破壞壁功能化：當通過微流體通道時，氣泡會損害之前的化學嫁接。

故障排除：如何去除微流體中的氣泡

沒有可以保證無泡實驗的通用解決方案。可以使用氣泡檢測器來監測氣泡表面。這里列出了一些提示，可以大大改善您的實驗。它們分為兩類：預防措施和糾正措施。

預防措施

微流控芯片設計：防止氣泡形成始于芯片設計。避免例如銳角的芯片設計會降低微流體通道內氣泡附著的風險。

配件：避免氣泡的首要措施之一是確保沒有配件泄漏。

液體除氣：如果可能，在實驗前對液體進行脫氣可以幫助減少氣泡的形成，特別是在實驗過程中加熱液體時。

注射回路：使用注射回路可以幫助您在添加新液體時克服氣泡進入系統的問題。當使用注射環時，毛細管中充滿要注射的樣品，并且一些液體（如緩沖液）推動樣品。可以使用傳統的HPLC注射回路或  閥門矩陣  來執行此操作。

糾正措施

壓力增加：增加流體路徑內的壓力可幫助從管道和通道壁上分離氣泡。這種解決方案并不總是合適的，特別是在處理細胞或脆弱的微流控芯片時。

壓力脈沖：施加壓力脈沖是分離氣泡的好方法。使用壓力控制器時，應用方形壓力信號通常效果很好。

氣泡溶解：對于非常難以分離的氣泡，另一種解決方案是溶解它們。通過在微流控芯片的每個入口處施加壓力一定的時間，氣泡可以被迫溶解到液體中。

軟 表面活性劑：為了幫助分離氣泡，可以通過流路沖洗含軟表面活性劑（如SBS）的緩沖液。

脫泡/脫氣系統：可以在微流體裝置中使用  氣泡捕集器用于微流體組件，以去除微流體芯片內部產生的氣泡。科學文獻中也有一些氣泡捕集裝置的例子，它們可以微加工并加入到流體裝置中。