如何避免微流體實(shí)驗(yàn)中的氣泡

在微流體實(shí)驗(yàn)中，氣泡的產(chǎn)生會(huì)帶來(lái)諸多問(wèn)題：氣泡是動(dòng)態(tài)的，會(huì)隨著壓力和溫度的變化發(fā)生膨脹或收縮，因此會(huì)吸收壓力變化，降低系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，同時(shí)也會(huì)改變流阻，導(dǎo)致流量不穩(wěn)定，此外，在細(xì)胞培養(yǎng)中，氣泡會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

本文內(nèi)容分為以下3個(gè)部分：

1.氣泡是如何產(chǎn)生的？

2.如何避免氣泡的產(chǎn)生？

3.如果氣泡不可避免，怎么辦？

氣泡是如何產(chǎn)生的？

一般來(lái)講，微流體實(shí)驗(yàn)中的氣泡來(lái)源分為以下幾個(gè)方面：

1.微流控系統(tǒng)非*密封，存在漏氣情況。

2.更換試劑進(jìn)行進(jìn)樣時(shí)，可能會(huì)往系統(tǒng)中引入氣體。

3.流體能溶解一定量的氣體，隨著壓力或溫度的變化，氣體溶解度發(fā)生變化，可能會(huì)釋放出氣泡。

4.微流控芯片的部分結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致氣泡產(chǎn)生，圖1為常見(jiàn)的幾種會(huì)產(chǎn)生氣泡的結(jié)構(gòu)：死角（圖1. a）、尖角（圖1. b）、寬且淺的腔室（圖1. c）和兩塊材料間的不規(guī)則接觸結(jié)構(gòu)（圖1. d）^[1]。

如何避免氣泡的產(chǎn)生？

避免氣泡的產(chǎn)生，可從以下幾方面入手：

1.控制外部環(huán)境：

（1）壓力：低壓相對(duì)高壓而言，會(huì)降低氣體溶解度。

（2）溫度：實(shí)驗(yàn)中保持恒溫，可避免氣體溶解度發(fā)生變化而釋放氣泡。

（3）時(shí)間：實(shí)驗(yàn)時(shí)間越短，氣泡增長(zhǎng)到影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可能性就越小。

2.改進(jìn)芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)：避免在芯片設(shè)計(jì)中出現(xiàn)以下結(jié)構(gòu)：死角、尖角、寬且淺的腔室和兩塊材料間的不規(guī)則接觸結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1）。

3.改善系統(tǒng)外圍設(shè)備及連接：

（1）檢查所有接口的密封性。

（2）盡量減少連接頭、連接器的使用，每多一個(gè)連接頭，都會(huì)增加氣泡產(chǎn)生的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

如果氣泡不可避免，怎么辦？

如果在實(shí)驗(yàn)中，氣泡還是不可避免的會(huì)產(chǎn)生，可采用以下辦法：

1.對(duì)試劑預(yù)*行脫泡處理。

2.用異丙醇或表面活性劑（如SBS）清洗系統(tǒng)管路。

3.使用一些現(xiàn)有的商業(yè)化產(chǎn)品，如法國(guó)Fluigent的去泡器（Bubble trap）或美國(guó)Corsolution的脫氣器（Degasser），其原理均是采用了一種透氣不透液的膜，通過(guò)施加真空的方式，實(shí)現(xiàn)氣液分離，從而去除已產(chǎn)生的氣泡。

參考文獻(xiàn)：

1. Pereiro I , Khartchenko A F , Petrini L , et al. Nip the bubble in the bud: a guide to avoid gas nucleation in microfluidics[J]. Lab on a Chip, 2019, 19.