利用微流控喷射技术生成脂质双层囊泡

本实验的总体目标是制备具有更高膜控制性、非对称性、摩尔浓度、单分散性以及可控内含物的磷脂双分子层囊泡。利用CAD技术，由丙烯酸板和天然橡胶加工制造一个腔室。通过向该腔室内加载脂质和溶液，形成悬浮的脂质双层膜。

接下来，将含有待包封溶液的喷墨装置安装至喷射设备上。在设定好适当的参数后，喷射出的液体脉冲将形成脂质双分子层囊泡。最终，微流控喷射技术可重复地生成单分散的双分子层囊泡。

与现有的电形成、乳化或液滴生成等方法相比，该技术的主要优势在于能够更精确地控制膜的性质、单侧摩尔浓度、单分散性以及内部成分。演示该实验流程的是来自实验室的研究生 Johanna Harrow，协助操作的是本科生 Kara Patel。使用 CAD 软件设计一个腔室的形状，该腔室可通过激光切割机从亚克力材料上加工而成。首先在组装好的亚克力腔室两侧各钻一个 1/16 英寸的通孔，这些孔将通向 infinity 形状的储液井。

第二步，从一块0.2毫米厚的亚克力板上用剪刀裁下一个小矩形，作为无限循环形状的底部。使用快干胶将该亚克力片固定到位，注意避免胶水进入观察区域。亚克力片应与腔室壁齐平，并牢固地固定在腔室底部。

第三，使用快干胶将一小片天然橡胶片粘在钻好的孔上，用镊子将其压紧固定。测试所有粘合接缝是否漏气。

不应有任何残留。最后，使用23号针头通过已钻好的孔在橡胶上穿孔，压电喷墨针头将通过这些孔插入。储备磷脂应溶解于氯仿中，并在负20摄氏度下保存。

D-P-H-P-C 或 DOPC。本演示中使用了脂质。将溶解在氯仿中的脂质转移至玻璃小瓶中，转移时将小瓶倾斜放置，然后在氩气或氮气环境下轻轻干燥脂质。

然后将小瓶的瓶盖略微松开，在真空条件下放置一到两个小时，以去除残留溶剂。此步骤也可使用干燥器完成。现在将脂质溶解于终体积的缓冲液中，使脂质的终浓度为 25 毫克/毫升。

将溶液涡旋混匀。用石蜡短暂封住瓶盖，然后超声处理15分钟。将此溶液在-20摄氏度下保存。

接下来，配制具有生理相似渗透压的蔗糖储备溶液，此溶液即为喷射溶液。可考虑向溶液中加入一滴深色食用染料或荧光微珠，以增强对比度或荧光信号。

将蔗糖溶液吸入1毫升注射器中以去除截留的空气。轻弹注射器，使所有气泡上升至接头开口处并排出。接着，将一个33毫米、0.22微米的滤器连接到注射器上，并通过滤器推出一滴液体。

现在拧下喷墨装置的雌性引诱剂接头，将其压到滤器末端。推出少量液体以排除任何滞留的空气。最后，将注射器连接到喷墨装置液体的顶部。

如果注射器已正确安装，墨水应流向喷墨喷头。首先，将注射器组件安装到显微镜载物台上，并为此实验连接喷墨控制器。载物台和注射器需要独立控制，两者均可在三个维度上移动，以便进行观察。

设置一台高速摄像机，其拍摄速度至少达到每秒1000帧。将摄像机设置为基于图像的自动触发模式以启动录制。现在，用胶带将腔室固定在载物台上，并仔细将喷墨喷嘴与腔室侧面橡胶片上的孔对齐。

首先通过肉眼调整，然后使用显微镜进行精细调节。对齐后，沿一个维度缓慢退出注射器以加载无穷大形状。随后对推杆施加轻柔压力，使喷嘴处形成液滴。

这提供了初步的反向压力。需要设置喷射参数。接下来，屏幕上会显示应用于电压的梯形双极波的具体数值，以及每次触发控制囊泡大小的喷射脉冲次数。

现在将25至30微升的脂质溶液加入腔室中，覆盖整个infinity形区域。然后向每个腔室的最外缘缓慢而平稳地加入25微升葡萄糖溶液，使用移液器小心操作，确保葡萄糖溶液不与脂质溶液混合。10分钟内，脂质双层将在腔室中心形成。

构建双层膜是最关键的步骤，因为双层膜不稳定，其完整性取决于制备过程。请保持耐心，只要反复练习几次加样操作，最终一定能够成功。

现在，当喷墨探针尖端距离液滴界面在 200 微米范围内时，小心地将喷墨探针重新插入腔室中。双分子层，启动喷射过程，并使用喷墨技术记录数据，以深入了解囊泡生成过程。例如，改变喷墨喷嘴与脂质双分子层之间的距离会影响使膜发生形变的力。关闭。

靠近双层膜使射流集中，并防止膜在囊泡生成点处分散能量。此外，施加在压电驱动器上的电压越高，涡流的移动速度越快。囊泡的形成被可视化为生成后的一系列连续事件。

囊泡的稳定性往往随囊泡直径变化，较小的囊泡更稳定。观看本视频后，您应充分了解如何利用微流控喷射技术制备脂质体囊泡。