在过去的二十年中，利用技术产生微米尺寸液滴的微流体装置已成为各种应用的关键。这些涵盖化学反应、生物分子分析、软物质化学和精细材料的生产。

此外，液滴微流控技术还实现了传统方法无法实现的新应用。它可以塑造颗粒的尺寸并影响其形态和各向异性。然而，在单个微通道结构中产生液滴的传统方法通常很慢，限制了产量。

在2024年1月21日《芯片实验室》杂志上发表的一项最新研究中，由千叶大学工程研究生院应用化学与生物技术系副教授MasumiYamada领导，研究人员引入了一种微流体系统，利用多孔“反胶体晶体”(ICC)结构显着提高微滴生成效率。

“我们认为，通过使用ICC结构表面形成的众多微孔作为液滴形成喷嘴，可能可以实现高效的液滴形成。然而，据我们所知，尚未有关于反胶体集成的研究报道。微流体通道中的晶体结构及其在高效液滴形成中的应用。”

“因此，我们决定开发一种新的微加工技术，将这些结构集成到微流体通道中，以实现高效的液滴形成，”山田博士强调说。

该研究将海绵状ICC结构与扁平微通道集成在一起，其功能类似于微型喷嘴，产生液滴的速度比传统微流体装置快约1,000倍。液滴的大小也可以通过调整液体的流动、它们的性质以及微小开口的大小来改变。

此外，还使用这种方法生产了由多糖和蛋白质等天然生物聚合物制成的单个微米大小的颗粒。这种新方法通过提高液滴形成的速度并使过程更容易创建和操作来改进液滴微流体的现有概念。

由于液滴形成的效率和控制得到提高，这种新方法预计将在不同领域和产品类别中产生广泛影响。这包括药品、食品、化妆品、专用油墨和油漆、用于生物分离的筛分基质，以及用于显示器和半导体应用的功能颗粒的创建。

“微滴、生物聚合物颗粒以及由它们制成的作为支架的囊泡被广泛用于药物开发和再生医学等医疗应用。”

“此外，这种方法有望应用于各种物质的生产，包括药物控制输送的载体、细胞培养的支架、细胞转化的试剂、细胞免疫治疗中的抗原载体以及用于诊断的功能性微粒。”想象山田博士。

综上所述，研究人员通过将三维ICC结构集成到传统的平面微通道中，开发出了一种以极高的速度快速形成微流控液滴的方法。应用这种技术来生产用于多种用途的材料预计将推动技术进步，改善人们的生活并支持整体福祉。

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