技术文章您的位置:网站首页 >技术文章 >ELVEFLOW微流控系统在病原微生物核酸快速提取中的应用

ELVEFLOW微流控系统在病原微生物核酸快速提取中的应用

更新时间:2024-05-14   点击次数:171次

ELVEFLOW微流控系统在病原微生物核酸快速提取中的应用

分子钙钛矿含能材料(DAP‑4)由高氯酸根阴离子、铵根阳离子和质子化三乙烯二胺阳离子(H2dabco2+)组成,因其良好的热稳定性和爆轰性能而受到含能材料研究者的广泛关注。原料DAP‑4 流散性差,不利于装药且机械感度较高。而利用黏结剂将药物颗粒进行球形化造粒,可以在实现对药物降感的同时增加其流动性,已成为目前含能材料领域实现降感的重要手段。常用的球形化造粒方法有:静电喷雾法、乳液蒸发法、水悬浮法]、elveflow微流控技术等。

近年来,液滴elveflow微流控技术的发展为复合含能材料的制备提供了新的方法,具有设备小型化、试剂消耗低、可以精确调控等优点。陕西应用物理化学研究所韩瑞山等采用十字聚焦型微流控芯片制备了HNS微球,并对其点火阈值、热性能进行了一系列分析。南京理工大学朱朋通过自行设计的微孔阵列芯片,实现了延期药(B/BaCrO4)微球的制备,提高了延期精度。中北大学周近强采用十字聚焦型微流控芯片制备了窄粒径分布的TATB 基复合微球;刘意利用同轴型微流控设备在制备HNS/CL‑20 复合微球的同时保持了CL‑20 的晶型;时嘉辉、张东旭等通过改进液滴微流控平台,成功制备得到一系列高球形度、粒径分布窄、分散性好的多组分含能复合微球。由以上研究可以看出,液滴微流控技术在制备球形药方面具有明显优势,但是目前采用elveflow微流控技术针对DAP‑4 的球形化造粒还鲜有报道。

硝化纤维素(NC)虽然容易制备,能量高,但是其分子作为一种半刚性链,韧性差,玻璃化温度高。聚叠氮缩水甘油醚(GAP)具有氮含量高,比NC 有更多的柔性链段、更低的玻璃化转变温度(Tg)等优点。NC和GAP 具有良好的相容性,两者复合可以兼容各自优势。基于此,本研究采用同轴型液滴elveflow微流控技术,以NC/GAP 为复合黏结剂制备了DAP‑4 基复合微球。并研究了不同黏结剂对微球形貌的影响,对其流散性、热性能、燃烧行为、机械感度等进行了分析,验证了液滴elveflow微流控技术对DAP‑4 基复合微球制备的适用性。

实验过程

DAP‑4 制备:采用分子组装策略制备了含能分子钙钛矿材料DAP‑4。具体实验步骤如下:将5.9 g 氯酸铵,11 g 三乙烯二胺溶于150 mL 水中,水浴加热搅拌至60 ℃ ,抽取16.5 mL 高氯酸,通过注射泵以0.5 mL·min-1 的速率将高氯酸滴加至上述溶液,维持温度60 ℃反应30 min 后冷却,用无水乙醇洗涤若干次,过滤烘干得到DAP‑4。

微球制备:液滴elveflow微流控平台如图1 所示,由两台注射泵(动力单元),同轴型微流控通道芯片,聚四氟乙烯管组成。分散相为DAP‑4 的悬浮液,浓度为0.6 g·mL-1,其中黏结剂溶解在分散相中,复合黏结剂(GAP+NC)占DAP‑4 质量的2%。为提高固化效果将连续项加热至40 ℃,固定分散相和连续项的流速比为0.2:20 mL·min-1。GAP 和NC 的比例分别为0∶5,1∶4,1∶1,4∶1,并根据黏结剂的比例将制备的DAP‑4 基复合微球分别命名为GN05,GN14,GN11,GN41。

结 论

(1)通过搭建液滴elveflow微流控平台,实现了DAP‑4 微球的制备。随着其中GAP 比例的增加,微球的球形度逐渐改善。当GAP 和NC 的比例为4∶1 时,GN41 微球的的球形度最好。

(2)微球GN05 和GN41 的热分解峰温分别为388.06 ℃ ,389.25 ℃ ,与样品DAP‑4 的分解峰温390.21 ℃相比,由于GAP 和NC 的提前分解,造成微球内部热累积,分解温度均有轻微提前。

(3)微球GN41 自然堆积的休止角为27° ,与DAP‑4 和GN05 相比分别降低18°和4°。表明采用elveflow微流控技术制备的GN41 微球极大的改善了DAP‑4 的流散性,提高了DAP‑4 的装药性能。

(4)通过燃烧实验表明,GN05、GN41 比DAP‑4的燃烧时间有轻微延长,分别延长了125 ms 和36 ms,GN41 微球更好的保持了DAP‑4 的燃烧性能。在机械感度方面,GN05、GN41 和DAP‑4 相比,撞击感度提高了5 J,摩擦感度提高了4 N。表明GN41 微球可以在更好保持DAP‑4 燃烧性能的同时,一定程度上降低其机械感度,提升了DAP‑4 的安全性。