液滴微流體是生物分析中使用的強(qiáng)大工具，用于在微尺度通道中產(chǎn)生和操控從皮升到納升的小體積液滴。這種方法使化學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域的微小反應(yīng)以及高能量與高分辨率的生化分析成為可能，包括小規(guī)模有機(jī)合成、單細(xì)胞測序、定向酶進(jìn)化、高通量藥物篩選和數(shù)字聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）等應(yīng)用。在大多數(shù)情況下，表面活性劑的使用對于防止液滴之間的聚結(jié)和穩(wěn)定液滴的形成至關(guān)重要。然而，盡管有這些優(yōu)點，由于缺乏合適的表面活性劑，制備具有最佳性能的乳化液滴仍然是一個重大挑戰(zhàn)。近日，昆士蘭大學(xué)喬瑞瑞團(tuán)隊、 Thomas P. Davis教授團(tuán)隊與張承團(tuán)隊合作開發(fā)了一種創(chuàng)新高效的合成方法，利用活性自由基聚合 (LRP) 制備了新型含氟表面活性劑，用于制備超高穩(wěn)定性微液滴。這種創(chuàng)新性合成方法與傳統(tǒng)化學(xué)合成方法相比能夠?qū)崿F(xiàn)快速、低成本、以及精確定制的功能性表面活性劑的大批量制備，對于液滴微流體領(lǐng)域具有劃時代的意義。通過優(yōu)化親水性頭基團(tuán)，該氟表面活性劑表現(xiàn)出卓越的性能，在各種生物環(huán)境甚至高溫條件下提供超高的液滴穩(wěn)定性。
使用可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移（RAFT）聚合（最通用的 LRP 方法之一）合成了一系列基于 PFPE 的含氟表面活性劑。使用三種不同的親水單體，即低聚乙二醇丙烯酸酯 (OEGA)、丙烯酸 2-羥乙酯 (2-HEA) 和丙烯酸 2-(甲基亞磺?；?乙酯 (MSEA)，然后將鏈分布不均勻的母體 PFPE 聚合物通過快速色譜分離成不同成分的不同組分，最后通過聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流體裝置生成（w/o）油包水液滴來評估它們穩(wěn)定油包水的性能。 評估油包水液滴PCR前后的熱穩(wěn)定性。P(2-HEA)4-PFPE和P(OEGA)1-PFPE穩(wěn)定的液滴在35次PCR循環(huán)后顯示出最小的液滴融合。值得注意的是，兩種表面活性劑的性能均優(yōu)于商用 Pico-Surf? 表面活性劑。 使用水包油包水(w/o/w)雙乳液(DE)系統(tǒng)測試P(2-HEA)4-PFPE表面活性劑的對GFP標(biāo)記的酵母細(xì)胞培養(yǎng)，結(jié)果顯示單個液滴的熒光酵母細(xì)胞數(shù)量和熒光強(qiáng)度隨著時間的推移而增加，表明該表面活性劑具有良好的生物相容性。 最終，這種基于LRP的創(chuàng)新性的合成平臺可實現(xiàn)可控性及定制化的氟化表面活性劑的制備，制備出的微液滴表現(xiàn)出卓越的生物穩(wěn)定性及高溫穩(wěn)定性，并具有良好的生物相容性，通過進(jìn)一步的定制其功能性，有望滿足液滴微流控領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用需求。 論文信息 Tailored Fluorosurfactants through Controlled/Living Radical Polymerization for Highly Stable Microfluidic Droplet Generation” Xiangke Li, Shi-Yang Tang, Yang Zhang, Jiayuan Zhu, Helen Forgham, Chun-Xia Zhao, Cheng Zhang*, Thomas P. Davis*, Ruirui Qiao* 文章的第一作者是昆士蘭大學(xué)的博士研究生李向可 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202315552
