液滴微流體是生物分析中使用的強大工具，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。這種方法使化學和生物學領域的微小反應以及高能量與高分辨率的生化分析成為可能，包括小規(guī)模有機合成、單細胞測序、定向酶進化、高通量藥物篩選和數(shù)字聚合酶鏈反應（PCR）等應用。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，昆士蘭大學喬瑞瑞團隊、 Thomas P. Davis教授團隊與張承團隊合作開發(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，對于液滴微流體領域具有劃時代的意義。通過優(yōu)化親水性頭基團，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標記的酵母細胞培養(yǎng)，結(jié)果顯示單個液滴的熒光酵母細胞數(shù)量和熒光強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，通過進一步的定制其功能性，有望滿足液滴微流控領域廣泛的應用需求。 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的博士研究生李向可 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202315552
