科学家们创造了可调节的外壳来封装微小的液滴

印度科学研究所 (IISc) 的科学家开发了一种新技术来封装液滴，用于各种应用，包括单晶生长和细胞培养。

该技术利用毛细管效应(液体通过狭窄空间上升)来涂覆复合材料中的液滴 壳含有亲油和疏水颗粒。它能够在很宽的范围内调整外壳厚度，从而能够封装不同尺寸的液滴。该研究发表在Nature Communications上。

Droplet 在许多领域都很重要。 “在微反应器中，液滴可用于创建不同的反应环境或混合不同的化学物质。在药物输送系统中，液滴可用于将药物或其他药剂输送到特定组织或器官。在结晶研究中，液滴可用于控制晶体的生长。在细胞培养平台中，液滴可用于在受控环境中培养细胞，这有助于改善细胞活力和增殖，”首席研究员 Rutvik Lathia 博士解释道。 IISc 纳米科学与工程中心 (CeNSE) 的学生。

然而，使用这种液滴存在一些挑战。它们很容易受到周围环境的污染，特定过程的难易程度和成功很大程度上取决于它们掉落的表面，并且它们可以很快消失在稀薄的空气中。

用不与液滴混合的液体或固体封装液滴(例如水滴在油壳内)迄今为止，事实证明，避免这些问题的合理解决方案是难以实现的，即制造坚固、连续且在超微小尺度上具有可调节厚度的外壳。

为了应对这些挑战，CeNSE 副教授 Prosenjit Sen 和他的团队开发了一种新的毛细管力辅助隐形方法，可将液滴捕获在胶体颗粒和液体注入表面内。

首先，他们小心翼翼地在液滴上涂上疏水性和亲油性的小珠子，将它们变成所谓的液体弹珠(LM)。当这些 LM 保留在注入油的表面上时，毛细管力就会发挥作用，使油上升到各个珠子之间形成的微小孔隙中。这些珠子在促进和稳定液滴周围液膜的形成并有效地将其封装方面发挥着至关重要的作用。研究人员还能够通过调节温度，使用蜡代替油来制造坚固的外壳。

研究小组发现，这种封装将液滴的蒸发率降低了 200 倍，从而延长了这些液滴的寿命。他们还能够在 5 μm 到 200 μm 的宽范围内灵活调整壳厚度。这使得它们能够容纳体积从 14 nL 到 200 μL 的液滴。

“我们封装液滴的方法在液滴相关应用领域引入了许多新的机会。固体和液体壳的可调性质允许精确控制各种参数，使其在化学、生物学和材料科学领域具有多种应用。”参议员说。

研究人员利用这些涂层液滴成功地生长了单晶。他们还可以将涂层液滴用于生物应用，例如 3D 细胞培养和在实验室中培养酵母细胞，并提高成功率。

“到目前为止，我们能够生产蜡基固体胶囊和油基液体胶囊，”他说。森补充道。 “现在，我们正在研究更新的材料来形成具有不同特性的胶囊，从而进一步增强可调节性，例如基于聚合物的胶囊。”