1 引言

海藻酸钠（Sodium Alginate, SA）是一种天然阴离子多糖聚合物，具备优异的生物相容性、可降解性、低毒性及凝胶成型特性，在生物制药、细胞包埋、药物缓释、生物医用材料等领域应用广泛。传统搅拌乳化、静电喷雾等制备方式制备的海藻酸钠微球存在粒径不均、分散性差、结构可控性弱等缺陷，难以满足高精度生物实验与工业化精细制备需求。

微流控技术凭借精准的流体操控能力，可实现微量流体的稳定剪切、液滴均一化生成，是制备单分散性水凝胶微球的主流技术。法国Elveflow作为全球高端微流控流体操控设备研发厂商，其自研微流控系统具备流量高精度控制、流体稳定性强、兼容性广等优势，适配海藻酸钠微球的标准化、精细化制备，可精准调控微球粒径、球形度与内部孔隙结构。本文基于Elveflow官方实验文献及多篇SCI外文研究文献，详细阐述该微流控系统制备海藻酸钠微球的完整流程、工艺细节、参数调控逻辑，并分析制备过程中的关键技术要点，为海藻酸钠微球的科研制备与产业化应用提供参考。

2 实验材料、仪器与文献依据

2.1 核心实验材料

结合Elveflow官方制备藻酸盐微珠实验方案及MDPI期刊公开研究成果，本次实验选用试剂均为生物分析纯级别，具体材料如下：

· 海藻酸钠：粘度200±20 mPa·s，用于配制分散相水溶液，为微球基体材料；

· 氯化钙（CaCl₂）：分析纯，作为二价阳离子交联剂，实现海藻酸钠离子交联固化；

· 乙二胺四乙酸（EDTA）：络合剂，用于螯合钙离子，延缓凝胶固化速率，避免芯片内部堵孔；

· 乙酸：pH调节剂，通过调控油水相界面pH值，释放螯合态钙离子，触发交联反应；

· 食用玉米油：连续相油相介质，无表面活性剂添加，降低生物毒性，适配生物样本制备；

· 去离子水：电阻率≥18.25 MΩ·cm，用于水溶液配制，规避杂质干扰交联反应。

2.2 实验仪器（Elveflow微流控系统组成）

本次制备实验采用法国Elveflow标准液滴生成微流控系统，硬件配置参考Elveflow 2023年藻酸盐微珠制备专项实验套件，整套设备模块化设计，组装便捷且流体控制精度极高，核心组件如下：

· 高精度微量注射泵：Elveflow OB1 MK4压力驱动泵，流量调控精度0.1 μL/min，压力控制范围0-2000 mbar，可稳定维持两相流体流速恒定；

· 聚焦式微流控芯片：对称双通道流动聚焦芯片，材质为聚二甲基硅氧烷（PDMS），芯片孔径50 μm，适配微米级微球制备；

· 显微观测模块：配套高速光学显微镜与高清成像相机，实时捕捉液滴生成形态，监测微球成型过程；

· 流体连接组件：PTFE耐腐蚀毛细管、密封接头、样品储液管，规避试剂腐蚀造成的流体泄漏；

· 后处理辅助设备：低速离心机、恒温清洗槽、真空干燥箱，用于微球纯化与保存。

2.3 参考外文文献

本文制备工艺、参数设置及优化逻辑均依托权威外文文献，核心参考文献如下：

1. Elveflow. How does microfluidics alginate beads production work?[EB/OL]. 2023, Elveflow official database.（官方基础制备工艺文献）

2. Elveflow. Sodium Alginate Hydrogels: Applications and Microfluidic Preparation Techniques[EB/OL]. 2024, Elveflow blog.（海藻酸钠水凝胶成型机理文献）

3. Utech S, et al. Controlled ion release for monodisperse alginate microbeads[J]. Biomicrofluidics, 2020.（钙离子缓释交联技术文献）

4. Zhang Y, et al. Interfacial Engineering-Free Microfluidics for Hydrogel Microsphere Fabrication[J]. Micromachines, 2025, 16(7):733.（无表面活性剂制备工艺文献）