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研究生： 廖崇佑
Chung-Yu Liao
論文名稱： 以多重乳化製程製作高分子薄殼載具之研究
Fabrication of Biodegradable Microcapsules Utilizing 3-D Surface Modified PDMS Microfluidic Devices
指導教授： 蘇育全
Yu-Chuan Su
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 原子科學院 - 工程與系統科學系
Department of Engineering and System Science
論文出版年： 2008
畢業學年度： 96
語文別： 中文
論文頁數： 92
中文關鍵詞： 雙重乳化 、高分子薄殼 、表面光嫁接
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    • 本研究利用PDMS立體流道搭配表面光嫁接技術，開發了泛用型W/O/W雙重乳化裝置，適用於多種極性與黏度各異的流體組合，可成功製作具生物可降解特性的薄殼載具。在流道設計上我們考慮了雙重乳化機制中介面力與黏滯力對結構成形與穩定的影響，並透過立體流道搭配表面光嫁接技術加以實現。其中立體流道是由多層PDMS結構接合而成，而表面光嫁接技術則可局部改變流道壁面親疏水特性。我們將生物可降解性材料溶解於有機相的乙酸乙酯中，先生成W/O/W雙重乳化結構，當乙酸乙酯逐漸被萃取出後，殘餘的材料將濃縮固化成薄殼狀結構。實驗證明W/O/W雙重乳化結構的內外徑尺寸可分別由最內與最外層水相流速獨立控制，分布在30至200μm與100至400μm的範圍內。利用這項裝置我們已經成功的製作三酸甘油脂、聚乳酸、及微脂體這三種薄殼載具，並能將磁性粒子鑲嵌於薄殼結構中，使其具備磁性導引與加熱釋放的特性。以此裝置所製備的薄殼載具擁有高包覆體積比、高穩定性、生物可相容性、及可控制運動與釋放特性等優點，可望應用於藥物包覆與釋放、細胞培養、以及生醫相關的各項基礎研究。

    摘要 I ABSTRACT II 致謝 III 第1章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 簡介 2 1.2.1 微流體晶片 2 1.2.2 微囊胞 3 1.2.3 藥物釋放 5 1.3 研究動機 6 1.4 論文架構 8 第2章 文獻回顧 9 2.1 雙重乳化液滴 9 2.2 表面光嫁接的應用 15 2.3 高分子微顆粒 18 2.4 實驗目的 26 第3章 流道設計及工作原理 27 3.1 雙重乳化微液滴之形成 27 3.1.1 液滴產生機制 27 3.1.2 流道設計原理 30 3.1.3 親疏水性的影響與介面活性劑的作用 34 3.1.4 黏滯係數的影響 36 3.2 高分子表面光嫁接(photo-grafting)機制 37 3.3 高分子薄殼之製備 41 3.4 以高分子化反應形成微球殼 43 3.5 滲透壓 44 第4章 流道製程與實驗方法 45 4.1 以軟微影製程製作立體流道 45 4.1.1 光罩設計與製作流程 45 4.1.2 對準記號的製作 46 4.1.3 SU-8母模的製作 46 4.1.4 PDMS微鑄模製程(Micro-molding process) 49 4.1.5 PDMS晶片的接合 50 4.2 PDMS流道表面光嫁接(photo-grafting)流程 52 4.2.1 定義流道親疏水性區域之方法 53 4.2.2 光嫁接反應流體通入之程序 54 4.2.3 曝光 55 4.2.4 反應後殘餘液之移除程序 56 4.3 高分子薄殼載具之製作 56 4.3.1 本實驗所使用的化學物質種類 57 4.3.2 高分子溶劑的選擇 58 4.4 實驗架設及流程 59 第5章 結果與討論 61 5.1 單純以立體流道形成雙重乳化 61 5.2 表面光嫁接 62 5.3 形成乙酸乙酯為中間相的雙重乳化結構 67 5.4 流體流速與乙酸乙酯雙重乳化液滴尺寸關係 72 5.5 各種雙重乳化微液滴的應用 74 5.5.1 聚苯乙烯(Polystyrene)微球殼 74 5.5.2 三酸甘油脂(Trilaurin)微球殼 77 5.5.3 聚乳酸(poly(L-lactic acid))微球殼 79 5.5.4 微脂體(liposome) 82 5.6 包覆磁性奈米粒子 84 5.7 內包覆水相不穩定性之探討 86 第6章 結論與未來展望 88

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