ELVEFLOW微流控系統(tǒng)在病原微生物核酸快速提取中的應用

分子鈣鈦礦含能材料（DAP?4）由高氯酸根陰離子、銨根陽離子和質(zhì)子化三乙烯二胺陽離子（H2dabco2+）組成，因其良好的熱穩(wěn)定性和爆轟性能而受到含能材料研究者的廣泛關(guān)注。原料DAP?4 流散性差，不利于裝藥且機械感度較高。而利用黏結(jié)劑將藥物顆粒進行球形化造粒，可以在實現(xiàn)對藥物降感的同時增加其流動性，已成為目前含能材料領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)降感的重要手段。常用的球形化造粒方法有：靜電噴霧法、乳液蒸發(fā)法、水懸浮法］、elveflow微流控技術(shù)等。

近年來，液滴elveflow微流控技術(shù)的發(fā)展為復合含能材料的制備提供了新的方法，具有設(shè)備小型化、試劑消耗低、可以精確調(diào)控等優(yōu)點。陜西應用物理化學研究所韓瑞山等采用十字聚焦型微流控芯片制備了HNS微球，并對其點火閾值、熱性能進行了一系列分析。南京理工大學朱朋通過自行設(shè)計的微孔陣列芯片，實現(xiàn)了延期藥（B/BaCrO4）微球的制備，提高了延期精度。中北大學周近強采用十字聚焦型微流控芯片制備了窄粒徑分布的TATB 基復合微球；劉意利用同軸型微流控設(shè)備在制備HNS/CL?20 復合微球的同時保持了CL?20 的晶型；時嘉輝、張東旭等通過改進液滴微流控平臺，成功制備得到一系列高球形度、粒徑分布窄、分散性好的多組分含能復合微球。由以上研究可以看出，液滴微流控技術(shù)在制備球形藥方面具有明顯優(yōu)勢，但是目前采用elveflow微流控技術(shù)針對DAP?4 的球形化造粒還鮮有報道。

硝化纖維素（NC）雖然容易制備，能量高，但是其分子作為一種半剛性鏈，韌性差，玻璃化溫度高。聚疊氮縮水甘油醚（GAP）具有氮含量高，比NC 有更多的柔性鏈段、更低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）等優(yōu)點。NC和GAP 具有良好的相容性，兩者復合可以兼容各自優(yōu)勢。基于此，本研究采用同軸型液滴elveflow微流控技術(shù)，以NC/GAP 為復合黏結(jié)劑制備了DAP?4 基復合微球。并研究了不同黏結(jié)劑對微球形貌的影響，對其流散性、熱性能、燃燒行為、機械感度等進行了分析，驗證了液滴elveflow微流控技術(shù)對DAP?4 基復合微球制備的適用性。

實驗過程

DAP?4 制備：采用分子組裝策略制備了含能分子鈣鈦礦材料DAP?4。具體實驗步驟如下：將5.9 g 氯酸銨，11 g 三乙烯二胺溶于150 mL 水中，水浴加熱攪拌至60 ℃ ，抽取16.5 mL 高氯酸，通過注射泵以0.5 mL·min-1 的速率將高氯酸滴加至上述溶液，維持溫度60 ℃反應30 min 后冷卻，用無水乙醇洗滌若干次，過濾烘干得到DAP?4。

微球制備：液滴elveflow微流控平臺如圖1 所示，由兩臺注射泵（動力單元），同軸型微流控通道芯片，聚四氟乙烯管組成。分散相為DAP?4 的懸浮液，濃度為0.6 g·mL-1，其中黏結(jié)劑溶解在分散相中，復合黏結(jié)劑（GAP+NC）占DAP?4 質(zhì)量的2%。為提高固化效果將連續(xù)項加熱至40 ℃，固定分散相和連續(xù)項的流速比為0.2：20 mL·min-1。GAP 和NC 的比例分別為0∶5，1∶4，1∶1，4∶1，并根據(jù)黏結(jié)劑的比例將制備的DAP?4 基復合微球分別命名為GN05，GN14，GN11，GN41。

結(jié) 論

（1）通過搭建液滴elveflow微流控平臺，實現(xiàn)了DAP?4 微球的制備。隨著其中GAP 比例的增加，微球的球形度逐漸改善。當GAP 和NC 的比例為4∶1 時，GN41 微球的的球形度最好。

（2）微球GN05 和GN41 的熱分解峰溫分別為388.06 ℃ ，389.25 ℃ ，與樣品DAP?4 的分解峰溫390.21 ℃相比，由于GAP 和NC 的提前分解，造成微球內(nèi)部熱累積，分解溫度均有輕微提前。

（3）微球GN41 自然堆積的休止角為27° ，與DAP?4 和GN05 相比分別降低18°和4°。表明采用elveflow微流控技術(shù)制備的GN41 微球極大的改善了DAP?4 的流散性，提高了DAP?4 的裝藥性能。

（4）通過燃燒實驗表明，GN05、GN41 比DAP?4的燃燒時間有輕微延長，分別延長了125 ms 和36 ms，GN41 微球更好的保持了DAP?4 的燃燒性能。在機械感度方面，GN05、GN41 和DAP?4 相比，撞擊感度提高了5 J，摩擦感度提高了4 N。表明GN41 微球可以在更好保持DAP?4 燃燒性能的同時，一定程度上降低其機械感度，提升了DAP?4 的安全性。