导读：

近期，四川大学褚良银教授、邓宇超副研究员等人与四川师范大学张茂洁副教授合作，提出了一种基于粘附能诱导双乳液演变的微流控新策略，成功制备出具有可控结构特征的单分散磁性Janus非球形微粒。该微粒兼具高效活性物质封装、磁导向运动及微通道内高速流动性能，相关研究以“Fabrication of Monodisperse Magnetic Janus Nonspherical Microparticles with Controllable Structural Features”为题目，发表在期刊《Langmuir》上。

本文要点：

1、该研究提出一种基于粘附能诱导双乳液演变的微流控策略，用于可控制备Janus非球形微粒。

2、其核心是利用溶剂蒸发改变中间油相的溶剂质量，促使W/O/W双乳液从核壳结构经去湿过程演变为哑铃状等非球形结构，以此为模板经紫外聚合得到含水性中空腔和疏水性聚ETPTA的Janus非球形微粒。

3、这类微粒具有多重优势：可高效封装亲水/疏水活性物质；引入Fe₃O₄纳米颗粒后具备良好的磁导向运动性能；因独特非球形结构，在微通道水流中运动速度优于球形微粒；其结构（如空腔数量、形状）和尺寸可通过调节单体浓度、溶剂蒸发时间、微流控流速等参数灵活调控。

4、该方法规避了传统多步修饰的局限，为制备多功能微载体提供了新范式，在肿瘤协同治疗、级联催化反应、智能微机器人等领域具有巨大应用前景。

该研究通过粘附能诱导双乳液去湿演变实现Janus非球形微粒的制备，这一核心机制的具体过程如下：

① 以W/O/W双乳液为初始模板，中间油相由PGPR（表面活性剂）、EA（PGPR的良溶剂，易挥发）和ETPTA（PGPR的不良溶剂，光固化单体）组成。

② EA蒸发使中间油相中ETPTA占比升高，导致油相溶解PGPR的能力下降，PGPR分子倾向于自组装聚集。

③ 聚集的PGPR促使双乳液的内水相-油相（W1/O）界面与外水相-油相（W2/O）界面相互粘附，形成表面活性剂双层，产生粘附能。

④ 粘附能触发中间油相对内水核的去湿过程，使双乳液从核壳结构逐渐转变为哑铃状、雪人状等非球形结构。

⑤ 经紫外光聚合固化后，非球形双乳液模板转化为具有水相中空腔室和疏水聚ETPTA半区的Janus非球形微粒。

这一机制通过溶剂蒸发动态调控界面性能，实现了一步法可控制备，无需复杂修饰步骤。

图1 基于可控演变双乳液制备 Janus 非球形微粒。(a−d) 示意图展示 Janus 非球形微粒的制备流程，包括基于去湿作用与蒸发的乳液演变（a−c）及紫外聚合固化（d）。

图2 用于活性物质封装的中空球形微粒。(a−f) 光学显微照片显示了由演变后的双乳液形成中空球形微粒的过程，比例尺为 100 μm。(g, h) 负载荧光素异硫氰酸酯-葡聚糖的中空球形微粒的激光共聚焦显微镜图像，(g) 中比例尺为 250 μm，(h) 中为 25 μm。(i) 中空球形微粒的尺寸分布。

图3 双乳液的结构演变过程。(a−h) 去湿作用诱导双乳液结构演变的侧视（a−d）和俯视（e−h）光学显微镜图像，比例尺为 100 μm。

图4 W/O 界面的粘附行为。(a) 油相中两个粘附水滴的三相接触点 A 的受力平衡示意图。(b, c) 含 4%（w/v）PGPR、ETPTA 与 EA（VETPTA/VEA=1:1）的油相中，两个水滴的粘附过程光学显微镜图像，比例尺为 100 μm。

图5 界面张力 γ_W/O（a）和粘附能（b）随 ETPTA 含量的变化关系。

图6 演变后双乳液及 Janus 非球形微粒的光学显微镜图像。(a,b) 含 20%（v/v）（a）和 50%（v/v）（b）ETPTA 的双乳液经约 30 分钟溶剂蒸发后的形貌（a1, b1）及对应的 Janus 非球形微粒（a2, b2）。(c) 含 50%（v/v）ETPTA 的双乳液经约 24 小时溶剂蒸发后的形貌（c1）及对应的 Janus 非球形微粒（c2）。(d, e) 含 50%（v/v）ETPTA 的双乳液经约 40 分钟溶剂蒸发后，分别具有 1 个（d1）和 2 个（e1）内水核的形貌及对应的含 1 个（d2）和 2 个（e2）中空腔室的 Janus 非球形微粒。(f) 磁性 Janus 非球形微粒的俯视（f1）和侧视（f2）光学显微镜图像。(a−c1) 中比例尺为 200 μm，(c2, d−f) 中为 100 μm。

图7 Janus 非球形微粒在毛细管微通道中的磁导向运动光学显微镜图像。运动方向：(a) 沿微通道底部从左向右；(b) 沿微通道顶部从右向左。

图8 球形与 Janus 非球形微粒在毛细管微通道水流中的运动行为。(a,b) 球形微粒在水流中运动的示意图（a）和光学显微镜图像（b），水流速度为 8.56 mm/s。(c−f) Janus 非球形微粒在水流中运动的示意图（c）和光学显微镜图像（d−f），水流速度分别为 2.85 mm/s（d）、5.70 mm/s（e）和 8.56 mm/s（f）。最小刻度代表 0.1 mm。

图9 球形微粒与 Janus 非球形微粒在不同流速水流中于毛细管微通道内的平均运动速度。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.5c04353

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