导读：

双乳液液滴载体的灵活操控在细胞培养、货物递送等诸多应用中意义重大。然而，现有技术受限于对专用平台和特殊功能材料的依赖，且功能单一，实用性受限。近期，东北林业大学机电工程学院解志杰教授、张凯亮副教授团队提出了一种基于可控交流电场的创新方法，实现了双乳液液滴载体的运输、旋转及内核释放等多功能操控，其载体外壳采用常见且无害的材料，可通过调节电信号参数灵活调控操控效果。相关研究以“Electrically-Controlled Multifunctional Double-Emulsion Droplet Carrier Manipulation”为题目，发表在期刊《Advanced Functional Materials》上。

本文要点：

1、本文介绍一种创新方法，可对双乳液液滴载体进行运输、旋转和内核释放等多功能操控。

2、功能样本可轻松封装于液滴内核，载体外壳由常用且无害的聚二甲基硅氧烷（PDMS）与硅油混合物构成。

3、在设计的微器件中，液滴先通过行波介电泳效应从通道入口运输至目标区域，再在旋转电场下旋转以测量其电特性，最后在足够的界面电场麦克斯韦应力作用下，外壳变薄破裂，释放纳米颗粒和抗癌药物。

4、通过改变电信号的电压、频率和相位变化方向，可灵活调节液滴操控，该方法在需样本加载、递送和释放的应用中颇具前景。

微流控器件在液滴载体操控中起到核心支撑与精准调控的作用，具体体现在以下方面：

1、提供操控平台：器件内设计有特定通道结构（如入口、目标区域、中央腔室），为液滴载体的运输、旋转和内核释放提供物理空间，确保操控过程有序进行。

2、电极集成与电场构建：底部集成四组螺旋电极，通过施加具有90度相位差的交流信号，可形成行波电场（实现运输）和旋转电场（实现旋转），为液滴操控提供电场驱动力。

3、液滴生成控制：专用玻璃毛细管微流控芯片可精准生成双乳液液滴模板，通过控制三相流体（外相、中间相、内相）的流速，调节液滴壳层和内核尺寸，为后续操控奠定基础。

4、功能实现保障：通道结构与电极排布配合，使液滴能在电场作用下完成从入口到目标区域的定向运输；中央腔室的设计利于液滴在旋转电场中稳定旋转以测量电特性；特定区域的电场分布可触发液滴壳层破裂，实现内核释放。

5、灵活调控支持：通过微流控器件的结构设计与电信号参数（电压、频率、相位）的协同调节，可灵活控制液滴的运输速度与方向、旋转状态及释放时机，满足多样化操控需求。

图1.电控双乳液液滴载体操控示意图。a）双乳液液滴载体的制备过程。b）用于液滴载体操控的微流控器件概览。c）微通道中电极的排布及液滴载体多功能操控示意图。d）可控电场下液滴载体按需运输（d1）、旋转（d2）和内核释放（d3）的图像。比例尺：75μm。

图2.双乳液液滴模板的生成。a）用于生成双乳液液滴的微流控系统示意图（a1）。a2）液滴生成器件关键结构及制备所用溶液的视图。b）中间油相流速对液滴尺寸的影响。c）外部水相流速对液滴尺寸的影响。d）液滴尺寸与内部相流速的关系图。

图3.可控行波介电泳作用下的液滴载体运输。

图4.旋转电场作用下的液滴载体旋转操控。

图5.电触发双乳液液滴载体的内核释放。

图6.含纳米级聚苯乙烯颗粒和抗癌药物的液滴载体的电操控。a–c）包裹荧光纳米颗粒的液滴载体的运输、旋转和释放。比例尺：75μm。d–f）含抗癌药物盐酸阿霉素的液滴载体的运输、旋转和释放。比例尺：150μm。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202510679