脂質(zhì)體作為多種治療劑的載體合規意識，在癌癥治療及多模態(tài)成像等領(lǐng)域展現(xiàn)出潛在優(yōu)勢密度增加，但其傳統(tǒng)制備存在穩(wěn)定性差、靶向性不足創新內容、制備工藝復(fù)雜且重復(fù)性差等問題機遇與挑戰。為突破這些限制，微流體技術(shù)已發(fā)展成為一種高效且成本效益高的脂質(zhì)體合成新途徑善於監督。微混合器作為微流控芯片的重要組成部分集成技術，在生物工程、醫(yī)學檢測和化學反應(yīng)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用更合理，如聚合酶鏈式反應(yīng)（PCR）適應能力、疾病診斷、核酸測序各方面、藥物輸送和細胞分離等防控。與宏觀反應(yīng)系統(tǒng)相比，微混合器具有快速分析適應性、極低試劑消耗量堅實基礎、可控液體流動、高響應(yīng)靈敏度等優(yōu)點重要作用。在微混合器中需混合多種流體等地，其性能優(yōu)劣直接影響系統(tǒng)工作效率和結(jié)果準確性，因此提高微混合器的混合效率成為當前研究熱點之一尤為突出。

針對以上問題規定，魯東大學陳雪葉教授團隊合作開發(fā)了一種基于海岸帶分形的壁式微混合器，實現(xiàn)了精準控制脂質(zhì)體的制備。該研究以微通道側(cè)壁的擋板結(jié)構(gòu)（PWFB）作為混合單元責任，并采用交錯的雙側(cè)壁交叉排列（SWF）布局應用情況，極大地提升了混合效率。研究通過數(shù)值模擬和實驗驗證了其高效混合性能深入各系統，并應(yīng)用于脂質(zhì)體的制備中解決問題，為微流控技術(shù)在生物醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新的思路和方法系列。

相關(guān)成果以“A novel micromixer based on coastal fractal for manufacturing controllable size liposome"為題發(fā)表在學術(shù)期刊《PHYSICS OF FLUIDS》上作用，魯東大學機械工程系碩士研究生陳鑫坤為本文的第一作者，陳雪葉教授為通訊作者慢體驗。

通過模擬海岸線的分形結(jié)構(gòu)并將其應(yīng)用于微混合器設(shè)計中著力增加，實現(xiàn)了微混合器三維模型的構(gòu)建（圖1）。

研究團隊通過對微混合器模型進行了嚴格的網(wǎng)格獨立性測試在此基礎上，以確保模擬結(jié)果的準確性和可靠性助力各行。團隊通過劃分五種不同的網(wǎng)格數(shù)，在微通道出口處設(shè)置一條三維橫截面線自主研發，研究不同網(wǎng)格數(shù)下橫截面線的速度變化確定性，進行了多次測試和比較。此外損耗，團隊還研究了不同網(wǎng)格尺寸對混合指數(shù)的影響講故事，并將該研究模型的數(shù)值結(jié)果與引用的其他研究人員的最相似模型進行了比較。通過多方面的驗證方法和數(shù)據(jù)對比分析性能穩定，保證了研究結(jié)果和結(jié)論的科學性和可信度全面革新，為進一步研究和應(yīng)用提供了可靠的基礎(chǔ)（圖2）。

數(shù)值模擬部分主要研究和分析了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下PWFB微混合器的混合效率，通過單目標優(yōu)化的方法優(yōu)化PWFB結(jié)構(gòu)來增加樣品流體的接觸面積和接觸時間也逐步提升。通過比較PWFB的不同高度更多的合作機會、不同數(shù)目、不同布置方式和相鄰兩個分形擋板間不同距離的混合效率結(jié)果認為。確定了數(shù)目為6服務好、高度為280μm、間距為87.5μm、交錯式SWF布局的PWFB是最佳的微混合器（圖3）共謀發展。

為了進一步研究影響PWFB微混合器混合性能的可能因素，團隊對引起微混合器快速混合的因素進行了更深入的研究聽得懂。確定了PWFB結(jié)構(gòu)對增強分子擴散和混沌對流具有重要作用應用優勢，顯著提高了微混合器的混合性能。通過PWFB微混合器的模擬濃度分布和八個代表性截面全方位，研究了在低Re和高Re時高效節能，PWFB微混合器中不同位置的有效混合性能。從沿微通道方向的濃度曲線分布可以看出大局，PWFB引起的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象對促進混合效率的提高具有重要意義（圖4）新創新即將到來。

在實驗階段有序推進，通過結(jié)合3D打印技術(shù)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)成型能力與模塑法高精度成型的特點設施，進行PWFB微混合器的制備。團隊采用摩方精密nanoArch®P150（精度：25μm）3D打印設(shè)備堅定不移，實現(xiàn)了微通道結(jié)構(gòu)模具的高精度打印組合運用，并結(jié)合翻模技術(shù)制備了PWFB的表面微通道結(jié)構(gòu)（圖5）。

為驗證PWFB微混合器的混合性能集聚，團隊選取藍色染料和黃色染料作為工作流體開展性能驗證實驗，以便實現(xiàn)可視化混合效果調整推進。觀察隨著雷諾數(shù)的變化狀況，混合指數(shù)在實驗中的趨勢和數(shù)值模擬所預(yù)測的結(jié)果一致。

在脂質(zhì)體制備的應(yīng)用實驗中機製，該研究團隊以脂質(zhì)溶液和緩沖溶液作為工作流體全過程，實現(xiàn)了微流控空白脂質(zhì)體（MF-BL）的尺寸可控生產(chǎn)。根據(jù)動態(tài)光散射(DLS)表征顯示參與水平，MF-BL具有單峰小尺寸分布大型，六組FRR為10的獨立實驗重復(fù)性良好，獲得了粒徑為 165.12 ± 11.6 nm明確相關要求、多分散性指數(shù)（PDI）為0.35±的MF-BL重要意義。研究結(jié)果充分證明了該制備方法的穩(wěn)定性和可靠性（圖6）。

圖6. (a)當入口通道的流速為14.76µL/min（Re=1）時深化涉外，在微通道中混合單元位置的模擬和實驗結(jié)果的比較體系。(b)不同Re下的數(shù)值模擬和實驗結(jié)果比較生產製造。(c)不同Re下PWFB混合器與簡單T形微混合器及Lv等人提出的混合器的混合性能比較。(d)FRR為10的6個批次中脂質(zhì)體的均徑攜手共進。（e）FRR為10的脂質(zhì)體尺寸分布（f）FRR為10的6個批次中脂質(zhì)體的PDI共同。

總結(jié)：

本研究創(chuàng)新性地提出了一種基于海岸分形的壁式微混合器，該混合器展現(xiàn)出極為優(yōu)異的混合性能經過。通過數(shù)值模擬與實驗研究簡單化，確定了其最佳結(jié)構(gòu)配置，并成功應(yīng)用于脂質(zhì)體的制備明確了方向。這一成果為微流控技術(shù)在脂質(zhì)體制備以及其他生物醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用系統性，提供了至關(guān)重要的參考和依據(jù)。未來增產，研究團隊將持續(xù)致力于進一步拓展微混合器在納米醫(yī)學載體等領(lǐng)域的應(yīng)用便利性，有望為相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展帶來全新的突破方法。