基于液滴电聚并的乳液稳定性的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21706161
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0802.传递过程
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Emulsion droplets are ubiquitous in our daily life products, industrial products as well as emerging droplet-microfluidic-based applications, such as digital PCR, and high throughput drug screening. Quick characterization of the emulsion stability can speed up the formulation design of the product by reducing the development time and cost; enhance the safety of food through minimizing the use of emulsifiers. In addition, characterizing the emulsion stability in a fast manner can help screen the appropriate type and concentration of emulsifiers, which is crucial for applying droplet microfluidics in clinical applications. To advance this field, we propose a method to rapidly characterize the stability of emulsions stabilized by different emulsifiers through studying the electro-coalescence of droplets. Using a custom-built micro-device to accurately control the environmental conditions, adsorption time of emulsifiers and other related parameters, we propose to systematically study the dependence of critical voltage, which triggers the electro-coalescence, on type, concentration of emulsifier as well as size, electrical conductivity of droplets. We will explore the mechanism behind the electro-coalescence and further propose a physical model to calculate the critical disjoining pressure which determines the stability of emulsions. Our proposed work could be beneficial to any applications involved the emulsion droplets which includes food, cosmetics, pharmaceutics and applications based on droplet microfluidics.
乳液微液滴常见于日常生活产品、工业产品以及诸如数字核酸扩增技术(dPCR)、高通量药物筛选等微流控技术应用中。乳液液滴稳定性的快速测定能加快产品配方换代,减少研发时间与成本;降低乳化剂的使用,提高食品安全性;同时,诸多液滴微流控技术的应用亟需快速测定乳液稳定性从而来筛选出合适的乳化剂种类与浓度。本项目拟通过研究液滴电聚并现象,提出一种快速测定乳液稳定性的技术方法。该方法通过设计一个微装置来精细控制环境条件、乳化剂吸附时间等因素对实验的影响,并在该装置上系统地研究触发液滴电聚并的临界电压与乳化剂种类、浓度以及液滴的物性参数的关系。基于液滴电聚并的实验结果,该项目拟研究电聚并背后的物理机理,并进一步提出计算决定乳液稳定性的分离压力的模型,从而实现乳液稳定性的快速鉴定。该提出方法快速、简便、成本低、可行性高,研究成果将对食品、化妆品、药剂等配方设计以及基于液滴微流控的实际应用有着至关重要的意义。

结项摘要

微液滴常见于日常生活产品、工业产品,同时它也是诸如数字核酸扩增技术、高通量药物筛选等微量化反应的重要单元。研究液滴稳定性的快速测定能加快这些应用产品的配方迭代,减少研发时间与成本;降低乳化剂的使用,提高食品安全性;同时,诸多基于微液滴的应用亟需快速测定稳定性从而来筛选出合适的稳定剂的种类与浓度。在该项目中,我们系统地研究了以表面活性剂等两亲性分子及颗粒作为稳定剂来形成乳液液滴、皮克林乳液、液体弹珠,并探讨了电场触发液滴发生电聚并的物理现象。同时,我们探究了电聚并的物理机理,阐明了两亲性分子及颗粒对液滴稳定性的影响机制。为我们鉴定液滴稳定性提供了指导和新途径。该项目在执行期内产生的成果包括在Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Angewandte Chemie, Small等重要学术期刊上发表论文15篇,其中以该基金为第一标注的有10篇,第二标注的有5篇。申请发明专利5项。该项目的研究成果将对食品、化妆品、药剂等配方设计以及基于微液滴的应用研究有着至关重要的意义。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Non-coalescence of oppositely charged droplets in viscous oils
粘性油中带相反电荷的液滴不聚结
  • DOI:
    10.1063/1.5109181
  • 发表时间:
    2019-07-08
  • 期刊:
    APPLIED PHYSICS LETTERS
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Chen, Xue;Liu, Peng;Kong, Tiantian
  • 通讯作者:
    Kong, Tiantian
Bioinspired Superwettability Micro/Nanoarchitectures: Fabrications and Applications
仿生超润湿性微/纳米结构:制造和应用
  • DOI:
    10.1002/adfm.201808012
  • 发表时间:
    2019-03-14
  • 期刊:
    ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Kong, Tiantian;Luo, Guanyi;Liu, Zhou
  • 通讯作者:
    Liu, Zhou
Spontaneously Regenerative Tough Hydrogels
自发再生坚韧水凝胶
  • DOI:
    10.1002/anie.201904932
  • 发表时间:
    2019-07-01
  • 期刊:
    ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Qu, Gang;Li, Yang;Kong, Tiantian
  • 通讯作者:
    Kong, Tiantian
Compressed liquid marble ruptures at edge
压缩液态大理石边缘破裂
  • DOI:
    10.1063/1.5108999
  • 发表时间:
    2019-06
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Liu Zhou;Zhang Yage;Yang Tiyun;Wang Zhi;Shum Ho Cheung
  • 通讯作者:
    Shum Ho Cheung
Breakup of ultra-thin liquid films on vertical fiber enhanced by Marangoni effect
马兰戈尼效应增强垂直纤维上超薄液膜的破裂
  • DOI:
    10.1016/j.ces.2018.12.058
  • 发表时间:
    2019-05-18
  • 期刊:
    CHEMICAL ENGINEERING SCIENCE
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Ding, Zijing;Liu, Zhou;Yang, Chun
  • 通讯作者:
    Yang, Chun

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  • 通讯作者:
    韩乐

其他文献

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电场下多相流的微分散机制及其在亚微米级颗粒制备中的应用
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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