非PFAS（全氟烷基）液滴微流控试剂

2025-07-09

液滴微流控（Droplet Microfluidics)，这种高通量分析技术已经火了将近20年，并在诸如药学、医学诊断、食品安全、环境监测、以及材料学等领域都取得了巨大的成功。氟化材料在基于液滴分析的应用中至关重要，特别是那些需要在严苛的热力学条件下进行的实验如数字PCR。这类含氟化材产料包括连续油相（如HFE7500）、表面活性剂（008-Fluosurfactant、dsurf)、乳液破乳剂（101-AqueousRecovery)及表面疏水处理剂（909-FluoroCoat）等。氟化材料(主要是PFAS）之所以受青睐，有两大特点：1与液滴微流控其它材料（如PMDS）、玻璃、塑料具有良好的兼容性；2 能维持液滴在孵育及热循环过程中高度稳定。（图1）

随着液滴微流控技术的普及和应用创新，科学界和环保领域对实验耗材提出了更高要求。为响应这一需求，RAN Biotechnoglogies全新推出了油包水液滴微流控非PFAS（不含全氟烷基物质）试剂，包括连续油相、表面活性剂、破乳油以及PDMS微流控器件表面处理试剂。这些材料经过特殊设计，可保证微液滴在传统的热循环与孵育条件下稳定工作。这既满足了环境友好的要求，又保证用户能持续获得精准可靠的实验结果。

实验材料：

71J-NFS: 新型不含PFAS（全氟烷基物质）表面活性剂（即用型）
201-NFC: 新型不含PFAS的表面疏水处理剂
501-NFARO: 新型不含PFAS的破乳油
The BOX™: 微流控泵
008-FluoroSurfactant: 含氟表面活性剂（含PFAS）
101-AqueousRecovery: 破乳剂（含PFAS）
909-FluoroCoat: 表面疏水处理剂（含PFAS）
Taq 2X Master mix (New England Biolabs)
引物1 (IDT)
引物2 (IDT)
DNA Lambda 模板 (IDT)
琼脂糖胶(Lonza)

采用标准软光刻技术制作了PDMS微流控芯片。随后在芯片内壁分别涂覆201-NFC（用于无PFAS体系）和909-FluoroCoat（用于含氟体系）。

本实验采用的连续油相分别为71J-NFS（无PFAS的表面活性剂载体油配方）和008-FluoroSurfactant-2wtH含氟表面活性剂）。分散水相则根据实验需求选用LB培养基（用于孵育实验）或Taq 2X预混液（用于PCR实验）。

液滴微流控技术主要有应用在两个方面，细胞分装及PCR扩增。前者要求液滴在长时间的孵育过程中保持稳定，后者则要求液滴在反复的急剧温度变化条件下稳定。在这儿，利用芯片和微流控泵，非PFAS（71J-NFS）和含氟的体系（008-FS 2% in HFE7500)都各自成功生成了大小均一的液滴。

为在PCR条件下比较两种系统，我们生成了含有Taq 2X预混液的液滴，对其进行常规热循环处理，结果发现两种系统生成的液滴在热循环期间（30个循环）及之后均未发生融合现象。（图2）

左下：71J-NFS液滴在孵育及PCR前后的状态对比；右下：含2wt% 008-氟碳表面活性剂的液滴在孵育及PCR前后的状态对比。

图3 左图：71J-NFS液滴在乳液破乳前后的状态对比

图4 含氟系统与无PFAS系统的电泳结果

RAN Biotechnologies推出的新型无PFAS微流控试剂系列：

含表面活性剂的油相（71J-NFS）：可在液滴生成与操作过程中稳定液滴，即使在高温孵育和热循环等严苛条件下仍保持性能稳定。
新型疏水涂层（201-NFC）：有效减少微流控芯片表面润湿现象
破乳油相（501-NFARO）：实现水相的高效分离

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