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微射流金刚石交互容腔作用原理
更新时间:2020-08-12   点击次数:2725次

      微射流金刚石交互容腔(Diamond Interaction Chamber or Diamond Reaction Chamber)也叫金刚石均质腔、微射流金刚石均质腔、交互均质腔或室、微射流均质反应室、或者第二代均质腔或室,主要用于微射流高压均质机。“第二代均质腔”的名字,是对应于一代“均质阀”式均质腔而来。

 

图1 微射流金刚石交互容腔

金刚石交互容腔作用原理:

       第二代微射流金刚石交互容腔(Diamond Interaction Chamber),具有固定的内部几何结构,是微射流高压均质技术的核心部件之一,也是一种世界上早出现且成熟应用的微流控产品。当固液或液液物料,经动力单元加压后经过百微米级的交互容腔孔道形成超音速射流(可达1000m/s),在金刚石交互容腔内部产生剧烈的剪切、碰撞、空穴、压力降以及对射作用,与单流道不同的是,Y型金刚石交互容腔双股射流对射瞬间相对速度加倍,物料高动能瞬间转化产生对射爆炸效应,这些作用的集合致使物料发生高效的颗粒减小,乳化性、均一性、透明度增加等变化。

       Y型微射流金刚石交互容腔利用物料间的自相碰撞,大大降低了物料对均质腔腔体的磨,大大延长了腔体使用寿命;动态高压微射流均质技术集合了微射流、撞击流和传统高压均质技术的优势于一体,相对具有更高的均质效率。

图2 三种不同均质核心部件均质作用原理示意图(A喷嘴、B均质阀、C微射流交互容腔)

 

微射流金刚石交互容腔使用特色:

       适用于高附加值纳米乳、脂质体、微球、细胞破碎、纳米混悬液、纳米材料制备等过程,广泛应用于制药、精细化工、生物技术、化妆品、导电浆料、石墨烯等行业。

1. 材质粒子剥落问题:

       相比于一代均质阀式均质核心部件,金刚石交互容腔可以保证均质反应获得更高的压力,同时金刚石材质的应用也免除了均质阀金属颗粒剥落的风险。金属颗粒的剥落与聚集,在药品安全上是巨大的隐患。2010年FDA召回11批丁酸氯维地平注射用乳剂,召回原因是因为产品中可能含有金属颗粒物质,如果这些颗粒发生聚集将可能引起某些组织机械损伤以及炎症反应,某些组织供血减少可能引起脑、心脏、肝脏等器官的功能紊乱。

2. 高硬度材质处理

       对于高硬度物料,均质反应时极易磨损均质阀,大大降低均质核心使用寿命,金刚石交互容腔采用固定形状的金刚石核心,硬度上高于一代均质阀用硬质金属或陶瓷,同时对射流的应用,充分利用物料间的相互碰撞,减少对腔体的磨损,金刚石交互容腔在高硬度材料均质过程中也具有突出的优势。

3.  放大生产保证

       因为均质阀结构的放大,无法保证处理能力线性放大,因此传统阀式均质机无法从小试线性放大大生产规模,放大生产时需要重新探索处理工艺;金刚石交互容腔通过金刚石单通道到多通道的通道并联放大,保证处理效果一致的前提下,实现高效、重现性好的放大生产,同规格金刚石通道的并联增加为放大生产提供了核心基础。

 

图3 单通道金刚石交互容腔内部结构(左)多通道金刚石交互容腔内部结构示意(右)

 

金刚石交互容腔实物图片

    

图4 Genizer微射流金刚石交互容腔

 

 

图5 PSI微射流金刚石交互容腔

 

           

图6 Dyhydromatics微射流金刚石交互容腔

 

       苏州微流纳米生物技术有限公司专业提供微射流高压均质设备、脂质体挤出设备等纳米均质仪器进口、安装、培训与售后支持。苏州微流纳米生物技术有限公司是美国Genizer亚洲区总代理、美国BEE中国区总代理,提供的仪器设备适用于脂肪乳、脂质体、微乳、载药微球、纳米混悬液等纳米材料研发与生产,广泛用于医药、化妆品、精细化工、电子、石墨烯、新能源等领域并服务于各大高校、研究所、制药以及化妆品企业等。Genizer是目前仅次于Microfluidics的,世界*二的微射流高压均质设备供应厂家,其先进的微射流金刚石交互容腔制造技术为越来越多同行,比如PSI、Dyhydromatics、Jinsystech等同行所借鉴。

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