水油两相乳液技术在石油化工、材料工业、环境工程、食品工程和生物医药领域都有着重要的应用。尤其在生物医学领域，乳液液滴技术在微反应器、流氏细胞技术、药物固载和递送、单细胞检测等领域的应用正快速兴起，而实现水油两相乳液液滴的稳定和失稳是及其关键的技术难点。两亲性的表面活性剂是用于稳定乳液液滴的重要分子，例如单细胞测序领域最常用的嵌段型Krytox-PEG表面活性剂是稳定获得单细胞液滴的最重要耗材，目前仅能进口，且价格及其昂贵，是国内目前被“卡脖子”的关键生物化工耗材之一。如果能自主设计研发新型表面活性剂用于保持乳液液滴稳定，并且可按需求使液滴失稳而诱导水油相分离，将显著提升乳液液滴技术的产业应用效率，同时突破进口垄断、显著降低成本。

       针对这一问题，华诺生物科技有限公司合作单位大连理工大学SM@TE-Lab团队，近期开发出一种新型的温度响应型氟表面活性剂，可以简单地通过温度控制液滴的稳态和失稳状态，通过将全氟聚醚（PFPE）与聚（N-异丙基丙烯酰胺）（pNIPAM）或聚（2-乙基-2-恶唑啉）（pEtOx）的热响应性嵌段偶联来合成热响应性表面活性剂 (图1)。在常温下，该表面活性剂可保持液滴长期的稳定，满足相关的应用需求；当环境温度改变至低临界溶液温度（LCST）以上时，表面活性剂分子的热响应性嵌段变得疏水，使得水油界面失去稳定性，从而实现乳液液滴发生相分离而聚结破乳(图2)。该方法仅通过温度调控就能精准控制水油两相乳液液滴的稳定和失稳，避免使用添加剂或者反复清洗等复杂操作，可以方便快捷的手机液滴中的产物而不损失。我们进一步通过载单细胞包载工艺验证了该温敏表面活性剂可用于载细胞海藻酸凝胶微球的连续一步法生产 (图3)。

       综上所述，该新型表面活性剂的研发为水油两相乳液液滴技术在生物医学和工业领域的广泛应用开辟了一条新途径。相关研究工作近期发表在微流控领域的顶刊《Lab on a chip》上，论文题目“Thermo-responsive fluorinated surfactant for on-demand demulsification of microfluidic droplets”（Lab on a Chip, 2021, DOI: 10.1039/D1LC00450F）。

图1  热响应性氟碳表面活性剂用于液滴按需破乳的设计原理

图2 热响应性氟碳表面活性剂在微流控芯片生产微液滴及破乳过程

图3 热响应性氟碳表面活性剂用于一步法微流控制备载细胞微凝胶及生物相容性验证

       华诺生物基于SM@TE-Lab团队的研发基础，已实现该新型表面活性剂的量产，为该技术的进一步产业应用奠定了基础，也为相关行业的应用需求带来性价比更高的变革技术。