PDMS芯片的優(yōu)點(diǎn)

在眾多高聚物微流控芯片中，聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流控芯片是應(yīng)用范圍最廣的芯片之一。PDMS以其獨(dú)特的優(yōu)勢在微流控芯片中得到應(yīng)用：材料廉價、易得；材料可加工性、成型性好，可以通過快速模塑法制作不同通道形狀的微流控芯片；可以透過240 nm以上波段的紫外、可見光，適合各種光學(xué)檢測；不透水，不溶于水和常見電泳緩沖液；可以透過空氣，對細(xì)胞無毒，適合生物樣品檢測；表面能低，容易和其他材料進(jìn)行可逆或者不可逆鍵合；有良好的絕緣性，良好的散熱性能，適于電泳分離；材料表面易于進(jìn)行改性，適合不同要求的生物樣品分析檢測；容易質(zhì)譜等其他分析檢測技術(shù)聯(lián)用。

PDMS芯片的缺陷

PDMS材料在性能上也有一些缺陷：表面疏水，緩沖液很難注入，表面吸附作用強(qiáng)，需進(jìn)行表面改性和修飾才能進(jìn)行應(yīng)用；導(dǎo)熱性差，導(dǎo)熱系數(shù)比玻璃低8-10倍，不利于焦耳熱的散失，限制了單位長度上的場強(qiáng)；PDMS材料的彈塑性定了它的微結(jié)構(gòu)不像其他剛性材料的結(jié)構(gòu)那樣的穩(wěn)定。 

由于PDMS材料具有高度疏水性，對生物分子特別是大分子蛋白具有強(qiáng)烈的非特異性吸附。在樣品分離時，由于吸附作用容易產(chǎn)生嚴(yán)重的拖尾、蛋白質(zhì)分離失敗、失活的現(xiàn)象，嚴(yán)重限制了PDMS在微流控芯片領(lǐng)域的應(yīng)用。

蛋白質(zhì)在材料表面的吸附和脫附過程

PDMS芯片表面改性

由于PDMS表面具有高度疏水性、對大分子蛋白質(zhì)有較強(qiáng)的吸附作用，因而尋找一種有效的PMDS表面改性方法是尤為重要的。 

高分子材料改性方法 ,  按改性范圍可分為：表面修飾法、整體修飾法，其中表面修飾法使用的最為廣泛，細(xì)分為物理修飾法、化學(xué)修飾法兩大類。

1、物理修飾法 

物理修飾法采用高能物質(zhì)作用于PDMS表面，以改變PDMS表面化學(xué)的組成性質(zhì)、或是在PDMS材料表面沉積一層新材料。主要方法包括等離子體處理、紫外光（UV）照處理、紫外光照加臭氧（UVO）處理、及激光處理等。采用這些方法進(jìn)行PDMS表面處理，操作簡單，能在PDMS表面生成羥基等親水性基團(tuán)而使其親水性、電滲流特性得到明顯的改善。但是物理改性的最大缺點(diǎn)是，改性后的表面性質(zhì)會隨著使用或放置時間的增加而逐步退化，其原因?yàn)镻DMS中未固化交聯(lián)的單體向表面擴(kuò)散，導(dǎo)致表面接枝層密度減小。另外，物理改性需要等離子體發(fā)生器、紫外光源等設(shè)備，有些還比較昂貴。特別要指出的是：通過等離子體和紫外光處理后，兩片PDMS之間可以形成不可逆的封接，對于改善PDMS的封接強(qiáng)度非常有效。

2、化學(xué)修飾法 

化學(xué)修飾法可分為：濕法修飾和通過共價鍵結(jié)合的表面接枝法。 

所謂濕法修飾即直接使待修飾溶液接觸PDMS表面，使擬修飾到PDMS表面的組份通過物理吸附或靜電等作用力被吸附于PDMS表面。常見的濕法修飾有層層自組裝（layer-by-layer（LBL）deposition）、溶膠凝膠包被、動態(tài)表面活性劑修飾及蛋白吸附等。這類修飾方法的共同特點(diǎn)是：修飾方法總體較為簡單。但是由于PDMS表面與修飾層之間并非依靠共價化學(xué)鍵連接，所以修飾層的穩(wěn)定性欠佳，容易隨使用時間的增加而流失。 

通過共價鍵結(jié)合的表面改性是通過化學(xué)反應(yīng)使修飾層以共價鍵鍵合于PDMS表面。如果修飾層也是一類高聚物，這樣的表面修飾也稱為表面接枝。這類修飾方法的最大優(yōu)勢是修飾層穩(wěn)定，改性后的表面性質(zhì)保持時間長，是PDMS芯片化學(xué)修飾比較常用的方法。但是相比于濕法修飾，該方法操作比較復(fù)雜，難度也比較大。