PDMS微流控芯片的制作流程及其應用
當前簡單的微流體裝置包含成型在聚合物中的微通道,該微通道粘合到平坦的表面如載玻片上。常用于微流體芯片的聚合物是PDMS,PDMS是透明的,生物相容的(非常類似于乳房植入物中使用的硅凝膠),可變形且廉價的彈性體。其易于模塑和粘合在玻璃上。由于以上這些原因,PDMS受到了研究人員的廣泛關(guān)注。
制作簡單的微流體芯片需要幾個步驟。我們在這里描述了通過軟光刻方法制造微流體芯片。
微流體通道的設計:
微流體器件的加工開始于使用專用軟件如AutoCAD、Illustrator、L-Edit等設計微流體通道。一旦完成這種設計,就將其轉(zhuǎn)移到光掩膜上:鍍鉻玻璃板或塑料薄膜,這兩個是常見的模板。這可以通過專門的制造商或在用于玻璃面罩的潔凈室中完成。因此,微通道用UV不透明油墨(如果基材是塑料膜)印刷或用鉻蝕刻(如果基材是玻璃板)。
通過光刻法加工微流體模具:
該步驟對應于將微通道圖案從光掩模轉(zhuǎn)移到模具上的真實微通道中。微通道在模具上“雕刻”,產(chǎn)生復制品,使得能夠?qū)⑼ǖ赖窨坛晌磥淼奈⒘黧w芯片材料。
(1)將樹脂涂在具有所需厚度的平坦表面如硅晶片上,厚度決定了微流體通道的高度。
(2)然后將具有微通道圖案的光掩模保護的樹脂部分暴露于紫外光下。因此,在像SU-8型的負性樹脂的情況下,僅表示通道的部分暴露于UV光并固化,模具的其他部分受到掩膜的不透明區(qū)域的保護。
(3)模具在溶劑中顯影,該溶劑刻蝕未暴露于紫外光的樹脂區(qū)域。
(4)然后,我們獲得具有來自光掩模的圖案的樹脂復制品的微流體模具(未來的微通道在模具上形成“浮雕”)。通道的高度由在硅晶片上展開的原始樹脂的厚度確定。大多數(shù)時候,需要用硅烷處理模具,以便在模塑步驟中釋放或取下微流體器件。
微流控芯片的成型:
(1)模塑步驟允許從模具中批量生產(chǎn)微流體芯片。
(2)將PDMS(液體)和交聯(lián)劑(固化PDMS)的混合物倒入模具中并在高溫下加熱。
(3)一旦PDMS硬化,就可以將其從模具中取出。我們便獲得PDMS塊上的微通道的復制品。
微流體裝置完成:
(4)為了允許注入流體用于將來的實驗,使用PDMS打孔器在微流體器件上加工流體入口和流體出口。流體入口和出口與后續(xù)的微流體導管相連接,流體入口和出口的尺寸與導管外徑的尺寸相配套。
(5)用等離子體處理具有微通道和載玻片的PDMS塊的表面。
(6)等離子體處理允許PDMS和玻璃粘合以封閉微流體芯片。
現(xiàn)在,該微流體芯片就準備好了。使用微流體導管連接微流體PDMS芯片和樣品儲液池及OB1壓力控制器后,便可以進行實驗了。Tygon管和Teflon管是微流體實驗裝置上常用的毛細導管。
整合復雜功能:
此外,許多微流體器件集成了微電極、納米結(jié)構(gòu)或表面功能化的其他特征。這種類型的附加步驟通常采用微觀和納米技術(shù)的標準技術(shù)(薄膜沉積、等離子體蝕刻、自組裝單層)。
微流體的應用
現(xiàn)在,微流體技術(shù)有許多大量的應用,主要是:
(1)在生物醫(yī)學領(lǐng)域,芯片上的實驗室允許在單個芯片上集成許多醫(yī)學測試。
(2)在細胞生物學研究中,因為微通道具有與生物細胞相同的特征尺寸,因此,微流體芯片可以實現(xiàn)操作單個細胞和快速的藥物切換的功能。
(3)在蛋白質(zhì)結(jié)晶中,因為微流體器件允許在單個芯片上產(chǎn)生大量的結(jié)晶條件(溫度、pH值、溫度等)。
(4)還有許多其他領(lǐng)域:藥物篩選、葡萄糖測試、化學微反應器、電化學、微處理器冷卻或者微型燃料電池。
標簽:   PDMS微流控芯片
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