專利名稱：一種聚二甲基硅氧烷微流控芯片及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微流控芯片，特別是涉及一種聚ニ甲基硅氧烷微流控芯片的制備方法。
背景技術(shù)：
微流控芯片又稱為微全分析系統(tǒng)，是ー類以微通道網(wǎng)絡(luò)為結(jié)構(gòu)特征的微型反應(yīng)或分析系統(tǒng)。由于具有分析速度快、試劑消耗少、使用成本低、易集成和自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，微流控芯片已成為當(dāng)前十分活躍的科學(xué)前沿，并在化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的研究中得到廣泛的應(yīng)用。芯片的制作技術(shù)是微流控系統(tǒng)的一大研究重點(diǎn)。目前用于制作微流控芯片的材料主要有娃、玻璃與高分子聚合物等，其中聚ニ甲基娃氧燒(polydimethylsiloxane,PDMS)屬于ー種彈性高分子聚合物材料，由于該材料具有優(yōu)異的光學(xué)性能、氣體通透性、表面易修飾處理等特性，成為微流控芯片的最常用材料之一，目前已被廣泛應(yīng)用于毛細(xì)管電泳分離、細(xì)胞培養(yǎng)分析、蛋白質(zhì)或核酸檢測(cè)等領(lǐng)域。PDMS微流控芯片的制作主要分為微通道的加工和芯片鍵合兩部分，微通道加工主要采用基于模具的澆注成型或者激光燒蝕方法而實(shí)現(xiàn)，芯片的鍵合主要分為不可逆鍵合與可逆鍵合。其中，可逆鍵合主要利用PDMS表面具有一定的粘附性與高平整度特性將兩個(gè)PDMS基片直接貼合，但是其鍵合強(qiáng)度較差，容易漏液；不可逆鍵合主要采用表面活化鍵合方法，即將兩PDMS基片表面先采用等離子體活化或者紫外線照射處理一定時(shí)間后貼合，實(shí)現(xiàn)永久性的封合，雖然采用這種方法獲得的芯片鍵合強(qiáng)度大，但是需要昂貴的等離子體發(fā)生器或者專門的紫外照射設(shè)備，而且處理過程往往需要大約數(shù)十分鐘，往往成為制約整個(gè)芯片制備流程的主要步驟。因此，開發(fā)一種靈活、快速、簡(jiǎn)便、低成本的PDMS鍵合方法，成為當(dāng)前微流控領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)目前PDMS芯片制作中的上述問題，提供一種新的PDMS微流控芯片的鍵合方法。本方法不需要復(fù)雜的儀器設(shè)備及嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)條件，可實(shí)現(xiàn)PDMS芯片制備過程中靈活、快速、簡(jiǎn)便、低成本的芯片封接，從而建立ー種適用于普通實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行PDMS芯片的加
ェェ藝。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是聚ニ甲基硅氧烷微流控芯片由三層基材組成。上層為聚ニ甲基硅氧烷蓋片層，中間層為雙面膠層，下層為聚ニ甲基硅氧烷基底層，微流控芯片的制備是通過將上下兩層基材與中間層粘貼而成。本發(fā)明所使用的雙面膠層，上下兩個(gè)表面都涂覆有能和聚ニ甲基硅氧烷基材粘合的粘合剤，總厚度為10 1000微米。本發(fā)明包括如下步驟

I)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)和繪制微流控芯片的微通道；
2)通過微加工技術(shù)在芯片基材上加工微通道和進(jìn)樣孔；3)將三層基材對(duì)齊、壓緊、封合，制得微流控芯片。在步驟2)中，所述的微通道結(jié)構(gòu)可以是在聚ニ甲基硅氧烷基材上加工而得，也可以是在雙面I父層上加工而得。在聚ニ甲基硅氧烷基材表面加工微通道，可以通過基于模具的澆注聚合制備，也可以通過激光刻蝕方法在上層的聚ニ甲基硅氧烷基材或下層的聚ニ甲基硅氧烷表面加工而得微凹槽結(jié)構(gòu)。所述的在雙面膠層上加工微通道，可以通過激光刻蝕方法加工而得鏤空的微通道結(jié)構(gòu)。在步驟3)中，所述的微流控芯片的制備是通過將上下兩層聚ニ甲基硅氧烷基材分別與中間層對(duì)齊、壓緊，依靠雙面膠表面的粘貼特性實(shí)現(xiàn)封合，最終制備成具有密閉微流體通道的微流控芯片。與現(xiàn)有的聚ニ甲基硅氧烷微流控芯片制作方法相比，本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)是I)這種聚ニ甲基硅氧烷微流控芯片的制備無需使用氧等離子體發(fā)生器或紫外照射設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)聚ニ甲基硅氧烷的快速封接。2)通過選用不同粘合強(qiáng)度的雙面膠材料，按照本發(fā)明的制備方法獲得的聚ニ甲基硅氧烷微流控芯片，既可實(shí)現(xiàn)不可逆鍵合，也可實(shí)現(xiàn)可逆鍵合。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例`1聚ニ甲基硅氧烷微流控芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1中， 代表聚ニ甲基硅氧E512I烷，代表雙面膠。圖2為本發(fā)明實(shí)施例2聚ニ甲基硅氧烷微流控芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖2中， 代表聚ニ甲基硅氧ESI3烷，代表雙面膠。圖3為本發(fā)明實(shí)施例3聚ニ甲基硅氧烷微流控芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖3中， 代表聚ニ甲基硅氧烷，代表雙面膠。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步的詳細(xì)描述。實(shí)施例1圖1為本發(fā)明實(shí)施例1聚ニ甲基硅氧烷微流控芯片的截面結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1中，上層為聚ニ甲基硅氧烷蓋片層，中間層為雙面膠層，下層為聚ニ甲基硅氧烷基底層。微流控芯片的微通道是直接加工在中間層的雙面膠材料上的，具體方法是采用激光刻蝕方法在商品化的Seoteh Tape型雙面膠上加工出通透的微通道圖形，蓋片層和基片層都是由聚ニ甲基硅氧烷的預(yù)聚體和引發(fā)劑按10 I的比例混合、除氣，澆注于平板玻璃片上而獲得。在蓋片層上用打孔器打出溶液進(jìn)出口后，將上下兩層聚ニ甲基硅氧烷基材與中間層對(duì)準(zhǔn)、粘貼而成微流控芯片。實(shí)施例2圖2為本發(fā)明實(shí)施例2聚ニ甲基硅氧烷微流控芯片的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
在圖2中，上層為聚ニ甲基硅氧烷蓋片層，中間層為雙面膠層，下層為聚ニ甲基硅氧烷基底層。微流控芯片的微通道是直接加工在上層的聚ニ甲基硅氧烷硅氧烷材料上的，具體方法是采用傳統(tǒng)微加工方式制備硅基底的具有微凸起圖形的硅模版，將聚ニ甲基硅氧烷的預(yù)聚體和引發(fā)劑按10 I的比例混合、除氣，澆注于硅模版上而獲得具有微凹槽結(jié)構(gòu)的微通道基片。下層的聚ニ甲基硅氧烷基片直接由聚ニ甲基硅氧烷的預(yù)聚體和引發(fā)劑按10 I的比例混合、除氣，澆注于平板玻璃片上而獲得。進(jìn)ー步在蓋片層上用打孔器打出溶液進(jìn)出口后，將上下兩層聚ニ甲基硅氧烷基材與中間層分別對(duì)準(zhǔn)、粘貼而成微流控芯片。實(shí)施例3圖3為本發(fā)明實(shí)施例2聚ニ甲基硅氧烷微流控芯片的截面結(jié)構(gòu)示意圖。在圖3中，上層為聚ニ甲基硅氧烷蓋片層，中間層為雙面膠層，下層為聚ニ甲基硅氧烷基底層。微流控芯片的微通道是直接加工在下層的聚ニ甲基硅氧烷硅氧烷材料上的，具體方法是采用傳統(tǒng)微加工方式制備硅基底的具有微凸起圖形的硅模版，將聚ニ甲基硅氧烷的預(yù)聚體和引發(fā)劑按10 I的比例混合、除氣，澆注于硅模版上而獲得具有微凹槽結(jié)構(gòu)的微通道基片。上層的聚ニ甲基硅氧烷基片直接由聚ニ甲基硅氧烷的預(yù)聚體和引發(fā)劑按10 I的比例混合、除氣，澆注于平板玻璃片上而獲得。進(jìn)ー步在蓋片層和中間層上用打孔器打出溶液進(jìn)出口后，將上 下兩層聚ニ甲基硅氧烷基材與中間層分別對(duì)準(zhǔn)、粘貼而成微流控芯片。
權(quán)利要求
1.一種聚ニ甲基硅氧烷微流控芯片及其制備合方法，其特征在于該聚ニ甲基硅氧烷微流控芯片由三層基材組成。上層為聚ニ甲基硅氧烷蓋片層，中間層為雙面膠層，下層為聚ニ甲基硅氧烷基底層，微流控芯片的制備是通過將上下兩層基材與中間層粘貼而成。
2.按權(quán)利要求1所述的ー種聚ニ甲基硅氧烷微流控芯片及其制備方法，其特征步驟依次如下 1)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)和繪制微流控芯片的微通道； 2)通過微加工技術(shù)在芯片基材上加工微通道和進(jìn)樣孔； 3)將三層基材對(duì)齊、壓緊、封合，制得微流控芯片。
3.如權(quán)利要求1所述的ー種聚ニ甲基硅氧烷微流控芯片及其制備方法，其特征在于所述的雙面膠層，上下兩個(gè)表面都涂覆有能和聚ニ甲基硅氧烷基材粘合的粘合劑，總厚度為10 1000微米。
4.如權(quán)利要求1或2所述的ー種聚ニ甲基硅氧烷微流控芯片及其制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述的微通道結(jié)構(gòu)可以是在聚ニ甲基硅氧烷基材上加工而得，也可以是在雙面I父層上加工而得。
5.如權(quán)利要求2或4所述的ー種聚ニ甲基硅氧烷微流控芯片及其制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述的在聚ニ甲基硅氧烷基材表面加工微通道，可以通過基于模具的澆注聚合制備，也可以通過激光刻蝕方法在上層的聚ニ甲基硅氧烷基材或下層的聚ニ甲基硅氧烷表面加工而得微凹槽結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求2或4所述的ー種聚ニ甲基硅氧烷微流控芯片及其制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述的在雙面膠層上加工微通道，可以通過激光刻蝕方法加工而得鏤空的微通道結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1或2所述的ー種聚ニ甲基硅氧烷微流控芯片及其制備方法，其特征在于在步驟3)中，所述的微流控芯片的制備是通過將上下兩層聚ニ甲基硅氧烷基材分別與中間層對(duì)齊、壓緊，依靠雙面膠表面的粘貼特性實(shí)現(xiàn)封合，最終制備成具有密閉微流體通道的微流控芯片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚二甲基硅氧烷微流控芯片及其制備合方法，其特征在于該聚二甲基硅氧烷微流控芯片由三層基材組成。上層為聚二甲基硅氧烷蓋片層，中間層為雙面膠層，下層為聚二甲基硅氧烷基底層，微流控芯片的制備是通過將上下兩層基材與中間層粘貼而成。其特征步驟依次如下1)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)和繪制微流控芯片的微通道；2)通過微加工技術(shù)在芯片基材上加工微通道和進(jìn)樣孔；3)將三層基材對(duì)齊、壓緊、封合，制得微流控芯片。本發(fā)明所提出的聚二甲基硅氧烷微流控芯片的制備無需使用氧等離子體發(fā)生器或紫外照射設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)聚二甲基硅氧烷的快速封接。
文檔編號(hào)B01L3/00GK103055981SQ20121058965
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者葉嘉明 申請(qǐng)人:蘇州汶顥芯片科技有限公司