本發(fā)明屬于微流控芯片的制作方法，具體涉及一種PDMS微流控芯片的制作方法。

背景技術(shù)：

PDMS由于成本低廉、易于加工，并且具有良好的化學(xué)惰性，在微流控芯片制作中具有廣泛應(yīng)用。

傳統(tǒng)加工技術(shù)大多采用光刻制造，在基底上旋涂一層光刻膠，緊貼光刻膠覆上帶有所需圖案的掩膜版，經(jīng)紫外曝光后所需部分光刻膠固化，去除多余未固化光刻膠后形成所需圖案模板，使用PDMS澆注固化得到芯片，但光刻法成本較高，并且制作過(guò)程中需要超凈環(huán)境，工藝要求高且操作繁瑣；芯片制作可使用軟刻蝕技術(shù)，以帶有結(jié)構(gòu)的PDMS芯片為彈性體印章，使用固化型塑料復(fù)制該彈性體印章上的圖案得到模板，以此模板快速制作更多的PDMS芯片[Younan Xia,George M.Whitesides,Soft Lithography[J].Angew.Chem.Int.Ed.1998,37,550-575]，這種方法是為了降低制作成本而發(fā)展的PDMS芯片制造技術(shù)，一定程度上降低了微流控芯片的制作成本，缺點(diǎn)是初代模板仍舊需要使用光刻技術(shù)來(lái)制作，并未真正擺脫光刻步驟；紙基芯片的制作是使用可固化型的液體材料在濾紙上直接打印出所需圖形，液體浸潤(rùn)濾紙并固化后在濾紙上形成所需結(jié)構(gòu)，微流控的反應(yīng)和檢測(cè)直接在濾紙中進(jìn)行[Andres W.Martinez,Scott T.Phillips,Benjamin J.Wiley,FLASH:A rapid method for prototyping paper-based microfluidic devices[J].Lab on a Chip,2008,8,622-624]，擺脫了光刻工藝，但紙基芯片的通道系統(tǒng)是開(kāi)放式的，應(yīng)用中易受到外界干擾；Shrinky-Dink芯片是直接在可收縮的聚苯乙烯薄板上刻出結(jié)構(gòu)后加熱，刻痕變形，通道收縮變窄加深得到可用芯片[Chi-Shuo Chen,a David N.Breslauer,b Jesus I.Luna，et al,Shrinky-Dink microfluidics:3D polystyrene chips[J].Lab on a Chip,2008,8:622-624]，也擺脫了光刻步驟，但缺點(diǎn)是通道形狀始終呈倒錐形，形狀不可控。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

要解決的技術(shù)問(wèn)題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種PDMS微流控芯片的制作方法

技術(shù)方案

一種PDMS微流控芯片的制作方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：制作帶有毫米級(jí)結(jié)構(gòu)的母模；

步驟2：在母模上澆筑PDMS混合液，加熱至60℃保持4-5h后固化剝離得到原代的PDMS彈性印章；所述PDMS混合液是重量比10:1的PDMS預(yù)聚物和固化劑的混合液；

步驟3：將原代彈性印章放置在真空澆筑裝置中并密封，抽真空使得真空度至少為6Kgf/cm²；然后將PU和去氣冷藏水的混合溶液澆筑于原代彈性印章腔體中，澆筑完成后使得PU溶液在腔體中凝固得到PU彈性體；

所述PU和去氣冷藏水的混合溶液的重量比為1:3～1:4，混合攪拌30s后立即進(jìn)行澆筑；

步驟4：將PU彈性體放置在溫度為60℃的干燥環(huán)境中蒸發(fā)水分，水分完全蒸發(fā)后尺寸收縮至原尺寸的1/2得到小尺寸的彈性體；

步驟5：將小尺寸的PU彈性體放入培養(yǎng)皿中，澆注步驟2中所述的PDMS預(yù)聚物和固化劑的混合液，60℃加熱4-5h固化剝離得到PDMS芯片；

步驟6：將制得的PDMS芯片裁剪和打孔，分別使用丙酮、乙醇、純水的超聲清洗后用等離子體清洗表面，與玻璃鍵合，得到微流控系統(tǒng)。

將步驟5得到的PDMS芯片放入真空澆注裝置中重復(fù)步驟3-5，得到更小尺寸的PDMS芯片，然后進(jìn)行步驟6。

所述PDMS預(yù)聚物為道康寧公司生產(chǎn)的Sylgard 184PDMS雙組份套件產(chǎn)品中的A組分。

所述固化劑為道康寧公司生產(chǎn)的Sylgard 184PDMS雙組份套件產(chǎn)品中的B組分。

有益效果

本發(fā)明提出的一種PDMS微流控芯片的制作方法，首先使用普通加工方式加工出帶有毫米級(jí)結(jié)構(gòu)的母模，在母模上澆筑PDMS并固化剝離得到原代的PDMS彈性印章，然后使用一種固化收縮型聚氨酯(Hydroshrink^TM)澆注在原代PDMS彈性印章上制作PU彈性印章，該步驟需使用真空澆注裝置進(jìn)行，使結(jié)構(gòu)尺寸在毫米級(jí)的模板收縮至微米級(jí)，然后繼續(xù)使用軟刻蝕技術(shù)在PU彈性印章上澆筑PDMS并固化剝離，最后將固化的PDMS與玻璃鍵合，制作成可使用的系統(tǒng)封閉的PDMS微流控芯片。

本發(fā)明的優(yōu)越性在于使用PU材料制作軟刻蝕技術(shù)中的彈性印章，使尺寸在毫米級(jí)別的結(jié)構(gòu)收縮至微米級(jí)別，擺脫了傳統(tǒng)方法中光刻等微加工技術(shù)來(lái)制作微流控芯片，大大降低了芯片制作的成本，簡(jiǎn)化了操作工藝，也避免了開(kāi)放系統(tǒng)的芯片在使用時(shí)易受到影響的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1：ABS方棒搭建所需通道結(jié)構(gòu)制得母模，方棒尺寸在毫米級(jí)

圖2：PDMS轉(zhuǎn)印母模得到原代彈性印章

圖3：PU溶液澆注原代彈性印章

圖4：PU溶液凝固得到PU彈性體，加熱后水分蒸發(fā)彈性體收縮得到小結(jié)構(gòu)的彈性體

圖5：PDMS澆注收縮后的彈性體得到芯片

圖6：第二代PDMS芯片

圖7：芯片與玻璃鍵合得到微流控系統(tǒng)

1-母模，2-原代彈性印章，3-腔體，4-氣閥，5-管道，6-進(jìn)液杯，7-進(jìn)液閥，8-進(jìn)液管，9-PU彈性體，10-小尺寸的彈性體，11-第一代PDMS芯片，12-第二代芯片12，13-玻璃。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

步驟1、制作帶有毫米級(jí)結(jié)構(gòu)的母模：使用邊長(zhǎng)為1mm的ABS方棒拼出“工”字形和“中”字形的通道結(jié)構(gòu)，加熱貼于玻璃表面，完成母模1的制備，如圖1；

步驟2：在母模上澆筑PDMS混合液，加熱至60℃保持4-5h后固化剝離得到原代的PDMS彈性印章如圖2；所述PDMS混合液是重量比10:1的PDMS預(yù)聚物和固化劑的混合液；

步驟3：將原代彈性印章放置在真空澆筑裝置中并密封，關(guān)閉進(jìn)液閥7，打開(kāi)氣閥4，從管道5對(duì)腔體3抽真空使得真空度至少為6Kgf/cm²；然后將PU和去氣冷藏水的混合溶液倒入進(jìn)液杯6，關(guān)閉氣閥4，打開(kāi)進(jìn)液閥7，使PU溶液通過(guò)進(jìn)液管8進(jìn)入腔體3，足量后關(guān)閉進(jìn)液閥7，PU溶液在腔體3中凝固得到PU彈性體9；

所述PU和去氣冷藏水的混合溶液的重量比為1:3.5，混合攪拌30s后立即進(jìn)行澆筑；

步驟4：將PU彈性體9放置在溫度為60℃的干燥環(huán)境中蒸發(fā)水分，水分完全蒸發(fā)后尺寸收縮至原尺寸的1/2得到小尺寸的彈性體10，如圖4；

步驟5：將小尺寸的PU彈性體10放入培養(yǎng)皿中，澆注步驟2中所述的PDMS預(yù)聚物和固化劑的混合液，60℃加熱4-5h固化剝離得到第一代PDMS芯片11，如圖5；

將步驟5得到的PDMS芯片放入真空澆注裝置中重復(fù)步驟3-5，得到更小尺寸的第二代芯片12，如圖6，然后進(jìn)行步驟6。

步驟6：將制得的PDMS芯片裁剪和打孔，分別使用丙酮、乙醇、純水的超聲清洗后用等離子體清洗表面，與玻璃13鍵合，得到微流控系統(tǒng)，如圖7。

所述PDMS預(yù)聚物為道康寧公司生產(chǎn)的Sylgard 184PDMS雙組份套件產(chǎn)品中的A組分。

所述固化劑為道康寧公司生產(chǎn)的Sylgard 184PDMS雙組份套件產(chǎn)品中的B組分。

經(jīng)過(guò)兩次轉(zhuǎn)印復(fù)制得到了第二代PDMS芯片，使通道結(jié)構(gòu)由母模的毫米級(jí)縮至微米級(jí)，母模的通道寬度約為800微米，第二代PDMS芯片通道寬度約為250微米，并且第二代PDMS芯片能成功與玻璃鍵合，證明了其可用性。