[發明專利]以水凝膠平面微圖案化為基礎的液塑法制備聚二甲基硅氧烷芯片的方法

無效

• 申請號: 200810011425.7
• 申請日: 2008-05-16
• 公開（公告）號: CN101598717A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: 林炳承;劉欣;於林芬;戴忠鵬;秦建華
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01N35/00
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司
• 代理人: 樊南星

技術領域

本發明涉及化學與物理科學，特別提供了一種以水凝膠平面微圖案化為基礎的液塑法制備聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片的技術。

背景技術

微流控芯片領域的快速發展顯然得益于日益簡化并且靈活多樣的微流控芯片技術。典型的微流控芯片的制備過程主要涉及在各種材料中制備出具有所需微通道幾何結構的微溝槽，繼之以打孔、封接等步驟，最終形成閉合的微流路系統。早期所用方法多是借用微電子行業和微機電系統(MEMS)領域已有微加工技術和材料[Science.1993，261(5123)：895-897，Science.1998，280(5366)：1046-1048，Trac-Trends?in?Analytical?Chemistry.2000，19(6)：364-378]，如制作玻璃、石英或硅芯片所涉及的濺射、沉積、光刻、干法或濕法刻蝕、高溫或陽極健合等，此類技術雖能確保制備出高質量或具有精細通道結構的微流控芯片，但過程繁瑣，成本高，可加工材料種類有限，因而難于普及；針對熱塑性材料的注塑、熱壓等技術亦有采用[Electrophoresis.2000，21(1)：12-26，Lab?on?a?Chip.2004，4(1)：28-37，Analytical?Chemistry.2005，77(22)：7122-7130，]，雖可實現芯片的批量化制備，但前段工藝復雜、成本高，所制芯片結構也較單一；利用軟刻蝕基本技術，通過簡易的澆塑復形工藝，輔之以簡單、靈活的封接方法，制備聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片，是目前廣為采用的微流控芯片制作技術[Science.2000，290(5496)：1536-1540，Electrophoresis.2003，24(21)：3563-3576，Analytical?Chemistry.2002，74(7)：1537-1545]。PDMS所具有的諸如：彈性、透氣性、低表面自由能等理化性質賦予其在芯片設計、制作和應用方面以更多的靈活性，因而亦是應用最為普遍的芯片材料。但，原則上，制備PDMS芯片所需的復形模板仍需通過傳統的光刻工藝制得，其中(以SU-8膜板制作為例)所涉及的諸如基片處理、勻膠、軟烘、曝光、后烘、顯影、硬烘等步驟使得整個芯片制作過程仍顯繁瑣，非專業實驗室亦難于掌握。進一步簡化芯片技術，對于微流控片研究和應用的深入普及應當有所幫助。

另一方面，日益多樣化的應用，對于微流控芯片結構的復雜性亦有更高的要求，其中多涉及如：構建三維流路網絡[Analytical?Chemistry.2000，72(14)：3158-3164，]，以實現多維分離分析[Analytical?Chemistry.2002，74(8)：1772-1778]、模擬計算[Proceedings?of?the?National?Academy?of?Sciences?of?the?United?States?ofAmerica.2001，98(6)：2961-2966]、樣品混合[Lab?on?a?Chip.2004，4(4)：342-350]等功能；制備弧形截面通道，用于制作微閥微泵[Science.2000，288(5463)：113-116，Science.2002，298(5593)：580-584，Lab?on?a?Chip.2006，6(7)：849-856]；或者在同一芯片中構建多尺度微流路已實現顆粒填充[Analytical?Chemistry.2006，78(5)：1444-1451，Analytical?Chemistry.2007，79(16)：6135-6142，Proceedings?of?the?NationalAcademy?of?Sciences?of?the?United?States?of?America.2006，103(51)：19272-19277]、細胞的定位[Lab?on?a?Chip.2005，5(6)：628-633，Lab?on?a?Chip.2005，5(1)：49-55]，微液滴的生成過程。制作此類芯片，通常需通過多步曝光、多層對準等光刻工藝或采用特殊掩模和專門設備方能實現，對于專業實驗室也非易事。芯片制備技術上的高門檻，無疑限制了微流控芯片在這些重要應用領域深入發展。