[發(fā)明專利]一種集成鎳柱微陣列的聚合物微流控芯片及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210159058.1
• 申請日: 2012-05-22
• 公開（公告）號: CN102671730A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 國世上;趙興中;喻小磊;李莎莎
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微全分析系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種集成鎳柱微陣列的聚合物微流控芯片及其制備方法。

背景技術(shù)

微流控芯片技術(shù)起源于20世紀90年代，最初應(yīng)用于分析化學(xué)領(lǐng)域，它以微通道為結(jié)構(gòu)特征，以生命科學(xué)為主要研究對象，通過微機電加工工藝（MEMS），將整個實驗室的功能包括樣片預(yù)處理、反應(yīng)、分離、檢測等集成在一塊微米尺度的芯片上，使分析速度得到極大提高，具有集成度高，試劑消耗少，制作成本低，分析效率高等特點。磁性顆粒由于其固有性質(zhì)以及與細胞的可交聯(lián)性，對磁性顆粒的操控在細胞研究中具有很大的應(yīng)用潛力。

目前基于微流控芯片的磁性顆粒操控技術(shù)中，主要采用在芯片外施加或撤去外磁場的方法或者在芯片內(nèi)集成電磁鐵的方法，前者是在芯片外部用永磁體直接操控芯片通道中的磁性顆粒，這種方法雖然簡單易行，但是隨著磁場在通道內(nèi)的快速衰減，難以在微尺度下進行精確操控；后者是用微加工的方法在芯片通道外集成體積較小的電磁鐵，以實現(xiàn)微尺度下對磁性顆粒的操控，這種方法雖然集成度高，但是加工過程復(fù)雜，而且在電磁鐵上產(chǎn)生的焦耳熱難以發(fā)散，以至于燒壞電路。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題提供一種成本低、不產(chǎn)生焦耳熱的集成鎳柱微陣列的聚合物微流控芯片及其制備方法。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一、一種集成鎳柱微陣列的聚合物微流控芯片，該芯片包括：玻璃基片、玻璃芯片上的電極、電極上的鎳柱微陣列和具有微通道的芯片基片，所述的芯片基片固定于玻璃基片上，且所述的電極和所述的鎳柱微陣列位于所述的芯片基片的微通道中。

上述鎳柱為圓柱形，其高度為10μm，直徑為30μm。

上述電極為鉻金電極，厚度為50-100nm。

二、上述聚合物微流控芯片的制備方法，包括步驟：

1、在玻璃基片上制備電極，并在電極上制備鎳柱微陣列；

2、制備具有微通道的聚合物微流控芯片基片，所述的芯片基片采用聚二甲基硅氧烷（PDMS）制備得到；

3、將步驟1所得玻璃基片和步驟3所得芯片基片進行鍵合，即得到集成鎳柱微陣列的聚合物微流控芯片。

步驟1中在玻璃基片上制備電極的過程具體為：

采用軟刻蝕法將電極圖案轉(zhuǎn)移到玻璃基片上，然后采用蒸鍍法或磁控濺射法在玻璃基片上的電極圖案上制備電極。

上述電極為鉻金電極，其厚度為50-100nm。

步驟1中在電極上制備鎳柱微陣列的過程具體為：

采用軟刻蝕法將微陣列圖案轉(zhuǎn)移到電極上，然后在電極的微陣列圖案上電鍍上金屬鎳，即得到鎳柱微陣列。

上述鎳柱為圓柱形，其高度為10μm、直徑為30μm。

步驟2具體為：

采用軟刻蝕法或反應(yīng)離子刻蝕法制備聚合物流控芯片的陽模模板，將液態(tài)聚二甲基硅氧烷倒在陽模模板上，固化后，經(jīng)脫模，即得到具有微通道的芯片基片。

上述陽模模板為單晶硅陽模模板。

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當(dāng)對本方法所制備的微流控芯片施加的外磁場時，集成在微流控芯片上的單個鎳柱均周圍產(chǎn)生強的誘導(dǎo)磁場梯度，通過調(diào)節(jié)外磁場的大小，從而間接調(diào)節(jié)誘導(dǎo)磁場梯度的大小。當(dāng)鎳柱周圍存在誘導(dǎo)磁場梯度時，流過鎳柱的磁性顆粒會被磁場力作用而吸附到鎳柱上，當(dāng)誘導(dǎo)磁場梯度消失時，磁性顆粒又會被流動的流體所沖走，從而實現(xiàn)了對磁性顆粒實現(xiàn)可控的捕獲與釋放。本方法所制備的微流控芯片可廣泛應(yīng)用于細胞的操控與篩選，例如，可通過在磁性顆粒表面交聯(lián)不同的生物分子（蛋白質(zhì)、多肽等），將本方法所制備的微流控芯片用于循環(huán)腫瘤細胞、有核紅細胞等細胞的捕獲與釋放。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和有益效果：

1、本發(fā)明方法實現(xiàn)了鎳柱微陣列在微流控芯片中的集成，過程簡單，成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)；

2、本發(fā)明微流控芯片能夠?qū)Υ判灶w粒實現(xiàn)可控的捕獲與釋放，具有較高的捕獲效率，且易釋放；而且本芯片在工作時由于沒有電流進入，因此無焦耳熱產(chǎn)生。

附圖說明

圖1?是本發(fā)明微流控芯片的整體俯視圖；

圖2?是蒸鍍有鉻金電極的玻璃基片的縱剖面示意圖；

圖3?是集成了鎳柱微陣列的玻璃基片的縱剖面示意圖；

圖4?是單晶硅陽模模板的縱剖面示意圖；

圖5?是倒了聚二甲基硅氧烷的陽模模板的縱剖面示意圖；

圖6?是圖1中的A-A剖視圖；?

圖7?是圖1中的鎳柱微陣列在顯微鏡下的效果圖；