[發(fā)明專利]一種制作弧形的凹陷小孔的PDMS聚合物芯片的方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210277787.7
• 申請(qǐng)日: 2012-08-07
• 公開（公告）號(hào): CN102787364A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦建華;石楊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): C40B50/14
• 分類號(hào): C40B50/14;C12M3/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)晨創(chuàng)科技專利代理有限責(zé)任公司 21001
• 代理人: 張晨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚合物芯片的加工，制作，修飾及其應(yīng)用領(lǐng)域，特別提供了一種氣動(dòng)方式制作弧形的凹陷小孔的PDMS聚合物芯片的方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

組織工程學(xué)是近年來興起的一門新興學(xué)科。它是應(yīng)用生命科學(xué)和工程學(xué)的原理與技術(shù)，在正確認(rèn)識(shí)哺乳動(dòng)物的正常及病理兩種狀態(tài)下結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的基礎(chǔ)上，研究、開發(fā)用于修復(fù)、維護(hù)、促進(jìn)人體各種組織或器官損傷后的功能和形態(tài)生物替代物。組織工程的核心就是建立細(xì)胞與生物材料的三維空間復(fù)合體，即具有生命力的活體組織，用以對(duì)病損組織進(jìn)行形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的重建并達(dá)到永久性替代。三維培養(yǎng)是利用各種方法及材料,使細(xì)胞呈空間立體方式生長(zhǎng)，更接近于體內(nèi)生長(zhǎng)模式，形成類似體內(nèi)組織的結(jié)構(gòu)，發(fā)揮其功能。

近年來利用制作弧形凹陷微結(jié)構(gòu)形成三維細(xì)胞結(jié)構(gòu)來研究細(xì)胞行為和功能越來越被人所關(guān)注。現(xiàn)在報(bào)道的微結(jié)構(gòu)形成三維細(xì)胞結(jié)構(gòu)一方面可為體外培養(yǎng)細(xì)胞提供與其組織來源相似甚至相同的細(xì)胞生長(zhǎng)微環(huán)境和細(xì)胞聯(lián)系,從而既有利于各類細(xì)胞的分化定向誘導(dǎo),又有利于細(xì)胞分化表型的維持和增殖；另一方面可望在體外構(gòu)建與各類組織、器官相應(yīng)的細(xì)胞三維生長(zhǎng)類似物或等同物。而其應(yīng)用領(lǐng)域也涉及干細(xì)胞分化，胰島細(xì)胞功能再生、體外器官重建等諸多方面。隨著生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的需求，制作弧形凹陷微結(jié)構(gòu)方法也在飛速發(fā)展，主要的方法有：冰刻蝕，軟刻蝕、電子束刻蝕，原位合成法，氣動(dòng)技術(shù)等（1、Park,J.Y.;Hwang,C.M.;Lee,S.-H.,Ice-lithographic?fabrication?of?concave?microwells?and?a?microfluidic?network.Biomedical?Microdevices?2008,11(1),129-133；2、Xu,Y.;Xie,F.；Qiu,T.;Xie,L.;Xing,W.;Cheng,J.,Rapid?fabrcation?of?a?microdevice?with?concave?microwells?and?its?application?in?embryoid?body?formation.Biomicrofluidics?2012,6(1),016504）。

盡管上述方法現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展的較為成熟，但仍有很多因素限制了其更加廣泛的應(yīng)用：軟刻蝕、電子束刻蝕等技術(shù)修飾的精度高，但其需要專業(yè)化的昂貴儀器并且操作復(fù)雜；原位合成法雖然操作簡(jiǎn)單，但其用于原位合成的分子價(jià)格昂貴并且合成的體系有時(shí)會(huì)用到大量有機(jī)試劑；氣動(dòng)方式技術(shù)簡(jiǎn)單、快速、成本低廉，但所需要的通道模板是要求帶有小孔結(jié)構(gòu)的通透模板，制作方法繁瑣、操作復(fù)雜。

綜上所述，發(fā)明一種簡(jiǎn)單、快速、易于操作、環(huán)境友好、易于集成，可控性強(qiáng)、并且價(jià)格低廉的制作弧形的凹陷小孔的PDMS聚合物芯片的方法具有十分重要意義的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種制作弧形的凹陷小孔的PDMS聚合物芯片的方法與應(yīng)用，以解決以往制作工藝中存在的操作復(fù)雜、價(jià)格昂貴等問題。

本發(fā)明提供了一種制作弧形的凹陷小孔的PDMS聚合物芯片的方法，該方法的具體步驟如下：

——利用軟蝕刻技術(shù)制作含有多個(gè)小孔的通道聯(lián)通的PDMS聚合物芯片模板；

——制作PDMS（單體與引發(fā)劑配比為10：1）薄膜，將上述的PDMS聚合物芯片模板面與薄膜封接，PDMS模板打孔下方連接金屬管，連接處用AB膠封合，對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行硅烷化修飾；

——將未固化PDMS聚合物溶液（單體與引發(fā)劑配比為10：1）傾倒入裝置中，通入空氣，通過控制氣壓，調(diào)整氣體的通入量，上述裝置中的PDMS聚合物薄膜發(fā)生凸形形變，同時(shí)80℃加熱固化PDMS聚合物溶液20分鐘，剝離固化PDMS聚合物芯片，得到弧形的凹陷小孔的PDMS聚合物芯片。

其中，所述的PDMS（單體與引發(fā)劑配比為10：1）薄膜是通過配制未固化的PDMS溶液，倒在硅片上以5000轉(zhuǎn)速勻膠1分鐘后，80℃加熱2小時(shí)后得到。PDMS薄膜與PDMS薄板封接方法為等離子封接。

本發(fā)明提供的制作弧形的凹陷小孔的PDMS聚合物芯片的方法，所述的制作方法的驅(qū)動(dòng)方式為通入空氣的氣動(dòng)形式。

本發(fā)明提供的制作弧形的凹陷小孔的PDMS聚合物芯片的方法，所述的聚合物為PDMS聚合物或可以用于軟刻蝕的聚合物。

本發(fā)明提供的制作弧形的凹陷小孔的PDMS聚合物芯片的方法，該方法中所形成的微米級(jí)別的凹孔，該微孔的寬度和結(jié)構(gòu)為設(shè)計(jì)固定，然而，通過調(diào)節(jié)小孔的尺寸和氣壓來控制小孔的深度，并在同一氣壓下，產(chǎn)生不同深度的凹陷小孔。通入的氣壓越大，形成的小孔的深度越高。