[發明專利]一種同時含有方形、弧形通道PDMS芯片的制備方法

有效

• 申請號: 201210438752.7
• 申請日: 2012-11-06
• 公開（公告）號: CN102975318A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 秦建華;馬靜云;姜雷;張旭
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B29C39/02
• 分類號: B29C39/02;B29C33/38;B01L3/00
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

技術領域

本發明屬于微流控芯片的制備方法領域，具體涉及一種同時含有方形、弧形通道PDMS芯片的制備方法。

背景技術

模塑法是目前制作高分子聚合物芯片的主要方法，主要是通過光刻膠得到模具并在模具上固化液態高聚物得到具有微結構芯片的方法。實驗室常用的模具材料是SU-8負膠或正膠，高分子聚合物則以聚二甲基硅氧烷（PDMS）為主。其中SU-8是MEMS技術中一種常用的環氧基負性光刻膠，具有優良的力學、光學性能及抗化學腐蝕性，特別是，基于其未交聯時具有的熱塑性（物質在加熱時能發生流動變形，冷卻后可以保持一定形狀的性質）和紫外光引發交聯的特性，可以調節陽模的三維幾何結構；PDMS能夠高保真地復制陽模圖案。然而，利用SU-8陽模反轉出的PDMS芯片多以直角方形通道為主，不適用某些芯片應用體系。如在集成有泵閥結構的芯片中，液路層通道如果是直角方形的，在PDMS膜發生形變時，不能完全封閉通道，仍會有部分液流通過；對于連續合成微球顆粒和微纖維材料，直角方形通道也不很適用，原因在于微球顆粒和微纖維的曲面結構與直角方形通道的幾何構型差異較大，容易導致合成材料在通道內停滯而將其堵塞。在大多數制備弧形通道的工作中，采用了正性光刻膠“Reflow”技術，但該工藝步驟復雜且成功率低。因此，具有靈活的通道三維結構的PDMS芯片能更好地滿足各種芯片實驗的需求；根據SU-8和PDMS的性質，制備同時含有方形、弧形通道PDMS芯片，可促進芯片的廣泛應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種同時含有方形、弧形通道PDMS芯片的制備方法，該方法利用SU-8及PDMS的熱、光可塑性，制備方形、弧形通道同時存在的PDMS芯片。

本發明提供了提供一種同時含有方形、弧形通道PDMS芯片的制備方法，該方法步驟如下：

（1）交聯態SU-8陽模的制備：通過標準光刻法制備含有微通道圖案的SU-8陽模；

（2）陰模PDMS的制備：將交聯態SU-8陽模與一定厚度（100微米到150微米）的液態PDMS夾合，PDMS固化后，開啟后得到反轉有陽模圖案的陰模PDMS；

（3）未交聯態的SU-8陽模的制備：將陰模PDMS與150微米到300微米厚（優選150微米）的固態未交聯SU-8光刻膠夾合，真空烘箱加熱使光刻膠呈流動態充滿PDMS通道，冷卻后開啟得到未交聯態的SU-8陽模；

（4）SU-8方形陽模的形成：對步驟（3）得到的未交聯態的SU-8陽模選擇性曝光，使其局部交聯得到方形突起部分；

（5）SU-8弧形陽模的形成：將部分未交聯SU-8陽模加熱一定時間，得到弧形的模板形狀；經曝光交聯反應、后烘、堅模得到定型的SU-8弧形陽模；

（6）將步驟（4）和（5）共同得到的同時含有方形、弧形陽模的SU-8模板澆筑以PDMS、固化、脫模、封接，得到含有方形、弧形通道的PDMS芯片。

本發明提供的同時含有方形、弧形通道PDMS芯片的制備方法，所述步驟（1）標準光刻法制備的交聯態SU-8陽模所含微突起為直角方形。

本發明提供的一種同時含有方形、弧形通道PDMS芯片的制備，所述步驟（2）中陰模PDMS貼附在玻璃片上，以便后續繼續反模。

本發明提供的同時含有方形、弧形通道PDMS芯片的制備方法，所述步驟（3）中，150微米厚的固態未交聯SU-8光刻膠需提前除去氣泡，與貼附在玻璃片上的PDMS陰模夾緊至于真空烘箱內，待烘箱內部被抽至真空后，升溫至100℃并維持5分鐘，冷卻后取出。

本發明提供的同時含有方形、弧形通道PDMS芯片的制備方法，所述步驟（3）中，加熱溫度為80℃到100℃。

本發明提供的同時含有方形、弧形通道PDMS芯片的制備方法，所述步驟（4）中，對該未交聯SU-8陽模選擇性曝光的部分，由于發生了交聯反應而定型為方形突起部分，未曝光部位由于未交聯，還存在熱塑性和光敏性。

本發明提供的同時含有方形、弧形通道PDMS芯片的制備方法，所述步驟（5）中，加熱溫度為40℃到60℃（優選50℃），并且通過對加熱時間（5分鐘到30分鐘）的調控，可以控制未交聯部分弧度大小。

本發明提供的同時含有方形、弧形通道PDMS芯片的制備方法，通過對具有熱塑性和光敏性的SU-8陽模選擇性曝光及后續加熱，得到同時具有方形及弧形的突起部分，再反轉為同時含有方形、弧形通道的PDMS芯片。