[發明專利]基于3D打印技術的微流控芯片制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201510279519.2
• 申請日: 2015-05-27
• 公開（公告）號: CN104888874B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 陳守慧;施金豆;葉磊;丁顯廷
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 徐紅銀,郭國中

技術領域

本發明涉及一種微流控芯片制備方法，具體地說，涉及一種基于桌面3D打印技術的微流控芯片的快速制備方法及其應用。

背景技術

微流控系統是對微小體積液體(10^-9–10^-18L)在幾十到幾百微米管道內操控的過程,該技術在生物醫學，環境監控，食品安全具有非常廣泛的應用前景。微流控器件具備下列優點，體積小，減少試劑消耗，多樣品平行檢測等優點。然而，傳統的微流控芯片制備需要制備掩膜版、甩膠、光刻、顯影等復雜工藝完成，其制備工藝復雜，制備周期長，成本高，對加工技術要求高,需要在凈化間內完成。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基于3D打印技術的微流控芯片制備方法及其應用。

本發明是通過以下技術方案實現的：

第一方面，本發明涉及一種基于3D打印技術的微流控芯片制備方法，所述方法包括如下步驟：

步驟一，采用三維繪圖軟件設計微流控管道，通過3D桌面打印機打印出細絲，作為微流控芯片通道模板；

步驟二，將打印出的細絲轉移到表面皿中，將細絲固定到基底上，待固定后，然后澆筑PDMS膠體，固化，脫模，打孔，鍵合制備微流控芯片。

優選的，所述3D桌面打印機是采用熔融沉積型打印機。

優選的，所述細絲的材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或聚乳酸樹脂。

優選的，所述細絲的直徑為0.1-1mm。

優選的，步驟二中，所述將細絲固定到基底上是指：采用PDMS膠體固定或取微量的細絲緊貼在基底放置。

優選的，步驟二中，澆筑PDMS膠體時，細絲需要與基底完全固定后進行澆筑。

第二方面，本發明還涉及前述方法制備的微流控芯片的應用，將所述基于3D打印技術制備的微流控芯片應用于三聚氰胺中的表面增強拉曼拉曼檢測。

優選的，所述微流控芯片在表面增強拉曼檢測應用，具體包括如下步驟：

第一步，采用上述3D打印工藝制備微流控芯片，在管道中間設計一個小長方體；

第二步，在微流控芯片小長方體部位制備具有多孔狀的整體柱；

第三步，在微流控芯片管道內進行銀微球固定，利用管道內制備的多孔狀整體柱對銀微球的物理阻擋，實現銀微球在微流控芯片整體柱前固定；

第四步，采用上述第三步得到的含有固定銀微球的微流控芯片對三聚氰胺表面增強拉曼檢測：采用注射泵將含有三聚氰胺樣品溶液以2-20μL/min注入到微流控芯片，利用芯片中銀微球對三聚氰胺的吸附，進行對樣品中三聚氰胺的富集，最后，采用表面增強拉曼對吸附在銀微球上的三聚氰胺進行拉曼檢測。

優選的，所述第二步，具體步驟：

步驟1，制備整體柱溶液：采用甲基丙烯酸縮水甘油酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二正辛酯，按照重量比2：3：5混合，再加入混合物總重量5％的光引發劑二羥甲基丙酸，超聲混合，放置4℃冰箱保存；

步驟2，將整體柱溶液采用移液槍注入到微流控芯片管道內，并充滿整微流控芯片管道；

步驟3，采用紫外點光源對注入整體柱溶液后的微流控芯片小長方體處進行紫外曝光時間60s，其整體柱溶液曝光區域固化，與微流控芯片管道整合一體；

步驟4，分別采用甲醇、丙酮和水通過注射泵以2-50μL/min洗滌10-30min，除去未參與反應的整體柱溶液以及洗滌掉固化后整體柱中的苯二甲酸二正辛酯，即得到具有多孔狀整體柱的微流控芯片，其所得整體柱為多孔結構，其孔徑大小在1μm內。

優選的，所述第三步，具體為：采用的銀微球大小為1-2μm，將5μL分散在甲醇中的銀微球注入微流控芯片管道，采用甲醇以10-50μL/min的流速注入微流控芯片通道。

本發明上述芯片可以應用于醫學診斷，環境監控，食品安全等的檢測領域，比如檢測食品中三聚氰胺，殺蟲劑、水環境中的重金屬，臨床生物樣本、致病菌檢測等。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

(1)本發明采用桌面3D打印細絲作為微流控芯片通道，然后澆筑PDMS，制備微流控芯片，該方法非常簡單、方便、制備成本低，一般實驗室條件下均可完成，并將其應用于表面增強拉曼檢測。

(2)本發明制備加工方便，無需采用復雜的工藝設備，省卻了大量繁瑣的微加工工藝；設計更加靈活，生產制備周期顯著縮短；可以快速批量生產，成本極低，所用耗材少；操作方便，非專業人員亦可以迅速掌握。

附圖說明