[發(fā)明專利]一種基于誘導(dǎo)電荷電滲和介電泳的微尺度顆粒分離芯片及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710198671.7
• 申請(qǐng)日: 2017-03-29
• 公開（公告）號(hào): CN106824318B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任玉坤;姜洪源;陳曉明;陶冶;侯立凱;鄧小康;劉維宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01L3/00
• 分類號(hào): B01L3/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 李紅媛

1.一種基于誘導(dǎo)電荷電滲和介電泳的微尺度顆粒分離芯片的制備方法，其中微尺度顆粒分離芯片由PDMS蓋片(9)和ITO玻璃基底(13)組成；所述PDMS蓋片(9)鍵合在ITO玻璃基底(13)上，在PDMS蓋片(9)上印刷有通道；所述通道的左端設(shè)置有入口(15)，所述通道的右端設(shè)置有第三出口(10)，所述通道中間位置的垂直方向上對(duì)稱設(shè)置有第一出口(2)和第二出口(12)，在所述第三出口(10)的側(cè)下方設(shè)置有第四出口(11)，所述第三出口(10)的出口方向與所述第四出口(11)的出口方向呈6°角設(shè)置；在所述通道的中間位置分隔為三個(gè)區(qū)域，左側(cè)為聚集區(qū)(17)，右側(cè)為分離區(qū)(18)，中間為過渡區(qū)(19)；所述分離區(qū)(18)的左端為窄入口(20)，所述第一出口(2)、第二出口(12)和窄入口(20)設(shè)置在過渡區(qū)(19)內(nèi)；設(shè)置在分離區(qū)(18)內(nèi)的通道的一側(cè)為電極側(cè)，電極側(cè)相對(duì)稱的另一側(cè)為第四出口側(cè)；

所述的ITO玻璃基底(13)上固定有第一激發(fā)電極(1)、第二激發(fā)電極(14)、第三激發(fā)電極(3)、第四激發(fā)電極(4)、第五激發(fā)電極(5)、第六激發(fā)電極(6)、第七激發(fā)電極(7)、第八激發(fā)電極(8)和懸浮電極(16)；

所述懸浮電極(16)設(shè)置在聚集區(qū)(17)內(nèi)；所述第一激發(fā)電極(1)的內(nèi)側(cè)和第二激發(fā)電極(14)的內(nèi)側(cè)分別設(shè)置在懸浮電極(16)的兩側(cè)，且關(guān)于懸浮電極(16)中心線對(duì)稱；所述第三激發(fā)電極(3)的內(nèi)端部、第四激發(fā)電極(4)的內(nèi)端部、第五激發(fā)電極(5)的內(nèi)端部、第六激發(fā)電極(6)的內(nèi)端部、第七激發(fā)電極(7)的內(nèi)端部和第八激發(fā)電極(8)的內(nèi)端部從左至右依次設(shè)置在電極側(cè)；

所述的第一激發(fā)電極(1)、第二激發(fā)電極(14)、第三激發(fā)電極(3)、第四激發(fā)電極(4)、第五激發(fā)電極(5)、第六激發(fā)電極(6)、第七激發(fā)電極(7)、第八激發(fā)電極(8)和懸浮電極(16)是在ITO玻璃基底(13)的表面導(dǎo)電側(cè)通過軟光刻技術(shù)處理得到的；

其特征在于所述制備方法具體是按以下步驟進(jìn)行的：

一、電極的加工：

①、清洗ITO玻璃：首先將ITO玻璃依次置于丙酮、酒精和去離子水中超聲清洗10min～15min，氮?dú)獯蹈桑缓髮⒌獨(dú)獯蹈珊蟮腎TO玻璃置于溫度為100℃～120℃下加熱10min～15min，自然冷卻至室溫，得到預(yù)處理后的ITO玻璃；

②、甩膠：在通風(fēng)潔凈的環(huán)境下，向預(yù)處理后的ITO玻璃上滴加AZ光刻膠，當(dāng)?shù)渭右坏误w積為20微升的光刻膠后要翻轉(zhuǎn)預(yù)處理后的ITO玻璃，在5min中內(nèi)將AZ光刻膠覆蓋至處理后的ITO玻璃表面三分之二的面積，得到涂膠后的ITO玻璃，然后將涂膠后的ITO玻璃送入勻膠機(jī)中，在轉(zhuǎn)速為3300r/min的條件下進(jìn)行勻膠，得到勻膠后的ITO玻璃；

③、曝光：在溫度為100℃的熱板上，將甩膠后的ITO玻璃加熱6min，自然冷卻至室溫，然后利用曝光箱進(jìn)行曝光，曝光時(shí)間為195s，得到曝光后的ITO玻璃；

④、顯影：利用正光刻膠顯影液對(duì)曝光后的ITO玻璃進(jìn)行顯影，顯影時(shí)間為5min～7min，得到顯影后的ITO玻璃，采用清水對(duì)顯影后的ITO玻璃進(jìn)行沖洗后，采用氮?dú)獯蹈桑糜陲@微鏡下觀察，如顯影不徹底可再次進(jìn)行顯影，最終得到顯影完全的ITO玻璃；

⑤、堅(jiān)膜：在溫度為120℃的熱板上，將顯影徹底的ITO玻璃進(jìn)行堅(jiān)膜，堅(jiān)膜時(shí)間為6min～8min，自然冷卻至室溫，得到堅(jiān)膜后的ITO玻璃；

⑥、刻蝕：將堅(jiān)膜后的ITO玻璃放入濃鹽酸中進(jìn)行刻蝕，刻蝕時(shí)間為25min～35min，在刻蝕過程中每隔5min進(jìn)行一次搖晃，采用清水對(duì)刻蝕后的ITO玻璃進(jìn)行清洗，采用氮?dú)獯蹈桑糜陲@微鏡下觀察，如刻蝕不徹底可再次進(jìn)行刻蝕，最終得到刻蝕徹底的ITO玻璃；

⑦、去除光刻膠：將刻蝕完全的ITO玻璃置于去膠溶液中浸泡，去除光刻膠，然后依次采用洗潔精、酒精和去離子水進(jìn)行沖洗，氮?dú)獯蹈桑糜诳鞠渲泻娓桑玫絀TO玻璃基底(13)；

二、通道模具的加工：

①、采用長(zhǎng)為6厘米寬為4厘米的玻璃作為通道模具的基底，先采用洗潔精清洗后再采用去離子水沖洗，采用氮?dú)獯蹈桑玫綕崈舻牟ＡВ?/p>

②、在溫度為120℃的條件下潔凈的玻璃進(jìn)行烘烤，自然冷卻至室溫，得到干燥的玻璃；

③、在沒有白光的條件下，將干膜按照干燥的玻璃的尺寸進(jìn)行裁剪，然后將干膜粘貼在干燥的玻璃上，得到粘貼有干膜的玻璃；

④、對(duì)貼好干膜的玻璃依次進(jìn)行曝光和顯影后，在溫度為50℃的條件下，將顯影完全的粘貼有干膜的玻璃置于烤板上進(jìn)行堅(jiān)膜，堅(jiān)膜時(shí)間為3min～6min，自然冷卻至室溫，得到通道模具；

三、PDMS蓋片加工：

①、PDMS蓋片材料的配制：將PDMS與固化劑混合，攪拌均勻，得到PDMS蓋片材料；所述的PDMS與固化劑的質(zhì)量比為10:1；

②、澆筑通道：用錫箔紙將通道模具包覆成方形開口槽，且通道模具的通道一側(cè)朝上放置，然后把錫箔紙包好的通道模具放置在真空釜中，將70μL～100μL的三甲基氯硅烷注入真空釜中，抽真空3min～4min，靜置10min～15min，再在三甲基氯硅烷處理后的通道模具上澆筑步驟三①中配制的PDMS蓋片材料，抽真空35min～40min，保證無(wú)氣泡后，置于溫度為80℃～100℃下加熱2.5h～3.5h，進(jìn)行固化；

③、PDMS通道處理：采用刀片將位于通道模具邊緣外側(cè)的固化后的PDMS蓋片材料切除，將PDMS蓋片材料和通道模具通過鑷子進(jìn)行分離，得到PDMS蓋片(9)；

四、芯片的制備：

將ITO玻璃基底(13)設(shè)有電極的一側(cè)和PDMS蓋片(9)設(shè)有流道的一側(cè)朝上，并列置于等離子機(jī)的腔室內(nèi)，在腔室壓力為700毫托及等離子發(fā)生器功率為20W的條件下曝光32s，然后在顯微鏡下，將ITO玻璃基底(13)設(shè)有電極的一側(cè)和PDMS蓋片(9)設(shè)有流道的一側(cè)相對(duì)放置，將ITO玻璃基底(13)上的電極和PDMS蓋片(9)上的通道按照對(duì)應(yīng)的位置進(jìn)行對(duì)齊后靜置15min；保證ITO玻璃基底(13)和PDMS蓋片(9)不發(fā)生錯(cuò)位的情況下，將它們移動(dòng)到熱板上，在溫度為50℃的環(huán)境中進(jìn)行加固處理，加固處理時(shí)間為1h，得到基于誘導(dǎo)電荷電滲和介電泳的微尺度顆粒分離芯片。