[發明專利]微流體裝置的表面性質修飾

在審

• 申請號: 201780080239.6
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN110099968A
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: J·瑞切伊;Y·薛;R·梅爾澤
• 申請（專利權）人: 生物輻射實驗室股份有限公司
• 主分類號: C09D5/16
• 分類號: C09D5/16;C09D183/04
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳揚揚;蔡文清

公開了用于用涂層修飾聚合物表面的組合物、裝置和方法，所述涂層具有硅酮聚合物和疏水性二氧化硅的分散體。表面涂層為聚合物表面提供了高疏水性，以及增加的對蛋白質物質的生物污著的抗性。該聚合物表面可特別用于微流體裝置和方法，其涉及將共價修飾的聚合物表面與在油載體相內含生物大分子的水性液滴的乳液接觸。

相關申請交叉引用

本申請要求2016年12月28日提交的美國臨時專利申請第62/439,562號的優先權，其全部內容通過引用全文納入本文。

背景技術

通常用于微流體裝置制造的聚合物表面本質上是疏水的。該性質對于其中微流體裝置用于處理在大量有機相中載有水相的應用是非常有利的。例如，更疏水的表面將與油乳液中存在的水性液滴具有更弱的相互作用，從而對液滴完整性和形態提供更少的破壞。然而，這種頻繁強疏水性的另一個結果是聚合物表面更可能捕獲水相中存在的大分子或其它化合物。這可能導致來自水相中的化合物的濃度變化或甚至損失，從而干擾微流體裝置的正常功能。這種捕獲的分子的累積也會阻塞或污著通道，導致流動受限和效率下降。當捕獲的化合物是生物大分子，例如蛋白質時，該現象被稱為生物污著。這種生物污著還可以負面地影響聚合物表面的有益疏水性，使其更容易與水相發生不希望的相互作用。

修飾硅表面以影響其疏水性或疏油性的一個途徑包括將直鏈聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)刷狀膜共價接枝至表面(Cheng等，(2012)美國化學學會會志(J.Am.Chem.Soc.)134：10191以及Cheng等，(2012)應用化學國際版(Angew.Chem.Int.Ed.)51：2956)。因為該技術依賴于對表面進行聚合物的共價連接處理，所以其不能直接應用于許多微流體應用。這是因為微流體通道和裝置通常由相對非反應性的環烯烴聚合物(COP)或環烯烴共聚物(COC)基材制成。

發明內容

對于一些微流體應用，期望微流體表面不僅是疏水的，而且是非生物污著的。以這種方式，微流體裝置內的表面可以更好地抵抗來自水相液滴的蛋白質材料的積聚。此外，對于可以增加微流體聚合物表面的抗生物污著性的低成本且易于施加的表面處理(例如，涂層)可能是有益的。

通常，本文提供的組合物、裝置和方法的特征為表面涂層，該表面涂層包括硅酮聚合物和分散在聚合物內的疏水性二氧化硅。發明人發現與單獨使用任一種成分的涂層相比，硅酮聚合物和疏水性二氧化硅的混合物獲得了抗生物污著性的極好的涂層。已經發現用該涂層進行處理提高了所期望的表面疏水性并減輕了不期望的生物污著效應。

一種所提供的經涂覆的聚合物表面包括基材層和涂料層。基材層包含疏水性聚合物。涂料層包括硅酮聚合物和疏水性二氧化硅，并且其吸附至基材層。在一些實施方式中，硅酮聚合物的分子量為1000Da至10,000Da。在一些實施方式中，涂料層中硅酮聚合物與疏水性二氧化硅的質量比率為1.5∶1至15∶1。在一些實施方式中，硅酮聚合物是聚二甲基硅氧烷。在一些實施方式中，疏水性聚合物是環烯烴聚合物(COP)或環烯烴共聚物(COP)。在一些實施方式中，經涂覆的聚合物表面具有大于100°的水接觸角。在一些實施方式中，在暴露于1mg/mL牛血清白蛋白水性溶液1小時后水接觸角變化小于10°。

還提供一種裝置，其包括具有內表面的微流體通道。內表面包括經涂覆的聚合物表面，其中，經涂覆的聚合物表面根據如本文所述的一個實施方式。

還提供了一種使液滴的乳液移動通過微流體通道的方法，該方法包括提供根據如本文所述的一個實施方式的裝置。在一些實施方式中，該方法還包括提供包含液滴和乳液流體(emulsion fluid)的乳液。在一些實施方式中，該方法還包括提供足以使乳液移動通過裝置的微流體通道的力。在一些實施方式中，液滴是水性液滴，其包括足以進行聚合酶鏈式反應的核酸和試劑。在一些實施方式中，乳液流體包括氟化油或硅油。