[發明專利]一種納米尺度通道的制造方法

有效

• 申請號: 202110333439.6
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113070111B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 殷志富;楊雪;李露;胡偉;賈炳強
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 長春市恒譽專利代理事務所(普通合伙) 22212
• 代理人: 梁紫鉞

本發明涉及一種納米尺度通道的制造方法，包括PDMS微米通道芯片制造和PDMS納米通道芯片制造兩大步驟，利用白蛋白在Nafion薄膜一側富集形成納米通道，與現有納米通道制作方法相比，本發明優勢在于制造工藝簡單，操作方便，成本更低，通過精確控制各個參數即可制備出符合要求的具有納米尺度的通道，無需依賴于超凈間設備，有利于納米尺度通道的應用和推廣。

技術領域

本發明涉及一種納米尺度通道的制造方法。

背景技術

相比于宏觀尺度和微米尺度通道，納米尺度通道具有獨特的物理性質，如雙電偶層疊加、極高的表體比、表面效應和界面效應。這些性質使得納米尺度通道在藥品研發、蛋白質分析和生命健康監測等領域得到廣泛應用，是新型器件開發和新檢測方法設計的重要依據。例如，納米尺度通道的雙電偶層疊加特性使得器件具有分子選擇性，不同分子量和電荷量的蛋白質在通道端口處能夠被分離和富集，樣品的篩選、提純可以在數分鐘內同時完成。極高的表體比特性使得材料具有更好的散熱性、粒子吸附性和催化效率，是燃料電池、超級電容和氣敏傳感器的理想選擇。

目前納米通道多采用飛秒激光、干法刻蝕、電子束光刻等方法制造。雖然以上方法制造的納米通道精度較高，但其昂貴的設備和加工成本限制了納米通道及其器件的廣泛應用。因此，開發低成本、操作容易、不受專業設備限制的納米通道制造方法具有重要意義。

發明內容

本發明為了解決傳統納米通道加工方法高成本、依賴于超凈間和專業設備等問題，提供一種納米尺度通道的制造方法，包括以下步驟：

一、PDMS(Polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)微米通道芯片制造

(1)將PDMS預聚物和固化劑按比例分別倒入培養皿中，充分攪拌混合后，將培養皿放入真空烘箱中抽真空處理，抽真空后加熱使PDMS固化；

(2)將固化的PDMS從培養皿中取出，切割成一定形狀的PDMS基底；利用二氧化碳激光在PDMS基底上燒蝕出寬度為40-50微米、深度為5-10微米的微米溝道；利用打孔器在微米溝道兩端沖壓出兩個通孔，形成微米溝道的儲液池；

(3)將燒蝕后的PDMS基底置于酒精中進行超聲波清洗，超聲波清洗后用去離子水將PDMS基底沖洗干凈后烘干；

(4)在載玻片上滴體積為2微升濃度為5％的Nafion溶液，在90攝氏度烘箱中烘烤10-15分鐘，使溶液完全烘干，形成Nafion薄膜；

(5)對載玻片有Nafion薄膜的一面和PDMS基底有溝道的一面進行氧等離子體處理；將載玻片有Nafion薄膜的一面和PDMS基底有溝道的一面相對，使Nafion薄膜對準微米溝道，Nafion薄膜近似位于PDMS微米溝道的中間位置，將載玻片和PDMS基底充分貼合，形成PDMS微米通道芯片；

二、PDMS納米通道芯片制造

(1)將步驟一得到的PDMS微米通道芯片放置于水平熱板上，并向微米通道芯片的儲液池內滴入濃度為1微摩的白蛋白溶液，溶劑為PH值為8的磷酸緩沖鹽溶液；微米通道芯片其中一個儲液池連接直流電源正極，另一個儲液池連接直流電源負極，施加3-5伏/厘米的電壓，使帶負電的白蛋白在Nafion薄膜一側富集；

(2)利用熱板對PDMS微米通道芯片進行加熱，溫度為50攝氏度，待通道內液體完全揮發后，微米通道內形成寬度在500-1000納米的狹縫；

(3)向儲液池內滴入濃度為5％的PVP(polyvinyl pyrrolidone聚乙烯吡咯烷酮)水溶液，將熱板溫度升至80攝氏度，待通道內液體完全揮發后，關閉直流電源，形成PDMS納米通道芯片。

步驟一(1)中，PDMS預聚物和固化劑的體積比為10:1；抽真空工藝參數為：真空度100帕，抽真空時間20分鐘；加熱溫度為75攝氏度，加熱時間為1.5小時。