[發明專利]三明治結構的微流控芯片的制備方法及流體填充方法

在審

• 申請號: 202211062259.X
• 申請日: 2022-08-31
• 公開（公告）號: CN115532327A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 趙才明;出相龍;馬盛林;曹小寶;夏雁鳴;于娟;王楠鑫
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;C12M1/34;C12M1/00
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 陳淑嫻

本發明公開了一種采用柔性模具剝離工藝三明治結構的微流控芯片的制備方法，采用柔性襯底和圖形化光刻膠作為柔性模具，在柔性模具上形成柔性薄層，將柔性薄層和柔性模具的復合結構鍵合于硬質底層上，剝離柔性模具后于柔性薄層上得到與光刻膠圖形對應的流路結構，再在柔性薄層流路結構的表面鍵合硬質蓋板，實現低成本高良率的三明治結構的微流控芯片，且中間層為超薄的柔性。此外針對采用柔性模具剝離工藝制備的具有中間層為透氣材料的三明治結構的微流控芯片，提出一種流體填充方式可形成多個獨立反應單元，且微流控芯片的液體蒸發量較少，可應用在需要反應加熱的蛋白質結晶和數字PCR等領域。

技術領域

本申請涉及微流控芯片及相關應用的技術領域，具體涉及一種采用柔性模具剝離工藝三明治結構的微流控芯片的制備方法及流體填充方法。

背景技術

聚二甲基硅氧烷(PDMS)是微流控芯片領域極具廣泛性的基礎材料，但由于PDMS材料存在小分子擴散性以及透氣性引起試劑的揮發，使得需較長時間的反應的準確度難以有效進行，如蛋白質結晶、數字PCR以及細胞培養等反應。

現在有解決方案是在薄層的PDMS流道兩側增加玻璃屏障形成玻璃-PDMS-玻璃三明治結構微流控芯片，以降低反應過程微流控芯片中試劑的蒸發。在這其中薄層PDMS層的制備是較為關鍵的，已有采用直接旋涂PDMS薄層、PET或高溫膠帶轉移約100um厚度PDMS的方法來制備玻璃-PDMS-玻璃微流控芯片，較PDMS芯片而言試劑蒸發量更小，但是良品率較低。

發明內容

針對現有技術方案存在的問題與不足，本發明公開一種采用柔性模具剝離工藝三明治結構的微流控芯片的制備方法，解決現有玻璃-PDMS-玻璃微流控芯片技術方案無法實現低成本高良率制造出超薄柔性薄膜的三明治結構微流控芯片。采用如下的技術方案：

采用柔性襯底和圖形化光刻膠作為柔性模具，在柔性模具上形成柔性薄層，將柔性薄層和柔性模具的復合結構鍵合于硬質底層上，剝離柔性模具后于柔性薄層上得到與光刻膠圖形對應的流路結構，再在柔性薄層流路結構的表面鍵合玻璃蓋板，實現低成本高良率的三明治結構的微流控芯片，且中間柔性薄層是超薄的。

本發明提供了一種三明治結構的微流控芯片的制備方法，包括以下步驟：

1)將柔性襯底貼附于一剛性基底上；

2)于柔性襯底表面涂覆光刻膠，對光刻膠圖形化；

3)于圖形化的光刻膠上涂覆柔性薄層，所述柔性薄層的厚度為20μm-500μm；

4)將柔性襯底、光刻膠和柔性薄層的復合結構與剛性基底分離；

5)將復合結構的柔性薄層表面鍵合在硬質底層上；

6)將柔性襯底和光刻膠從柔性薄層上剝離，于柔性薄層表面得到與光刻膠圖形對應的流路結構；

7)將硬質蓋板鍵合于柔性薄層圖形化的表面上。

可選的，所述柔性襯底包括柔性聚酯(PET)膜、柔性聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜、柔性聚碳酸酯薄膜(PC)膜、柔性環烯烴共聚物(COC)膜、柔性聚氯乙烯(PVC)薄膜或高溫膠帶，厚度為100μm-1000μm。

可選的，所述光刻膠的厚度為5μm-80μm。

可選的，所述柔性薄層包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)，聚乙烯醇(PVA)，聚酯(PET)、聚酰亞胺(PI)、聚萘二甲酯乙二醇酯(PEN)、紙片、紡織材料等。

可選的，所述流路結構分布在柔性薄層中。

可選的，所述硬質蓋板設有進口孔和出口孔，所述進口孔與柔性薄層中的流路相連通，所述硬質蓋板和硬質底層包括玻璃、硅、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等材料。

可選的，所述鍵合方式包括采用等離子體鍵合、機械夾持鍵合或熱鍵合的方法。