[发明专利]一种集成镍柱微阵列的聚合物微流控芯片及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明属于微全分析系统领域，特别涉及一种集成镍柱微阵列的聚合物微流控芯片及其制备方法。

背景技术

微流控芯片技术起源于20世纪90年代，最初应用于分析化学领域，它以微通道为结构特征，以生命科学为主要研究对象，通过微机电加工工艺（MEMS），将整个实验室的功能包括样片预处理、反应、分离、检测等集成在一块微米尺度的芯片上，使分析速度得到极大提高，具有集成度高，试剂消耗少，制作成本低，分析效率高等特点。磁性颗粒由于其固有性质以及与细胞的可交联性，对磁性颗粒的操控在细胞研究中具有很大的应用潜力。

目前基于微流控芯片的磁性颗粒操控技术中，主要采用在芯片外施加或撤去外磁场的方法或者在芯片内集成电磁铁的方法，前者是在芯片外部用永磁体直接操控芯片通道中的磁性颗粒，这种方法虽然简单易行，但是随着磁场在通道内的快速衰减，难以在微尺度下进行精确操控；后者是用微加工的方法在芯片通道外集成体积较小的电磁铁，以实现微尺度下对磁性颗粒的操控，这种方法虽然集成度高，但是加工过程复杂，而且在电磁铁上产生的焦耳热难以发散，以至于烧坏电路。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题提供一种成本低、不产生焦耳热的集成镍柱微阵列的聚合物微流控芯片及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一、一种集成镍柱微阵列的聚合物微流控芯片，该芯片包括：玻璃基片、玻璃芯片上的电极、电极上的镍柱微阵列和具有微通道的芯片基片，所述的芯片基片固定于玻璃基片上，且所述的电极和所述的镍柱微阵列位于所述的芯片基片的微通道中。

上述镍柱为圆柱形，其高度为10μm，直径为30μm。

上述电极为铬金电极，厚度为50-100nm。

二、上述聚合物微流控芯片的制备方法，包括步骤：

1、在玻璃基片上制备电极，并在电极上制备镍柱微阵列；

2、制备具有微通道的聚合物微流控芯片基片，所述的芯片基片采用聚二甲基硅氧烷（PDMS）制备得到；

3、将步骤1所得玻璃基片和步骤3所得芯片基片进行键合，即得到集成镍柱微阵列的聚合物微流控芯片。

步骤1中在玻璃基片上制备电极的过程具体为：

采用软刻蚀法将电极图案转移到玻璃基片上，然后采用蒸镀法或磁控溅射法在玻璃基片上的电极图案上制备电极。

上述电极为铬金电极，其厚度为50-100nm。

步骤1中在电极上制备镍柱微阵列的过程具体为：

采用软刻蚀法将微阵列图案转移到电极上，然后在电极的微阵列图案上电镀上金属镍，即得到镍柱微阵列。

上述镍柱为圆柱形，其高度为10μm、直径为30μm。

步骤2具体为：

采用软刻蚀法或反应离子刻蚀法制备聚合物流控芯片的阳模模板，将液态聚二甲基硅氧烷倒在阳模模板上，固化后，经脱模，即得到具有微通道的芯片基片。

上述阳模模板为单晶硅阳模模板。

 

当对本方法所制备的微流控芯片施加的外磁场时，集成在微流控芯片上的单个镍柱均周围产生强的诱导磁场梯度，通过调节外磁场的大小，从而间接调节诱导磁场梯度的大小。当镍柱周围存在诱导磁场梯度时，流过镍柱的磁性颗粒会被磁场力作用而吸附到镍柱上，当诱导磁场梯度消失时，磁性颗粒又会被流动的流体所冲走，从而实现了对磁性颗粒实现可控的捕获与释放。本方法所制备的微流控芯片可广泛应用于细胞的操控与筛选，例如，可通过在磁性颗粒表面交联不同的生物分子（蛋白质、多肽等），将本方法所制备的微流控芯片用于循环肿瘤细胞、有核红细胞等细胞的捕获与释放。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

1、本发明方法实现了镍柱微阵列在微流控芯片中的集成，过程简单，成本低，适于工业化生产；

2、本发明微流控芯片能够对磁性颗粒实现可控的捕获与释放，具有较高的捕获效率，且易释放；而且本芯片在工作时由于没有电流进入，因此无焦耳热产生。

附图说明

图1 是本发明微流控芯片的整体俯视图；

图2 是蒸镀有铬金电极的玻璃基片的纵剖面示意图；

图3 是集成了镍柱微阵列的玻璃基片的纵剖面示意图；

图4 是单晶硅阳模模板的纵剖面示意图；

图5 是倒了聚二甲基硅氧烷的阳模模板的纵剖面示意图；

图6 是图1中的A-A剖视图； 

图7 是图1中的镍柱微阵列在显微镜下的效果图；