[发明专利]一种制作弧形的凹陷小孔的PDMS聚合物芯片的方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物芯片的加工，制作，修饰及其应用领域，特别提供了一种气动方式制作弧形的凹陷小孔的PDMS聚合物芯片的方法与应用。

背景技术

组织工程学是近年来兴起的一门新兴学科。它是应用生命科学和工程学的原理与技术，在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下结构与功能关系的基础上，研究、开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态生物替代物。组织工程的核心就是建立细胞与生物材料的三维空间复合体，即具有生命力的活体组织，用以对病损组织进行形态、结构和功能的重建并达到永久性替代。三维培养是利用各种方法及材料,使细胞呈空间立体方式生长，更接近于体内生长模式，形成类似体内组织的结构，发挥其功能。

近年来利用制作弧形凹陷微结构形成三维细胞结构来研究细胞行为和功能越来越被人所关注。现在报道的微结构形成三维细胞结构一方面可为体外培养细胞提供与其组织来源相似甚至相同的细胞生长微环境和细胞联系,从而既有利于各类细胞的分化定向诱导,又有利于细胞分化表型的维持和增殖；另一方面可望在体外构建与各类组织、器官相应的细胞三维生长类似物或等同物。而其应用领域也涉及干细胞分化，胰岛细胞功能再生、体外器官重建等诸多方面。随着生物医学领域的需求，制作弧形凹陷微结构方法也在飞速发展，主要的方法有：冰刻蚀，软刻蚀、电子束刻蚀，原位合成法，气动技术等（1、Park,J.Y.;Hwang,C.M.;Lee,S.-H.,Ice-lithographic fabrication of concave microwells and a microfluidic network.Biomedical Microdevices 2008,11(1),129-133；2、Xu,Y.;Xie,F.；Qiu,T.;Xie,L.;Xing,W.;Cheng,J.,Rapid fabrcation of a microdevice with concave microwells and its application in embryoid body formation.Biomicrofluidics 2012,6(1),016504）。

尽管上述方法现在已经发展的较为成熟，但仍有很多因素限制了其更加广泛的应用：软刻蚀、电子束刻蚀等技术修饰的精度高，但其需要专业化的昂贵仪器并且操作复杂；原位合成法虽然操作简单，但其用于原位合成的分子价格昂贵并且合成的体系有时会用到大量有机试剂；气动方式技术简单、快速、成本低廉，但所需要的通道模板是要求带有小孔结构的通透模板，制作方法繁琐、操作复杂。

综上所述，发明一种简单、快速、易于操作、环境友好、易于集成，可控性强、并且价格低廉的制作弧形的凹陷小孔的PDMS聚合物芯片的方法具有十分重要意义的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制作弧形的凹陷小孔的PDMS聚合物芯片的方法与应用，以解决以往制作工艺中存在的操作复杂、价格昂贵等问题。

本发明提供了一种制作弧形的凹陷小孔的PDMS聚合物芯片的方法，该方法的具体步骤如下：

——利用软蚀刻技术制作含有多个小孔的通道联通的PDMS聚合物芯片模板；

——制作PDMS（单体与引发剂配比为10：1）薄膜，将上述的PDMS聚合物芯片模板面与薄膜封接，PDMS模板打孔下方连接金属管，连接处用AB胶封合，对整个装置进行硅烷化修饰；

——将未固化PDMS聚合物溶液（单体与引发剂配比为10：1）倾倒入装置中，通入空气，通过控制气压，调整气体的通入量，上述装置中的PDMS聚合物薄膜发生凸形形变，同时80℃加热固化PDMS聚合物溶液20分钟，剥离固化PDMS聚合物芯片，得到弧形的凹陷小孔的PDMS聚合物芯片。

其中，所述的PDMS（单体与引发剂配比为10：1）薄膜是通过配制未固化的PDMS溶液，倒在硅片上以5000转速匀胶1分钟后，80℃加热2小时后得到。PDMS薄膜与PDMS薄板封接方法为等离子封接。

本发明提供的制作弧形的凹陷小孔的PDMS聚合物芯片的方法，所述的制作方法的驱动方式为通入空气的气动形式。

本发明提供的制作弧形的凹陷小孔的PDMS聚合物芯片的方法，所述的聚合物为PDMS聚合物或可以用于软刻蚀的聚合物。

本发明提供的制作弧形的凹陷小孔的PDMS聚合物芯片的方法，该方法中所形成的微米级别的凹孔，该微孔的宽度和结构为设计固定，然而，通过调节小孔的尺寸和气压来控制小孔的深度，并在同一气压下，产生不同深度的凹陷小孔。通入的气压越大，形成的小孔的深度越高。