[发明专利]一种微滴流动可控的微流控芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微滴流动可控的微流控芯片及其制备方法，该微流控芯片表面有微结构和微通道，在微通道表面原位制备了亲水和疏水区域，样品在缓慢通过微通道的区域时，受亲水和疏水区域的影响，亲水微滴移动至亲水区域，疏水微滴移动至疏水区域，从而实现微滴流动的智能控制，主要应用于生物样品分析、催化反应和分离等相关领域。

背景技术

微滴的驱动与流动过程中的控制是流体微机电系统研究中的两个关键问题，它与宏观流体的驱动和流动控制存在着很大的不同，涉及到微尺度流体复杂的传热传质现象，很多现象可以笼统地归结为尺度效应和表面效应，研究者对微流体驱动和控制的流体力学基本问题和多种技术进行了总结和对比，从表面效应的力学机制上综述讨论了近年来应用调制法向和切向应力，对均匀、带化学处理条纹及拓扑结构纹理表面上的微滴和微膜进行驱动的常用技术的基本原理。

常规技术很难完成在微通道中对微滴进行驱动和控制，因此，发展一种便捷、快速、高效、低成本的微滴驱动和控制技术，是流体微机电系统等领域的迫切需求。近年来，微流控芯片分析技术已成为分析化学中一个重要的研究方向，无论是在科研还是应用领域都获得了广泛的重视。微流控芯片作为一种新型的分析检测平台，具有高通量、集成化、多重平行分析、便携式、易操作、成本低等优点，已在众多领域获得了广泛应用。然而，采用微流控芯片，在其表面制备微结构和微通道，依靠微通道表面的性能变化来实现微滴的流动可控，目前在流体微机电系统的应用领域尚未有实质性的突破。

发明内容

本发明的目的是提供了一种微滴流动可控的微流控芯片及其制备方法，该微流控芯片表面有微结构和微通道，在微通道表面原位制备了亲水和疏水区域，样品在缓慢通过微通道的区域时，受亲水和疏水区域的影响，亲水微滴移动至亲水区域，疏水微滴移动至疏水区域，从而实现微滴流动的智能控制，主要应用于生物样品分析、催化反应和分离等相关领域。

为实现上述目的，本发明采用以下的操作步骤：

(1)用计算机辅助设计软件设计和绘制微流控芯片中各层芯片的微结构和微通道图形。

(2)通过微加工技术在各层微流控芯片基材表面和粘性薄膜上加工所需的微结构和微通道，包括进样孔、分离主通道和分离分通道。

(3)将亲水溶液涂敷在亲水区域，进行微通道表面的亲水处理。

(4)将疏水溶液涂敷在疏水区域，进行微通道表面的疏水处理。

(5)利用双层粘性薄膜，将各层微流控芯片对齐、粘合、加压封合，组成微滴流动可控的微流控芯片。

本发明中，微滴流动可控的微流控芯片的芯片基材可以是PMMA、PC、PVC、COC、铜、铝、不锈钢、硅片、玻璃圆片，也可是市售的各类普通CD光盘。

本发明中，微滴流动可控的微流控芯片和粘性薄膜的微结构和微通道可以通过数控铣刻、激光刻蚀、LIGA技术、模塑法、热压法、化学腐蚀制备，也可用软刻蚀技术制备。

本发明中，微滴流动可控的微流控芯片是由两层芯片组成，各层芯片之间用粘性薄膜贴合，粘性薄膜可以是双层力致粘性薄膜，也可是普通双面胶薄膜。

本发明中，微滴流动可控的微流控芯片可以是2个入口，也可以是3、4、5个入口，出口数与入口数保持一致。

本发明中，微滴流动可控的微流控芯片的微通道表面的亲水处理的亲水剂可以是非离子型表面活性剂：聚山梨酯(吐温Tween)-20、-40、60、80、失水山梨醇单月桂酸酯(司盘Span)-20、40、60、80、聚氧乙烯月桂醇醚(卖泽Myrj)-45、52、30、35、乳化剂OP(壬烷基酚聚氧乙烯醚缩合物)、乳百灵A(聚氧乙烯脂肪醇醚)、西士马哥-1000(聚氧乙烯与鲸蜡醇加成物)、普流罗尼(聚氧乙烯聚丙二醇缩合物)、单油酸甘油酯及单硬脂酸甘油酯，也可以是离子表面活性剂：软皂(钾肥皂)、硬皂(钠肥皂)、单硬脂酸铝、硬脂酸钙、油酸三乙醇胺、月桂醇硫酸钠、鲸硬醇硫酸钠、硫酸化蓖麻油、丁二酸二辛酯磺酸钠。

本发明中，本发明中，微滴流动可控的微流控芯片的微通道表面的疏水处理的疏水剂可以是十八硫醇，氟丙烯酸酯，丙烯酸全氟硅基乙基酯，也可以是全氟辛三氯甲硅胶。

本发明提出的微滴流动可控的微流控芯片及其制备方法，操作简单、实现了微滴的智能驱动和控制，极大降低了微滴驱动和控制的成本，具有便携、经济、快速、高效的特点，在生物样品分析、催化反应和分离等相关领域中具有良好的应用前景。

附图说明

图1.微滴流动可控的微流控芯片的结构示意图。