[发明专利]一种利用丝网印刷技术制备微流控介电泳芯片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微流控介电泳芯片，特别涉及一种利用丝网印刷技术制备微流控介电泳芯片的方法。

背景技术

微流控芯片是一个多学科交叉的新领域，它借助微机电加工、生物、化学和物理等相关原理和技术，将样品制备、反应、分离和检测等基本操作单元集成在一块几平方厘米的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以实现常规化学或生物实验室的各种功能。微流控芯片具有试剂消耗少、检测限高、分析时间短、易功能集成、携带方便等优点，目前已在生物化学、医药卫生、临床诊断、食品安全和环境监测等方面得到了广泛的应用。

介电泳现象早在20世纪50年代就被Pohl等人发现，并在1978年将其引入化学分析与生物研究领域。但直到90年代，随着微电子技术（MEMS）的发展，人们对介电泳的研究才进入了崭新的阶段。利用微加工技术在基底材料表面制作出微纳米级别的电极（或电极阵列），使得原本需施加上千伏电压才能得到的高电场强度如今只需要几伏或几十伏就能达到，大大减小了对被分离物质特别是生物分子（如细胞，蛋白等）的不利影响，使介电泳成为驱动、分离、浓缩样品的有力工具。当前，介电泳技术的发展趋势是将其融入到微流控芯片中，使整个物质分离过程自动化和集成化，或将介电泳技术与其他单元技术相结合以实现更多的功能。例如，Petig、Morgan、Green等人通过制造金属微电极成功地分离了多种细胞。微流控技术的发展使得人们可以制造出结构更合理的装置来控制流体，也进一步加深了对介电力与流动力相互作用的理解。2000年以后，随着人们对介电泳现象认识的不断深化，又陆续涌现出了多种新的介电泳技术，例如，绝缘体介电泳（Insulator-based DEP）、光诱导介电泳（light-induced DEP）、碳电极介电泳(Carbon DEP)、非接触式介电泳(contactless DEP)等。介电泳不仅在操纵细胞和生物分子等方面有着重要的应用，而且在其它领域也显示出巨大潜力，例如，控制砷化铟纳米线的排布；制作碳纳米管AFM探针；从半导体单壁碳纳米管中分离出金属单壁碳纳米管；操纵纳米粒子调节光波导等等。

目前，介电泳芯片大多是采用传统的基于光刻的微加工方法制作而成。该技术具有工艺复杂、制作成本高、加工周期长等不足，并不适合大规模工业化生产，严重限制了介电泳芯片的实际应用。

丝网印刷法是一种非常成熟的材料加工技术，广泛应用于工业生产中。它利用制板图文部分的网孔能透过油墨，而非图文部分的网孔不透油墨的工作原理在基底材料表面进行印刷，制作出具有特定图案的材料薄层。印刷时，在丝网印版一端倒入油墨，用刮印刮板对丝网印版上的油墨部位施加一定压力，同时向丝网印版另一端移动。油墨在移动中被刮板从图文部分的网孔中挤压到承印物上。由于丝网印版与承印物之间保持了一定的间隙，印刷时丝网印版会通过自身的张力而产生对刮板的回弹力，使得丝网印版与承印物之间呈移动式线接触，接触线随刮板移动而移动，而印版其它部分与承印物呈脱离状态。从而保证了印刷精度，避免蹭脏承印物。当刮板刮过整个版面后抬起，丝网印版也同时升起，并将油墨轻刮回初始位置，完成一次印刷全过程。

发明内容

为了克服现有介电泳芯片加工制备技术的缺点与不足，本发明提供了一种利用丝网印刷技术制备微流控介电泳芯片的方法，以期解决微流控介电泳芯片制作周期长、效率低的难题。

本发明涉及的微流控介电泳芯片的制备方法通过以下技术方案实现：

一种利用丝网印刷技术制备微流控介电泳芯片的方法，包括以下步骤：

（1）绘制微电极图案与微通道图案，制作微电极网版与微通道网版；

（2）利用微电极网版，在承印物上印刷导电油墨，制备单个微电极或微电极阵列；

（3）利用微通道网版，用靶标对位的方式在步骤（2）所得印有微电极的承印物上印刷可固化的绝缘油墨，制作微通道；

（4）微通道上方覆盖封接盖片，并通过热固化或紫外固化的方式使封接盖片与微通道封接。

所述导电油墨为导电金属浆料、导电半导体浆料、导电碳浆料中的至少一种。

所述可固化的绝缘油墨为UV固化油墨或热固化油墨。

所述承印物为PVC、PP、PS、PEI、ABS、PC、PTFE、PE、PCB、PMMA、玻璃、尼龙、橡胶制作成的薄膜或块状材料。

所述封接盖片由玻璃、PMMA、PDMS、PP、PET、PC、PCB、PVC、尼龙、橡胶等制备而成。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：