[发明专利]应用3D打印模板和模块化组装制备微流控芯片方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种PDMS微流控芯片制备方法，具体地说，涉及一种应用3D打印模板和模块化组装制备微流控芯片方法。

背景技术

PDMS微流控芯片具有良好的光学特性，无色，透明，无毒，廉价，耐用，具有一定的化学惰性和透光性等优点，在生物医学、环境检测、食品安全、材料制备等领域广泛应用。然而，PDMS微流控芯片制备通常采用软光刻工艺制备，通过制备掩膜版，甩胶，光刻、显影等复杂工艺完成，而且需要在净化间内完成，其制备技术难度大、操作技术要求高，制备周期长等，严重制约其规模化生产和应用。本发明采用熔融沉积3D打印技术制备微流控通道模板，制备微流控芯片，而且通过打印的模板单元进行再组装，快速制备各种功能的微流控芯片，该技术方法工艺简单、成本低、设计灵活、易批量化生产、无需采用复杂的光刻等工艺，普通实验条件下亦可以制备，技术要求低，一般人员很容易掌握操作。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种应用3D打印模板和模块组装进行低成本、简单、快速制备微流控芯片。

本发明是通过以下技术方案实现的：

根据本发明一方面，本发明提供一种应用3D打印模板制备微流控芯片方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一，采用计算机三维绘图软件设计微流控芯片通道模板，通过熔融沉积3D打印模板材料制备微流控芯片模板；

步骤二，将所述微流控芯片模板转移至基底上，通过控制加热温度和时间将模板固定到基底上；

步骤三，配置PDMS胶，将其浇注到所述微流控芯片模板上进行固化，然后脱模，打孔，采用等离子体处理后键合，制备得到PDMS微流控芯片。

优选地，步骤一中，所述三维绘图软件是指creo parametric 2.0、3D-Max、Auto CAD三维软件进行微流控模板设计；步骤一中，所述打印模板材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乳酸树脂、聚乙烯醇、塑料或尼龙。

优选地，步骤二中，所述基底为平面玻璃基底、玻璃皿、或钢板片。

优选地，步骤二中，所述控制加热温度和时间将模板固定到基底上，是指：加热温度是在100-300℃，加热时间为2-100s。

优选地，步骤三中，所述PDMS胶是Sylgard 184，其固化温度在60-80℃，时间为2-12h。

根据本发明第二方面，本发明提供另一种应用3D打印模块化组装制备微流控芯片方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一，采用三维绘图软件设计各单元模块：微流控单元模块、芯片混合模块、芯片检测模块、废液储存模块，通过熔融沉积3D打印模板材料打印出各单元模块；

步骤二，将各个单元模块在基底上进行组装，然后放置加热平台进行处理，将各单元模块接合，取下来，自然冷却，浇注PDMS胶，固化脱模，打孔键合，制备具有模块功能组合的微流控芯片。

优选地，所述的将各个单元模块在玻璃基底上进行组装，是指将打印出的单元模块根据芯片设计需求，将各单元模块进行拼接，然后放置在加热平台上进行固定，并对各模块的连接处进行加热融合。

优选地，步骤一中，所述三维绘图软件是指creo parametric 2.0、3D-Max、Auto CAD三维软件进行微流控模板设计；所述打印模板材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乳酸树脂、聚乙烯醇、塑料或尼龙。

优选地，步骤二中，所述基底为平面玻璃基底、玻璃皿、或钢板片；所述控制加热温度和时间将模板固定到基底上，是指：加热温度是在100-300℃，加热时间为2-100s。

优选地，步骤三中，所述PDMS胶是Sylgard 184，其固化温度在60-80℃，时间为2-12h。

本发明步骤三中打印的各单元模块组装，是根据芯片的设计需求，将各个模块可以灵活组装，更快捷的制备为微流控芯片模板。

本发明所提供一种采用3D打印模板和模块化组装制备微流控芯片可以大幅度提高现有的微流控芯片制备技术，并可以广泛应用于生物医学、疾病诊断，环境监控，食品安全、材料制备等的检测领域。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明采用熔融沉积3D打印机制备模板，将模板单元进行模块化组装，作为微流控芯片基底，然后在加热平台上进行加热固定到基底上，然后浇筑PDMS，制备微流控芯片，该方法非常简单、方便、成本低，无需净化间内进行，在一般实验室条件下均可完成。