[发明专利]无动力液滴输运的梯度微流体通道及其制备方法

说明书

本发明涉及一种无动力液滴输运的梯度微流体通道及其制备方法。通过利用材料的微纳结构及浸润性调控来制备特殊浸润界面材料，从而构建具有超亲水‑疏水/超疏水二元界面的梯度微流体通道，其由窄向宽呈梯度变化，液体从窄端向宽端自发输运。本发明将特殊浸润性与梯度这两个作用同时集成于微通道，无需额外能量输入，可实现无动力流体输运。本发明的具有无动力液滴输运功能的梯度微流体通道提供了一种简单便捷、高效节能、经济环保的流体输运方法，为微流体调控、药物定向输送和微流控芯片的设计提供了新思路。

技术领域

本发明属于微流控技术领域，涉及无动力液滴输运的梯度微流体通道及其制备方法。

背景技术

微流控技术，作为一种先进的微分析技术，在环境检测、食品安全、生化分析、高通量药物筛选、细胞测序等应用领域具有重要意义。微流体系统具有微型化、集成化的特征。微流体系统通过设计微阀、微泵等结构单元驱动流体在微通道中输运。然而，封闭式微流体系统中微通道易堵塞且难清除，常有气泡等问题，使微流控技术面临挑战。

开放型微流控界面，作为一门新兴的微流控技术，解决了界面堵塞和气泡的问题。开放型微流控界面，由于其结构简单，制备简便，流体操纵可接触，液滴操纵可控等优势，引起了人们的广泛兴趣。

近年来，基于开放型微流控界面发展了很多流体驱动的方法。例如，通过磁力、温度、电浸润、重力、声波等方式来驱动液滴输运。然而，这些流体的驱动常依赖于外界能量的输入，不仅产生能耗，而且使操作变得复杂，使应用受限。所以，迫切需要寻求一种简单有效、经济环保、低成本的无动力液滴输送方式。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种具有无动力液滴输运功能的梯度微流体通道及其制备方法，来解决目前流体输运中由于额外能量输入引起的能耗问题及带来的其他干扰。

本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种无动力液滴输运的梯度微流体通道，其包含超亲水性的微流体通道，所述超亲水性的微流体通道周围为疏水/超疏水区域，所述超亲水性的微流体通道由所述疏水/超疏水区域限域，形成超亲水-疏水/超疏水二元界面；所述超亲水性的微流体通道由窄向宽呈梯度变化，使液体从窄端向宽端输运。

本发明的无动力液滴输运的梯度微流体通道，具有限域功能；微通道区域是超亲水的，通道周围由疏水/超疏水表面限域，流体只能在微通道中输运，避免试剂的扩散和浪费问题。

其中，“疏水/超疏水”表示疏水或超疏水。超亲水是指静态接触角小于10°，疏水是指静态接触角大于65°，超疏水是指静态接触角大于150°。

本发明的无动力液滴输运的梯度微流体通道，其通道由窄向宽梯度变化，液体沿着微通道从窄端向宽端输运。

本发明的具有无动力液滴输运功能的梯度微流体通道，微通道尺寸可控，梯度可控，两端尺寸不等时形成梯度微通道；通道两端尺寸差值大小可以调节微通道的梯度大小。

本发明的具有无动力液滴输运功能的梯度微流体通道，微通道梯度大小对流体输运有影响；微通道梯度大小可以调控流体输运的速度；梯度越大，流体输运速度越快，但是也有一定的范围，避免通道梯度过大，造成液体试剂的浪费。

所述的梯度微通道其数量可调，可以根据需求设计单通道和多通道。

第二方面，本发明提供一种微流控芯片，其包含本发明的无动力液滴输运的梯度微流体通道。

第三方面，本发明提供一种无动力液滴输运的梯度微流体通道的制备方法，包括以下步骤：

(1)选用或制备超亲水基材；

(2)对超亲水基材进行表面改性，得到疏水/超疏水表面；