[发明专利]一种纳米尺度通道的制造方法

说明书

本发明涉及一种纳米尺度通道的制造方法，包括PDMS微米通道芯片制造和PDMS纳米通道芯片制造两大步骤，利用白蛋白在Nafion薄膜一侧富集形成纳米通道，与现有纳米通道制作方法相比，本发明优势在于制造工艺简单，操作方便，成本更低，通过精确控制各个参数即可制备出符合要求的具有纳米尺度的通道，无需依赖于超净间设备，有利于纳米尺度通道的应用和推广。

技术领域

本发明涉及一种纳米尺度通道的制造方法。

背景技术

相比于宏观尺度和微米尺度通道，纳米尺度通道具有独特的物理性质，如双电偶层叠加、极高的表体比、表面效应和界面效应。这些性质使得纳米尺度通道在药品研发、蛋白质分析和生命健康监测等领域得到广泛应用，是新型器件开发和新检测方法设计的重要依据。例如，纳米尺度通道的双电偶层叠加特性使得器件具有分子选择性，不同分子量和电荷量的蛋白质在通道端口处能够被分离和富集，样品的筛选、提纯可以在数分钟内同时完成。极高的表体比特性使得材料具有更好的散热性、粒子吸附性和催化效率，是燃料电池、超级电容和气敏传感器的理想选择。

目前纳米通道多采用飞秒激光、干法刻蚀、电子束光刻等方法制造。虽然以上方法制造的纳米通道精度较高，但其昂贵的设备和加工成本限制了纳米通道及其器件的广泛应用。因此，开发低成本、操作容易、不受专业设备限制的纳米通道制造方法具有重要意义。

发明内容

本发明为了解决传统纳米通道加工方法高成本、依赖于超净间和专业设备等问题，提供一种纳米尺度通道的制造方法，包括以下步骤：

一、PDMS(Polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)微米通道芯片制造

(1)将PDMS预聚物和固化剂按比例分别倒入培养皿中，充分搅拌混合后，将培养皿放入真空烘箱中抽真空处理，抽真空后加热使PDMS固化；

(2)将固化的PDMS从培养皿中取出，切割成一定形状的PDMS基底；利用二氧化碳激光在PDMS基底上烧蚀出宽度为40-50微米、深度为5-10微米的微米沟道；利用打孔器在微米沟道两端冲压出两个通孔，形成微米沟道的储液池；

(3)将烧蚀后的PDMS基底置于酒精中进行超声波清洗，超声波清洗后用去离子水将PDMS基底冲洗干净后烘干；

(4)在载玻片上滴体积为2微升浓度为5％的Nafion溶液，在90摄氏度烘箱中烘烤10-15分钟，使溶液完全烘干，形成Nafion薄膜；

(5)对载玻片有Nafion薄膜的一面和PDMS基底有沟道的一面进行氧等离子体处理；将载玻片有Nafion薄膜的一面和PDMS基底有沟道的一面相对，使Nafion薄膜对准微米沟道，Nafion薄膜近似位于PDMS微米沟道的中间位置，将载玻片和PDMS基底充分贴合，形成PDMS微米通道芯片；

二、PDMS纳米通道芯片制造

(1)将步骤一得到的PDMS微米通道芯片放置于水平热板上，并向微米通道芯片的储液池内滴入浓度为1微摩的白蛋白溶液，溶剂为PH值为8的磷酸缓冲盐溶液；微米通道芯片其中一个储液池连接直流电源正极，另一个储液池连接直流电源负极，施加3-5伏/厘米的电压，使带负电的白蛋白在Nafion薄膜一侧富集；

(2)利用热板对PDMS微米通道芯片进行加热，温度为50摄氏度，待通道内液体完全挥发后，微米通道内形成宽度在500-1000纳米的狭缝；

(3)向储液池内滴入浓度为5％的PVP(polyvinyl pyrrolidone聚乙烯吡咯烷酮)水溶液，将热板温度升至80摄氏度，待通道内液体完全挥发后，关闭直流电源，形成PDMS纳米通道芯片。

步骤一(1)中，PDMS预聚物和固化剂的体积比为10:1；抽真空工艺参数为：真空度100帕，抽真空时间20分钟；加热温度为75摄氏度，加热时间为1.5小时。