一種聚二甲基硅氧烷微流控芯片的制作方法研究及評價.pdf

1、高分子聚合物材料具有易加工、價格便宜等特點(diǎn)，近年來開始用于微流控芯片的制作加工之中。聚二甲基硅氧烷（PDMS）是目前制作微流控芯片最常用的一種聚合物材料，它具有聚合物材料的普遍特點(diǎn)，另外還有較高的光學(xué)透明度和較好的生物相容性，無毒、微復(fù)制能力強(qiáng)。以PDMS為材料制作微流控芯片常使用模塑法，即首先需要制作芯片的陽模，然后以PDMS預(yù)聚物澆注陽模，固化后對其打孔、封接。其中陽模的制作最為關(guān)鍵，常以勻膠鉻板為基材，制作過程包括制光刻掩模、光刻

2、、化學(xué)腐蝕等多個步驟，整個工藝流程比較繁瑣，需要考慮和控制的因素較多，制作周期較長，且使用中玻璃陽模比較容易損壞。應(yīng)用于實(shí)際研究時，為應(yīng)對不同的研究對象，盡快實(shí)現(xiàn)研究目的，理想的芯片制作方法應(yīng)該足夠簡便、快速、靈活并且低成本。本論文嘗試以激光微加工技術(shù)快速制作芯片布局模板，再以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的有機(jī)溶液模塑制芯片陽模，初步建立了一種基于聚合物陽?？焖僦谱髦系腜DMS微流控芯片制作方法。另外，本論文建立了芯片電泳-化學(xué)發(fā)光檢

3、測系統(tǒng)，討論了化學(xué)發(fā)光反應(yīng)條件，并用于兩組藥物的分離分析，初步評價了整個系統(tǒng)的性能。本論文的研究內(nèi)容與結(jié)果如下： 1） 提出并初步建立了以激光刻蝕不銹鋼片制作含有芯片布局信息的金屬模板，再以PMMA有機(jī)溶液模塑制作PDMS芯片陽模兩個步驟為核心的制作方法。確定了不銹鋼作為制作金屬模板的材料。采用CCD顯微成像技術(shù)對通道表面狀況進(jìn)行監(jiān)測和分析，確定了Nd3+ : YAG固體激光的較佳刻蝕參數(shù)：激光驅(qū)動電流為22 A，重復(fù)頻率為45

4、 kHz，激光掃描速度為4 cm/s，刻蝕重復(fù)次數(shù)為80次。采用模塑法，以PMMA氯仿溶液澆注金屬模板制作芯片陽模，確定了PMMA粉末與氯仿的較佳混合比例，提出并使用差異粘度多次澆注的辦法保真復(fù)制金屬模板，制得良好的PMMA陽模。設(shè)計(jì)、自制了用于固定PMMA陽模、澆注PDMS的圍堰。 2） 確定了107硅橡膠的固化配方范圍。相對于100個單位質(zhì)量的主膠，交聯(lián)劑的質(zhì)量比例選為0.5-0.8，催化劑的質(zhì)量比例選為0.4-0.7，該配

5、方下聚合物在室溫24小時內(nèi)完全固化，固化后膠體具有一定彈性和強(qiáng)度，表面粘性適中，可以實(shí)現(xiàn)PDMS的自然封接。自制了PDMS芯片打孔器。通過調(diào)整片基和蓋片配方，使兩者在主膠/交聯(lián)劑的比例上存在一定差異來提高封接強(qiáng)度，確定了相應(yīng)的比例配方。發(fā)現(xiàn)并使用薄PDMS蓋片（PDMS薄膜）有利于提高自然封接的強(qiáng)度。 3）自制了用于芯片電泳-化學(xué)發(fā)光檢測的支架和暗盒，選用“十”字形布局電泳芯片，采取化學(xué)發(fā)光柱后反應(yīng)檢測形式，組建了芯片電泳分離-

6、化學(xué)發(fā)光檢測的系統(tǒng)。比較了魯米諾-H2O2體系和魯米諾-鐵氰化鉀體系兩種化學(xué)發(fā)光體系，本文選用了魯米諾-H2O2發(fā)光體系，該體系發(fā)光強(qiáng)度較大，信號比較穩(wěn)定。考察了6種反應(yīng)溶液混合模式對發(fā)光信號的影響，發(fā)現(xiàn)采取在分離通道中運(yùn)行H2O2緩沖液，而在柱末端反應(yīng)池中放置魯米諾溶液的形式所得信號較強(qiáng)、較穩(wěn)定。考察H2O2濃度對化學(xué)發(fā)光的影響、Luminol溶液pH值和濃度對化學(xué)發(fā)光的影響和Cu2+濃度對化學(xué)發(fā)光的影響，優(yōu)化了檢測條件，對亮氨酸和苯