由聚酯-聚碳酸酯制成的微流體裝置和微孔的制作方法
【技術領域】
[0001] 本公開總體上涉及在薄壁制品中使用的具有可流動性的熱塑性組合物。
【背景技術】
[0002] 薄壁制品通常用于醫(yī)學領域，例如，用于微流體和/或聚合酶鏈式反應（PCR)應 用。微流體應用處理幾何約束于微流體裝置中的流體的精確控制，該微流體裝置可以通常 特征在于存在一個或多個通道，通道具有至少一個小于或等于1毫米（_)的維度。獲得可 以實現(xiàn)精確的精細模具細節(jié)復制并且可以允許生產(chǎn)具有這種小維度通道的微流體裝置是 一個持續(xù)的挑戰(zhàn)。
[0003] 考慮到PCR應用，PCR是用于在跨多個數(shù)量級擴增和復制DNA序列的方法，并且是 分子生物學領域的關鍵技術。在PCR方法中，將DNA片段與互補DNA引物與DNA聚合酶混合 在水溶液中，并且使該混合物進行多次熱循環(huán)步驟。該熱循環(huán)過程分離靶DNA序列的雙螺 旋并通過DNA聚合酶催化劑開始新的DNA合成。以下表1中示出PCR反應的典型熱曲線， 其中，°C是攝氏度。
[0004]
[0005] 通常在8至96孔陣列和0. 2-0. 5毫米（mL)體積的微孔板中進行PCR反應。由于 每個微孔板中大量的樣品，生物分子篩選協(xié)會（Society of Biomolecular Screening)和 美國國家標準研宄所（American National Standards Institute，ANSI)已經(jīng)發(fā)布了對于 具有96、984和1536孔的微孔板的關于微孔的特定尺寸和位置的用于微孔板的標準ANSI/ SBS 1-2004 至 4-2004。
[0006] 在PCR反應過程中，通過微孔的壁至反應溶液的有效熱傳遞需要嚴格溫度控制。 為了實現(xiàn)有效的熱傳遞，將PCR托盤設計為具有非常薄的微孔壁厚度，如大約0. 2mm。由于 需要極高流動性的材料填充薄的微孔壁，所以這些薄壁托盤的注射模塑成為顯著挑戰(zhàn)。此 外，需要材料具有足夠的耐熱性以避免在PCR熱循環(huán)步驟中的變形，以及希望透光性使得 可以觀察到液體體積水平。通常，聚丙烯如來自LYONDELL BASELL的TO702被用于注射模 塑PCR托盤。然而，在高溫如在PCR變性循環(huán)中使用的那些下聚丙烯發(fā)生軟化，這可以導致 PCR或其他微流體組分在加工過程中變得過度靈活，和/或聚丙烯發(fā)生翹曲或其他物理變 形和/或泄漏。
[0007] -般不將聚碳酸酯材料用于薄壁微流體應用，如PCR微孔，因為雖然許多聚碳酸 酯具有對于PCR或其他微流體裝置所需的透明度和高耐熱性，但是通常認為它們缺乏足夠 的流動性來填充需要的薄工具和/或在室溫下不具有足夠的延展性。因此，聚丙烯通常是 用于PCR和其他微流體應用的熱塑性塑料選擇。
[0008] 雖然已經(jīng)提出由已經(jīng)用于這種裝置的聚丙烯或其他材料制成的多種微流體裝置 和/或PCR裝置，但是本領域仍然存在對于用于制造與微流體和/或PCR操作條件相容的 薄壁制品的材料的需要。

【發(fā)明內容】

[0009] 如本文進一步描述的，微流體裝置可以包括由包含聚（脂肪族酯）-聚碳酸酯的熱 塑性組合物形成的制品，該聚（脂肪族酯）-聚碳酸酯包含衍生自包括以下的單體的柔性嵌 段酯單元：a，c〇C6_2(l脂肪族二羧酸或它們的衍生物、二羥基芳香族化合物和碳酸酯來源。 [0010] 在一些實施方式中，包含聚（脂肪族酯）_聚碳酸酯的微流體裝置是PCR微孔或 PCR微孔板，該聚（脂肪族酯）-聚碳酸酯包含衍生自包括以下的單體的柔性嵌段酯單元： a，〇C6_2(l脂肪族二羧酸或它們的衍生物、二羥基芳香族化合物和碳酸酯來源。
[0011] 另外，如在以下進一步詳細描述的，使用微流體裝置用于加工流體的方法包括：
[0012] 將裝置的一部分暴露于至少90°C的加工溫度；
[0013] 其中，暴露于加工溫度的裝置的一部分包括由熱塑性組合物形成的制品，該熱塑 性組合物包含：
[0014] 包含衍生自包括以下的單體的柔性嵌段酯單元的聚（脂肪族酯）_聚碳酸酯： a，〇C6_2(l脂肪族二羧酸或它們的衍生物、二羥基芳香族化合物和碳酸酯來源。
[0015] 還提供的是用于在至少90°C的加工溫度下加工流體的微流體裝置，該裝置包括暴 露于加工溫度、由熱塑性組合物形成的制品，該熱塑性組合物包含：
[0016] 包含衍生自包括以下的單體的柔性嵌段酯單元的聚（脂肪族酯）_聚碳酸酯： a，〇C6_2(l脂肪族二羧酸或它們的衍生物、二羥基芳香族化合物和碳酸酯來源。
【附圖說明】
[0017] 為了更完全地理解本申請，現(xiàn)在結合附圖參考以下描述，其中：
[0018] 圖1是典型的微流體板的圖解；以及
[0019] 圖2是典型的微孔板的圖解。
【具體實施方式】
[0020] 用于制造本文描述的微流體裝置的熱塑性組合物也稱為高流動性熱塑性組合物， 其包含聚碳酸酯，具體地是聚酯-聚碳酸酯共聚物，更具體地是聚（脂肪族酯）-聚碳酸酯 共聚物。通常，如本文所使用的，術語"聚碳酸酯"是指式（1)的重復結構碳酸酯單元：
[0021]
[0022] 其中，R1基團總數(shù)的至少60%包含芳香族部分，并且其余部分是脂肪族的、脂環(huán)族 的或芳香族的。每個R1可以是式-A1-Y1-A2-的芳香族基團。每個R 1可以包含C6_3(l芳 香族基團，即，包含至少一個芳香族部分。R1可以衍生自式HO-R LOH、特別是式（2)的二羥 基化合物：
[0023] HO-A1-Y1-A2-OH (2)，
[0024] 其中，A1和A 2中的每個是單環(huán)二價的芳香族基團，并且Y 1是具有將A 1與A 2分離 的一個或多個原子的單鍵或橋接基團。在一個實施方式中，一個原子將A1與A2分離。這種 類型基團的說明性非限制性實例是-0-、-3-、-5(0)-、-5(02)-、-(：(0)-、亞甲基、環(huán)己基亞甲 基、2-[2. 2. 1]-雙環(huán)庚叉基、乙叉基、異丙叉基、新戊叉基、環(huán)己叉基、環(huán)十五烷叉基、環(huán)十二 烷叉基和金剛烷叉基。橋接自由基Y1可以是烴基團或飽和烴基團，如亞甲基、環(huán)己叉基或 異丙叉基。具體地，R1基團可以衍生自式（3)的二羥基芳香族化合物：
[0025]
[0026] 其中，Ra和Rb各自獨立地是鹵素 、C -烷氧基或C i_12烷基；并且p和q各自獨立地 是0至4的整數(shù)。應當理解的是，當p是0時，Ra是氫；并且同樣地，當q是0時，Rb是氫。 同樣在式（3)中，Xa是連接兩個羥基取代的芳香族基團的橋接基團，其中，橋接基團和每個 C6亞芳基基團的羥基取代基在C 6亞芳基基團上彼此相鄰、相間、相對（尤其是相對）分布。 橋接基團Xa的實例包括單鍵、-〇-、-s-、-S (0) _、-S (0) 2_、-C (0)-或CV18有機基團。C卜18有 機橋接基團可以是環(huán)狀的或非環(huán)狀的、芳香族的或非芳香族的，并且可以進一步包括雜原 子如鹵素、氧、氮、硫、硅或磷。CV18有機基團能夠這樣分布使得連接至其的C6亞芳基各自連 接到相同的烷叉基碳或連接到CV18有機橋接基團的不同的碳。在一個實施方式中，p和q 各自是1，并且Ra和Rb各自是C i_3烷基基團，具體地是在各個亞芳基基團上與羥基基團間位 分布的甲基。Xa可以是取代或未取代的(：3_18環(huán)烷叉基，式-C(IT)(R d)-的(^_25烷叉基其 中尺。和R d各自獨立地是氫、C i_12烷基、C i_12環(huán)烷基、C 7_12芳烷基、C i_12雜烷基或C 7_12環(huán)狀雜 芳烷基，或者式_C( = Re)-的基團其中Re是二價的(^_12烴基團如亞甲基、環(huán)己基亞甲基、 乙叉基、新戊叉基和異丙叉基以及2-[2. 2. 1]-雙環(huán)庚叉基、環(huán)己叉基、環(huán)戊叉基、環(huán)十二烷 叉基或金剛烷叉基。
[0027] 也可以將包含取代或未取代的環(huán)己烷單元的雙酚用作二羥基化合物，例如，式（4) 的雙酚：
[0028]
[0029] 其中，每個Rf獨立地是氫、C i_12烷基或鹵素；并且每個Rg獨立地是氫或C i_12烷基。 取代基可以是脂族或芳族的、直鏈的、環(huán)狀的、雙環(huán)的、支鏈的、飽和或不飽和的。這樣的含 環(huán)己烷的雙酚，例如兩摩爾苯酚與一摩爾氫化異佛爾酮的反應產(chǎn)物，可用于制備具有高玻 璃化轉變溫度和高熱變形溫度的聚碳酸酯聚合物。由BAYER CO.在APEC*商品名下提供包 含環(huán)己基雙酚的聚碳酸酯，或者包含上述中的至少一種與其他雙酚聚碳酸酯的組合。
[0030] 式HO-R1-OH的其他芳香族二羥基化合物包括式（5)的化合物：
[0031]
[0032] 其中，每個Rh獨立地是鹵素原子、C Htl烴基如C Htl烷基基團、鹵素取代的C Htl烷基 基團、C6_1(l芳基基團或|??素取代的C 6_1(|芳基基團，并且η是0至4。|??素可以是漠。
[0033] 具體的芳香族二羥基化合物的一些示例性實例包括以下：4, 4'-二羥基聯(lián)苯、 1，6_二羥基萘、2, 6-二羥基萘、雙（4-羥基苯基）甲烷、雙（4-羥基苯基）二苯基甲烷、雙 (4-羥基苯基）-1-萘基甲烷、1，2-雙（4-羥基苯基）乙烷、1，1-雙（4-羥基苯基）-1-苯 基乙烷、2-(4-羥基苯基）-2-(3-羥基苯基）丙烷、雙（4-羥基苯基）苯基甲烷、2, 2-雙 (4-羥基-3-溴苯基）丙烷、1，1-雙（羥基苯基）環(huán)戊烷、1，1-雙（4-羥基苯基）環(huán)己烷、 1，1_雙（4-羥基苯基）異丁烯、1，1_雙（4-羥基苯基）環(huán)十二烷、反式-2, 3-雙（4-羥基 苯基）-2_ 丁烯、2, 2-雙（4-羥基苯基）金剛烷，α，α 雙（4-羥基苯基）甲苯、雙（4-羥 基苯基）乙腈、2, 2-雙（3-甲基-4-羥基苯基）丙烷、2, 2-雙（3-乙基-4-羥基苯基） 丙烷、2, 2-雙（3-正丙基-4-羥基苯基）丙烷、2, 2-雙（3-異丙基-4-羥基苯基）丙烷、 2, 2-雙（3-仲丁基-4-羥基苯基）丙烷、2, 2-雙（3-叔丁基-4-羥基苯基）丙烷、2, 2-雙 (3-環(huán)己基-4-羥基苯基）丙烷、2, 2-雙（3-烯丙基-4-羥基苯基）丙烷、2, 2-雙（3-甲氧 基_4_羥基苯基）丙烷、2, 2_雙（4_羥基苯基）六氣丙烷、1，1-二氣_2, 2_雙（4_羥基苯 基）乙條、1，1_二漠_2, 2_雙（4_羥基苯基）乙條、1，1-二氣_2, 2_雙（5_苯氧基_4_輕 基苯基）乙烯、4, 4'-二羥基二苯甲酮、3, 3-雙（4-羥基苯基）-2-丁酮、1，6_雙（4-羥基苯 基）-1，6-己二酮、乙二醇雙（4-羥基苯基）醚、雙（4-羥基苯基）醚、雙（4-羥基苯基）硫 醚、雙（4-羥基苯基）亞砜、雙（4-羥基苯基）砜、9, 9-雙（4-羥基苯基）氟、2, 7-二羥基 芘、6, 6' -二羥基-3, 3, 3'，3' -二四甲基螺（二）茚滿（"螺二茚滿雙酚"）、3, 3-雙（4-羥 基苯基）鄰苯二甲酰亞胺、2, 6-二羥基二苯并-對-二噁英、2, 6-二羥基噻蒽、2, 7-二羥基 酚黃素、2, 7-二羥基-9, 10-二甲基吩嗪、3, 6-二羥基二苯并呋喃、3, 6-二羥基二苯并噻吩 和2, 7-二羥基咔挫、間苯二酚、取代的間苯二酚化合物如5-甲基間苯二酚、5-乙基間苯二 酚、5-丙基間苯二酚、5- 丁基間苯二酚、5-叔丁基間苯二酚、5-苯基間苯二酚、5-枯基間苯 二酚、2, 4, 5, 6-四氟間苯二酚、2, 4, 5, 6-四溴間苯二酚等；鄰苯二酚；對苯二酚；取代的對 苯二酚如2-甲基對苯二酚、2-乙基對苯二酚、2-丙基對苯二酚、2- 丁基對苯二酚、2-叔丁 基對苯二酚、2-苯基對苯二酚、2-枯基對苯二酚、2, 3, 5, 6-四甲基對苯二酚、2, 3, 5, 6-四叔 丁基對苯二酚、2, 3, 5, 6-四氟對苯二酚、2, 3, 5, 6-四溴對苯二酚等，或包含上述二羥基化 合物中的至少一種的組合。
[0034] 式（3)的雙酚化合物的具體實例可以包括1，1-雙（4-羥基苯基）甲烷、1，1-雙 (4-羥基苯基）乙烷、2, 2-雙（4-羥基苯基）丙烷（下文的"雙酚A"或"BPA"）、2, 2-二雙 (4-羥基苯基）丁烷、2, 2-雙（4-羥基苯基）辛烷、1，1-雙（4-羥基苯基）丙烷、1，1-雙 (4-羥基苯基）正丁烷、2, 2-雙（4-羥基-2-甲基苯基）丙烷、1，1-雙（4-羥基-叔丁基苯 基）丙烷、3, 3-雙（4-羥基苯基）苯并吡咯酮、2-苯基-3, 3-雙（4-羥基苯基）苯并[c] 吡咯酮（PPPBP)和1，1-雙