專(zhuān)利名稱(chēng)：氧化還原引發(fā)聚合制備有機(jī)玻璃微流控芯片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬微流控芯片技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氧化還原引發(fā)聚合制備有機(jī)玻璃微流控芯片的方法。
背景技術(shù)：
自從1990年瑞士Ciba-Geigy公司的Manz和Widmer[1]首次提出微型全分析系統(tǒng)(μ-TAS)以來(lái)，微流控芯片就以其高效、快速、試劑用量少、低耗及集成度高等優(yōu)點(diǎn)引起了國(guó)內(nèi)外分析科學(xué)界及生命科學(xué)界有關(guān)專(zhuān)家的廣泛關(guān)注，在其方法學(xué)研究迅速發(fā)展的基礎(chǔ)上，微流控芯片在環(huán)境監(jiān)測(cè)、臨床診斷、藥物分析、法醫(yī)和軍事等領(lǐng)域顯示了良好的應(yīng)用前景[2-4]。微流控芯片分析技術(shù)的基本特征和最大優(yōu)勢(shì)是多種單元技術(shù)的靈活組合和大規(guī)模集成，該技術(shù)平臺(tái)涉及電子學(xué)、微機(jī)電加工、材料學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、分析化學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等諸多學(xué)科，是一個(gè)多學(xué)科交叉的高度集成的技術(shù)體系。近年來(lái)，作為微流控芯片基礎(chǔ)的芯片材料與微制造技術(shù)已受到許多發(fā)達(dá)國(guó)家的廣泛關(guān)注。作為微納米技術(shù)的重要組成部分，微流控芯片也是生命科學(xué)研究的重要技術(shù)平臺(tái)，有十分光明的應(yīng)用前景，各國(guó)競(jìng)相研究，目前國(guó)內(nèi)外很多大公司和研究機(jī)構(gòu)致力微流控芯片的實(shí)用開(kāi)發(fā)，微流控分析芯片正開(kāi)始從基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究階段進(jìn)入深度產(chǎn)業(yè)化的轉(zhuǎn)折時(shí)期。
傳統(tǒng)微流控芯片主要使用玻璃和石英玻璃[4]，玻璃芯片加工技術(shù)要求高，需專(zhuān)用的設(shè)備，難以采用模具大批量生產(chǎn)，價(jià)格比較昂貴，限制了其廣泛應(yīng)用。于是近年來(lái)聚合物被芯片得到了發(fā)展，其制作主要采用注塑、印模、澆鑄和單體鑄模原位聚合等技術(shù)，因?yàn)閮r(jià)格低廉和容易大批量生產(chǎn)，具有良好的產(chǎn)業(yè)化前景，其中聚甲基丙烯酸甲酯(有機(jī)玻璃)是微流控芯片制作中較常用的聚合物[5，6]。通常有機(jī)玻璃微流控芯片采用熱壓印模制備技術(shù)，即在高于聚甲基丙烯酸甲酯玻璃化溫度(105℃)的條件下，通過(guò)施加壓力使陽(yáng)膜的結(jié)構(gòu)復(fù)制到聚甲基丙烯酸甲酯片上，使用的剛性硅陽(yáng)膜或金屬陽(yáng)膜需要采用微機(jī)電加工技術(shù)，硅陽(yáng)膜在壓印過(guò)程中易碎，而金屬陽(yáng)膜制作成本較高。最近采用熱引發(fā)[7]和光引發(fā)[8]甲基丙烯酸甲酯原位聚合制備有機(jī)玻璃芯片已有文獻(xiàn)報(bào)道，但聚合時(shí)間長(zhǎng)達(dá)4到12小時(shí)，不適合大規(guī)模制作的要求。最近我們課題組首創(chuàng)了紫外光引發(fā)甲基丙烯酸甲酯表面原位聚合制備有機(jī)玻璃微流控芯片技術(shù)[9]，將聚合時(shí)間縮短到1小時(shí)以?xún)?nèi)，大大簡(jiǎn)化了制備過(guò)程。甲基丙烯酸甲酯可通過(guò)熱引發(fā)、紫外光引發(fā)和氧化還原引發(fā)本體聚合。甲基丙烯酸甲酯的氧化還原引發(fā)本體聚合多用于解剖學(xué)方面的血管鑄型，但尚未用于微流控芯片的制作，由于該聚合反應(yīng)在室溫條件下就可以發(fā)生，不需要水浴聚合時(shí)的防水措施和紫外光引發(fā)聚合的紫外燈。
本發(fā)明將甲基丙烯酸甲酯表面原位聚合和氧化還原引發(fā)聚合技術(shù)用于有機(jī)玻璃芯片的制備，在國(guó)內(nèi)外首次提出和建立了基于氧化還原引發(fā)甲基丙烯酸甲酯表面原位聚合的有機(jī)玻璃微流控芯片制備技術(shù)。該芯片制作技術(shù)簡(jiǎn)便、設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低、陽(yáng)模使用壽命長(zhǎng)，可用于有機(jī)玻璃微流控芯片的批量生產(chǎn)，有良好的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)[1]Manz A，Graber N，Widmer HM.Sens.Actuators B 1990，1，244-248. Dittrich，PS，Tachikawa K，Manz A.Anal.Chem.2006，78，3887-3908. Auroux PA，Iossifidis D，Reyes DR，and Manz A.Anal.Chem.2002，74，2637-2652. Verpoorte E.Electrophoesis 2002，23，677-712. Becker H，Locascio，LE.Talanta 2002，56，267-287. Becker H，Gartner C.Electrophoesis 2000，21，12-26. Chen ZF，Gao YH，Su RG，Li CW，Lin JM.Electrophoresis 2003，24，3246-3252. Muck A，Wang J，Jacobs M，Chen G，Chatrathi MP， Jurka V，Vyborny Z，Spillman SD，Sridharan G，Schoning MJ.Anal.Chem.2004，76，2290-2297. Xu GX，Wang J，Chen Y，Zhang LY，Wang DR，Chen G*.Lab Chiip 2006，6，145-148.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種工藝簡(jiǎn)化、設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低廉微流控芯片的制備方法。
本發(fā)明提出的微流控芯片的制備方法，是一種氧化還原引發(fā)聚合制備有機(jī)玻璃微流控芯片的方法，該方法借助有機(jī)玻璃單體甲基丙烯酸甲酯表面原位聚合和氧化還原引發(fā)聚合的技術(shù)，使用價(jià)廉的硅模具制作有機(jī)玻璃微流控芯片，可縮短制作步驟和降低芯片制作成本。
本發(fā)明提出的微流控芯片的制備方法，具體步驟如下(1)制備預(yù)聚溶液將甲基丙烯酸甲酯單體與熱引發(fā)劑偶氮二異丁晴在45-50℃水浴中，使其溶解；然后于80-90℃水浴中加熱10-20分鐘，使單體溶液預(yù)聚成甘油狀預(yù)聚溶液；這里熱引發(fā)劑用量為甲基丙烯酸甲酯單體質(zhì)量的0.1-0.3％；(2)制備鑄模溶液將氧化還原引發(fā)劑過(guò)氧化苯甲酰和二甲基苯胺分別溶解于甲基丙烯酸甲酯單體中，再與步驟(1)制得的預(yù)聚溶液混合，得鑄模溶液；這里過(guò)氧化苯甲酰與二甲基苯胺等量，均為預(yù)聚溶液質(zhì)量的0.25-2.0％，而所用甲基丙烯酸甲酯單體為預(yù)聚溶液質(zhì)量的15-25％；(3)制備微流控芯片基片將步驟(2)制得的鑄模溶液直接夾在微流控芯片陽(yáng)模與有機(jī)玻璃板之間，在室溫下(如20-28℃等)，聚合反應(yīng)20分鐘-2小時(shí)，使鑄模溶液完全聚合，脫模后得到微流控芯片基片；(4)制備微流控芯片將步驟(3)制得的微流控芯片基片經(jīng)鉆孔(這些孔用連接芯片溶液)后與蓋?；蛏w片通過(guò)熱壓鍵合，即得所需有機(jī)玻璃微流控芯片。本步驟中，蓋膜或蓋片，以及熱壓的條件等與通常制備微流控芯片的工藝條件相同。
本發(fā)明提出的氧化還原引發(fā)聚合法制備有機(jī)玻璃微流控芯片的方法，具體操作過(guò)程如下采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)芯片結(jié)構(gòu)，典型的設(shè)計(jì)如圖1所示，由單十字交叉微流通道和溶液連接孔構(gòu)成，采用高分辨率(如3600 dpi)激光照排系統(tǒng)在透明薄膜上打印成掩膜，微通道部分為黑色線(xiàn)條，寬度為40-100微米，其他部分為透明。在經(jīng)氧化處理的硅片(p型，厚500μm，直徑4英寸，晶向<100>，表面二氧化硅氧化層厚800nm)通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂膜技術(shù)涂覆一層正性光刻膠(Shipley S1813光刻膠，Shipley，Marlborough，MA，美國(guó))，旋涂條件為2000-4000rpm，時(shí)間為40-80秒。然后在100-120℃烘烤處理40-80秒以提高光刻膠的附著并除出殘留的溶劑(暴光前烘)，然后蓋上掩膜(含設(shè)計(jì)的微流結(jié)構(gòu))，使用Karl Suss MA6/BA6光刻機(jī)(Karl Suss，Germany)進(jìn)行接觸式紫外線(xiàn)曝光30-50秒后，浸入20％Microposit 351顯影劑(Shipley)60-100秒，以洗去暴光部分的光刻膠層，然后于140-160℃烘箱中烘20-40分鐘使毛細(xì)管通道和溶液連接孔部分未曝光的光刻膠硬化，然后以光刻膠和SiO2層為掩膜材料用60℃的40％KOH水溶液刻蝕裸露的硅片至深度為30-50微米，除去光刻膠后即制成硅片陽(yáng)模(微流控芯片陽(yáng)模)。
將一定質(zhì)量的甲基丙烯酸甲酯單體與少量熱引發(fā)劑偶氮二異丁腈(單體質(zhì)量的0.1-0.3％)，在50℃左右水浴加熱并搖動(dòng)使其溶解，然后于80-90℃水浴中加熱10-20分鐘，每1-3分鐘搖動(dòng)混合溶液一次，使單體溶該預(yù)聚成粘稠的甘油狀預(yù)聚溶液。預(yù)聚后期聚合速度加快，當(dāng)出現(xiàn)氣泡時(shí)應(yīng)立即停止加熱，并用冷水迅速冷卻。在預(yù)聚過(guò)程中要防止水進(jìn)入，同時(shí)避免溫度過(guò)高，否則會(huì)引發(fā)暴聚，造成物料的浪費(fèi)。該預(yù)聚溶液含熱引發(fā)劑，需在低溫條件下貯存，在5℃的冰箱中可以保持至少3個(gè)月。在鑄模前，將少量過(guò)氧化苯甲酰和N，N，-二甲基苯胺分別溶解在預(yù)聚溶液質(zhì)量五分之一的甲基丙烯酸甲酯單體中，再與預(yù)聚溶液混合得鑄模溶液，并開(kāi)始計(jì)時(shí)。其中過(guò)氧化苯甲酰和N，N，-二甲基苯胺的含量相同，均為預(yù)聚溶液總質(zhì)量的0.25-2.0％。鑄模溶液的配制的量應(yīng)該根據(jù)制備芯片的數(shù)量來(lái)定，不要多配，因?yàn)槎嘤嗟奈锪蠒?huì)在20分鐘到2小時(shí)內(nèi)完全聚合而浪費(fèi)。引發(fā)劑含量越高，聚合時(shí)間越短。
鑄模前預(yù)聚溶液經(jīng)真空脫氣處理，取1-3毫升該溶液8沿微流控芯片陽(yáng)模9凸出的分離通道直接澆在陽(yáng)模上并成條狀，將一片厚1毫米的有機(jī)玻璃片10直接蓋在預(yù)聚溶液8上并壓緊，使預(yù)聚溶液充滿(mǎn)有機(jī)玻璃片10與陽(yáng)模9間的縫隙，要求微流通道結(jié)構(gòu)全部在有機(jī)玻璃片10的下方，然后將工件水平放置于潔凈的盒子里，在室溫條件下，根據(jù)引發(fā)劑量的不同預(yù)聚溶液在20分鐘到2小時(shí)內(nèi)聚合完全。當(dāng)模具從微流控芯片基片脫去后，陽(yáng)模凸出的微結(jié)構(gòu)可以高保真的被復(fù)制為微流控芯片基片表面凹進(jìn)去的微流通道。微流控芯片基片與模具鍵合的十分牢固，可先將工件在30-50℃水浴中超聲1-3分鐘，然后于75-85℃的水浴中加熱10-20秒，然后置于20-25℃的冷水中1-2分鐘后基片與模具自動(dòng)分離完成脫模。將上述陽(yáng)模用玻璃板代替可制作微流控芯片蓋片。如將鑄模夾在兩間距離為50到200微米的平板玻璃間，可制得相應(yīng)厚度的蓋膜。將脫模后的微流控芯片基片11通道末端鉆孔(如圖1的溶液連接孔1、4、5和6，孔徑1-3mm)用于連接溶液。將通道末端鉆孔的微流控芯片基片和蓋膜用水沖洗，吹干后立即將基片和蓋片的原位合成的表面面對(duì)面合上，用長(zhǎng)尾票夾將基片和蓋片夾在兩片玻璃片間，要求長(zhǎng)尾票夾的壓力直接施加在微流控芯片分離通道兩側(cè)，然后將工件置于100-120℃的鼓風(fēng)烘箱中保持8-12min，取出自然冷卻到室溫，即完成基片與蓋片的鍵合封裝，制得的粗片經(jīng)修邊得有機(jī)玻璃微流控芯片成品，實(shí)物照片見(jiàn)圖4。如使用較厚的蓋片與微流控芯片基片封裝，也可將溶液連接孔打在基片的相應(yīng)位置，封裝后，溶液連接孔與微流通道末端相通。
本發(fā)明提出的氧化還原引發(fā)聚合法制備有機(jī)玻璃微流控芯片技術(shù)，芯片聚合成型在室溫進(jìn)行，不需使用對(duì)人體有害的紫外光，在芯片成型階段不需要使用水浴和對(duì)芯片模具采用防水措施。該技術(shù)將甲基丙烯酸甲酯本體聚合制備微流控芯片過(guò)程分為單體熱引發(fā)預(yù)聚和芯片成形過(guò)程中的氧化還原引發(fā)聚合兩步，預(yù)聚溶液可在低溫(5℃)下存放3個(gè)月以上，在使用前與氧化還原引發(fā)劑對(duì)混合進(jìn)行芯片鑄模，大大簡(jiǎn)化了操作，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便和成本低廉的特點(diǎn)，可用于有機(jī)玻璃微流控芯片的批量生產(chǎn)。制作的有機(jī)玻璃微流控芯片在臨床診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生命科學(xué)研究、食品分析和工業(yè)在線(xiàn)分析等領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明涉及的典型微流控芯片設(shè)計(jì)圖。
圖2為本發(fā)明中氧化還原引發(fā)本體聚合制備有機(jī)玻璃微流控芯片流程圖。(A)甲基丙烯酸甲酯鑄模溶液澆鑄；(B)蓋有機(jī)玻璃板；(C)氧化還原引發(fā)原位聚合；(D)脫模；(E)蓋片和基片封裝鍵合得成品芯片(端面示意圖)。
圖3為本發(fā)明制備的有機(jī)玻璃微流控芯片基片封裝前(A)和封裝后(B)的端面掃描電子顯微鏡圖片，放大倍數(shù)為200倍。
圖4為本發(fā)明采用氧化還原引發(fā)本體聚合制備的有機(jī)玻璃微流控芯片成品的實(shí)物照片。
圖5為使用本發(fā)明技術(shù)制備的電導(dǎo)檢測(cè)有機(jī)玻璃微流控芯片分離1mM鉀(a)、鈉(b)和鋰離子的標(biāo)準(zhǔn)混合溶液(A)和健康人尿樣的電泳圖譜(B)。
圖中標(biāo)號(hào)1為樣品溶液孔，2為分離微流通道，3為微流控芯片，4、5和6均為緩沖溶液孔，7為進(jìn)樣毛細(xì)管，8為鑄模溶液，9為硅陽(yáng)模，10為有機(jī)玻璃片，11為含微流結(jié)構(gòu)的微流控芯片基片，12為微流通道的出口，13為蓋膜，14為微流控芯片的橫截面。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例和附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明1、氧化還原引發(fā)聚合法制備非接觸電導(dǎo)檢測(cè)用有機(jī)玻璃微流控芯片(A)微流控芯片的設(shè)計(jì)采用Adobe Illustrator 10.0軟件設(shè)計(jì)芯片的微流通道和溶液連接孔，采用高分辨率(3600 dpi)激光照排系統(tǒng)在聚酯透明薄膜上打印成掩膜，掩膜上的微流通道寬度為40μm，溶液連接孔為直徑2mm的圓孔，其中微流通道(分離毛細(xì)管2和進(jìn)樣毛細(xì)管7)和溶液孔1、4、5和6(圖1)為黑色，剩余部分為透明。微流控芯片的設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。分離微流通道2長(zhǎng)74mm，進(jìn)樣微流通道5長(zhǎng)5mm，其中毛細(xì)管4和5交叉點(diǎn)到最近的三個(gè)溶液連接孔的距離均為5mm。
(B)硅陽(yáng)模的制作在經(jīng)氧化處理的硅片(p型，厚500μm，直徑4英寸，晶向<100>，表面二氧化硅氧化層厚800nm)通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂膜技術(shù)涂覆一層正性光刻膠(Shipley S1813光刻膠，Shipley，Marlborough，MA，美國(guó))，旋涂條件為3000rpm，時(shí)間為60秒。然后在110℃烘烤處理60秒以提高光刻膠的附著并除出殘留的溶劑(暴光前烘)，然后蓋上掩膜(含設(shè)計(jì)的芯片毛細(xì)管微流結(jié)構(gòu))，使用Karl Suss MA6/BA6光刻機(jī)(Karl Suss，Germany)進(jìn)行接觸式紫外線(xiàn)曝光40秒后，浸入20％Microposit 351顯影劑(Shipley)80秒，以洗去暴光部分的光刻膠層，然后于150℃烘箱中烘30分鐘使毛細(xì)管通道和溶液連接孔部分未曝光的光刻膠硬化，然后以光刻膠和SiO2層為掩膜材料用60℃的40％KOH水溶液刻蝕裸露的硅片至深度為40微米(約2小時(shí))，除去光刻膠后即制成硅片陽(yáng)模。
(C)原位聚合和封裝將一定質(zhì)量的甲基丙烯酸甲酯單體與少量熱引發(fā)劑偶氮二異丁腈(單體質(zhì)量的0.2％)，在50℃水浴加熱并搖動(dòng)使其溶解，然后于85℃水浴中加熱15分鐘，每2分鐘搖動(dòng)混合溶液一次，使單體溶該預(yù)聚成粘稠的甘油狀預(yù)聚溶液。預(yù)聚后期聚合速度加快，當(dāng)出現(xiàn)氣泡時(shí)應(yīng)立即停止加熱，并用冷水迅速冷卻。在預(yù)聚過(guò)程中要防止水進(jìn)入，同時(shí)避免溫度過(guò)高，否則會(huì)引發(fā)暴聚，造成物料的浪費(fèi)。鑄模前，將過(guò)氧化苯甲酰和N，N，-二甲基苯胺分別溶解在預(yù)聚溶液質(zhì)量五分之一的甲基丙烯酸甲酯單體中，再與預(yù)聚溶液混合得鑄模溶液，并開(kāi)始計(jì)時(shí)。其中過(guò)氧化苯甲酰和N，N，-二甲基苯胺的含量相同，均為預(yù)聚溶液總質(zhì)量的1％。
鑄模前預(yù)聚溶液經(jīng)真空脫氣處理，取2毫升該溶液8沿微流控芯片陽(yáng)模9凸出的分離通道直接澆在陽(yáng)模上并成條狀，將一片厚1毫米的有機(jī)玻璃片10直接蓋在預(yù)聚溶液8上并壓緊，使預(yù)聚溶液8充滿(mǎn)有機(jī)玻璃片10與陽(yáng)模9間的縫隙，要求微流通道結(jié)構(gòu)全部在有機(jī)玻璃片10的下方，然后將工件水平放置于潔凈的盒子里，在25℃左右的室溫條件下，預(yù)聚溶液在49分鐘內(nèi)聚合完全。微流控芯片基片與模具鍵合的十分牢固，可先將工件在40℃水浴中超聲2分鐘，然后于80℃水浴中加熱15秒，置于20-25℃的冷水中1-2分鐘后基片與模具自動(dòng)分離完成脫模。本發(fā)明制備的有機(jī)玻璃微流控芯片基片封裝前的端面掃描電子顯微鏡圖片(放大倍數(shù)200倍)見(jiàn)圖3(A)。因?yàn)槲⒘骺匦酒墙佑|電導(dǎo)檢測(cè)電極需盡量接近芯片內(nèi)的通道，以提高檢測(cè)靈敏度，需使用厚度為150微米左右的蓋膜來(lái)封裝芯片。將鑄模溶液夾在兩間距離為150微米的平板玻璃(100mm×40mm×2mm)間，可制得相應(yīng)厚度的蓋膜。將脫模后的微流控芯片基片11通道末端鉆孔(如圖1的溶液連接孔1、4、5和6，孔徑1-3mm)用于連接溶液。將鉆孔的微流控芯片基片和蓋膜依次用水和異丙醇沖洗，吹干后立即將基片和蓋片的原位合成的表面面對(duì)面合上，用長(zhǎng)尾票夾將基片和蓋片夾在兩片蓋玻片(100×25×1mm)間，要求長(zhǎng)尾票夾的壓力直接施加在微流控芯片分離通道兩側(cè)，然后將工件置于108℃的鼓風(fēng)烘箱中保持10min，取出自然冷卻到室溫，即完成基片與蓋片的鍵和封裝，制得的粗片經(jīng)修邊得有機(jī)玻璃微流控芯片成品，實(shí)物照片見(jiàn)圖4。本發(fā)明制備的有機(jī)玻璃微流控芯片基片封裝后的端面掃描電子顯微鏡圖片(放大倍數(shù)為200倍)見(jiàn)圖3(B)，微流通道的底端寬度約為40微米，高度約為37微米，頂端寬度約為100微米。
本發(fā)明制作的電導(dǎo)檢測(cè)用有機(jī)玻璃微流控芯片與0-3000V高壓直流電源和非接觸電導(dǎo)檢測(cè)儀構(gòu)成微流控芯片電導(dǎo)檢測(cè)系統(tǒng)，已成功用于K+、Na+和Li+三種陽(yáng)離子的電泳分離，獲得的1mM K+(a)、Na+(b)和Li+(c)的電泳圖譜見(jiàn)圖5(A)，測(cè)試條件為分離和進(jìn)樣電壓為+1000V，進(jìn)樣時(shí)間為2s，緩沖溶液為20mM硼酸-20mM三羥甲基氨基甲烷(pH 8.0)，電導(dǎo)檢測(cè)波形為正弦波(頻率為250kHz，峰-峰電壓幅度為5V)，對(duì)上述測(cè)定的陽(yáng)離子的線(xiàn)性范圍為0.01-5mM，檢測(cè)下限范圍為3-5μM；圖5(B)為1∶100倍稀釋健康入尿樣的電泳圖譜，可見(jiàn)鉀和鈉離子是人尿樣中存在的主要陽(yáng)離子。根據(jù)與相近濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品比較，所測(cè)尿樣中鉀和鈉離子的濃度分別為20.15mM(RSD 3.8％，n＝5)和132.69mM(RSD2.3％，n＝5)，在尿液兩種離子的正常參考值范圍內(nèi)(鉀25-125mM，鈉130-260mM)。上述結(jié)果表明該有機(jī)玻璃微流控芯片線(xiàn)性范圍寬，高效快速，在90秒內(nèi)就可完全分離并同時(shí)檢測(cè)三種陽(yáng)離子，可用于實(shí)際樣品測(cè)試。
2、氧化還原引發(fā)聚合制備用蓋片封裝的有機(jī)玻璃微流控芯片由于非接觸電導(dǎo)檢測(cè)的特殊要求，在實(shí)施例1中使用150微米厚的有機(jī)玻璃蓋膜與具有微流結(jié)構(gòu)的微流控芯片基片鍵和。但在更多情況下對(duì)芯片的強(qiáng)度有一定要求，需要用蓋片代替上述蓋膜來(lái)封裝芯片。其中氧化還原引發(fā)本體聚合制備有機(jī)玻璃微流控芯片基片的方法同實(shí)施例1。將實(shí)施例1中的鑄模溶液1毫升澆在一厚2mm的玻璃板(100mm×40mm)上，要求鑄模溶液沿玻璃板的長(zhǎng)邊的方向從中軸線(xiàn)的一頭連續(xù)澆到另一頭，將一片厚1mm的有機(jī)玻璃板(90mm×16mm)蓋在鑄模溶液上并壓緊，使預(yù)聚溶液充滿(mǎn)有機(jī)玻璃片與玻璃板間的縫隙，然后將工件水平放置于潔凈的盒子里，在25℃左右的室溫條件下，在50分鐘內(nèi)聚合完全。按實(shí)施例中微流控芯片基片脫模的方法脫模得蓋片，厚度一般在1.2毫米左右，蓋片與微流控芯片基片的封裝同實(shí)施例1，制得的用蓋片封裝的有機(jī)玻璃微流控芯片實(shí)物照片見(jiàn)圖4。
本發(fā)明成功采用室溫條件下氧化還原引發(fā)甲基丙烯酸甲酯本體聚合制備了有機(jī)玻璃微流控芯片，并用于實(shí)際樣品的測(cè)定。上述實(shí)施例表明該芯片制作技術(shù)具有設(shè)備簡(jiǎn)單、制作簡(jiǎn)便和價(jià)格低廉等特點(diǎn)，制得的芯片在臨床診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)和食品分析等領(lǐng)域中有良好的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種氧化還原引發(fā)聚合制備有機(jī)玻璃微流控芯片的方法，其特征在于具體步驟如下(1)制備預(yù)聚溶液將甲基丙烯酸甲酯單體與熱引發(fā)劑偶氮二異丁晴在45-50℃水浴中，使其溶解；然后于80-90℃水浴中加熱10-20分鐘，使單體溶液預(yù)聚成甘油狀預(yù)聚溶液；這里熱引發(fā)劑用量為甲基丙烯酸甲酯單體質(zhì)量的0.1-0.3％；(2)制備鑄模溶液將氧化還原引發(fā)劑過(guò)氧化苯甲酰和二甲基苯胺分別溶解于甲基丙烯酸甲酯單體中，再與步驟(1)制得的預(yù)聚溶液混合，得鑄模溶液；這里過(guò)氧化苯甲酰與二甲基苯胺等量，均為預(yù)聚溶液質(zhì)量的0.25 2.0％，而所用甲基丙烯酸甲酯單體為預(yù)聚溶液質(zhì)量的15-25％；(3)制備微流控芯片基片將步驟(2)制得的鑄模溶液直接夾在微流控芯片陽(yáng)模與有機(jī)玻璃板之間，在室溫下，聚合反應(yīng)20分鐘-2小時(shí)，使鑄模溶液完全聚合，脫模后得到微流控芯片基片；(4)制備微流控芯片將步驟(3)制得的微流控芯片基片經(jīng)鉆溶液連接孔后與蓋?；蛏w片通過(guò)熱壓鍵合，即得所需有機(jī)玻璃微流控芯片。
全文摘要
本發(fā)明屬微流控芯片技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種氧化還原引發(fā)聚合制備有機(jī)玻璃微流控芯片的方法。將少量熱引發(fā)劑偶氮二異丁腈溶解于甲基丙烯酸甲酯中，加熱預(yù)聚成甘油狀預(yù)聚溶液，該預(yù)聚溶液在鑄模前與含有氧化還原引發(fā)劑的甲基丙烯酸甲酯單體混合，得有機(jī)玻璃微流控芯片鑄模溶液。將上述鑄模溶液澆在硅片陽(yáng)模上，然后將有機(jī)玻璃片直接蓋在鑄模溶液上。室溫下，鑄模溶液發(fā)生本體聚合反應(yīng)，得到含微流通道的微流控芯片基片。微流控芯片基片經(jīng)鉆溶液連接孔后和蓋膜或蓋片通過(guò)熱壓封裝，得有機(jī)玻璃微流控芯片成品。本發(fā)明方法使用的設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低廉，可用于芯片批量生產(chǎn)。制作的有機(jī)玻璃微流控芯片在臨床診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生命科學(xué)研究、食品分析和工業(yè)在線(xiàn)分析等領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G06F17/50GK1963525SQ20061011929
公開(kāi)日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2006年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月7日
發(fā)明者陳剛, 陳摯, 姚瀟 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)