一種紙質微流控晶片的製備方法

2023-12-07 06:50:31 2

一種紙質微流控晶片的製備方法【專利摘要】一種紙質微流控晶片的製備方法，包括以下步驟：第一步，設計晶片的圖案；第二步，將甲苯與聚二甲基矽氧烷PDMS按照質量比為3:1-8:1混合，攪拌得混合液；第三步，將上述混合液注入噴墨印表機的墨盒中，利用噴墨印表機將所設計的晶片圖案列印在多孔性膜上，列印完成後，將多孔性膜乾燥l-3h，溫度為70-9CTC，取出冷卻，得到微流控晶片。本發明製備方法簡單，易行，成本低，適合產業化。【專利說明】一種紙質微流控晶片的製備方法【
技術領域：
】[0001]本發明涉及晶片領域，尤其是涉及一種紙質微流控晶片的製備方法。【
背景技術：
】[0002]微流控(MicrofIuidics)或微全分析系統(MicroTAS),或晶片上的實驗室(LabOnaChip)是一種以精確操縱和控制微尺度流體，尤其是亞微米結構為主要特徵的科學技術。「晶片上的實驗室」指將利用微流控技術將多個系統(如樣品製備，混合，分離分析和檢測)集成在一塊晶片上的概念。微流控技術由Manz等在20世紀90年代初首次提出，通過分析儀器微型化，極大地提高了分離分析的效率和速度。如今，它已經發展成為一個多學科(工程、物理、化學、微加工和生物工程)交叉的嶄新的研究領域，並已為許多分析系統帶來微型化的好處。微流控晶片具有以下特點:較少的樣品體積消耗、較小的能量消耗、較小的裝置坐寸ο[0003]紙質微流控晶片(Paper-basedMicrofluidics)是近幾年發展的一種新型微流控晶片。由哈佛大學的Whitesides小組在2007年首次提出紙質微流控晶片概念並製作出紙質晶片，在製成的微流控晶片上實現了牛血清白蛋白(BSA)和葡萄糖的同時檢測(MartinezAff,PhillipsST,ButteMJ,etal.Patternedpaperasaplatformforinexpensive,low-volume,portableb1assays[J].AngewandteChemieInternat1nalEdit1n,2007,46(8):1318-1320.)。它利用紙張作為基底代替了以矽、玻璃、高聚物等材料為基底的傳統微流控晶片。微流控晶片材質與普通微流控晶片相比較，它無需藉助外力系統是通道內的液體流動，它是一種將紙基底經過親水或疏水加工處理，把親水性的紙材料分割成親水/疏水相間的區域，形成親水性通道，即微流控通道。紙張的一個重要優點就是液體流動不會發生混合，能流入不同通道內，不會干擾實驗結果，這樣就能保證多通量分析。與傳統的矽、玻璃、高聚物微流控晶片相比，紙質微流控晶片具有以下優點:成本低、檢測背景低、生物兼容性好、分析系統更易便攜化、後處理簡單等。[0004]目前製作紙質微流控晶片的方法包括:光刻法、噴墨刻蝕法、等離子處理法、蠟印法、絲網印刷法等。其中，光刻法步驟繁瑣，且所使用的光膠試劑價格昂貴，不利於批量生產；等離子體處理法中等離子體氣氛容易從鏤空區滲透到覆蓋區；蠟印法製作的紙質微流控晶片具有解析度低等缺點。【
發明內容】[0005]解決的技術問題:針對現有技術問題，本發明提供了一種紙質微流控晶片的製備方法，工藝簡單，成本低廉，適合大規模生產。[0006]技術方案:一種紙質微流控晶片的製備方法:第一步，設計晶片的圖案；第二步，將甲苯與聚二甲基矽氧烷按照質量比為3:1-8:1混合，攪拌得混合液；第三步，將上述混合液注入噴墨印表機的墨盒中，利用噴墨印表機將所設計的晶片圖案列印在多孔性膜上，列印完成後，將多孔性膜乾燥l_3h，溫度為70-90°C，取出冷卻，得到微流控晶片。[0007]作為優選的是，第一步，圖案有三條相同的溝道，每條溝道的寬度、長度和檢測區域直徑分別為200Mm、9mm和1.5mm,圖案的線寬為1mm。[0008]作為優選的是，聚二甲基矽氧烷由質量比為10:1的單體和引發劑混合而成。[0009]作為優選的是，第二步，甲苯與聚二甲基矽氧烷的質量比為8:1。[0010]作為優選的是，第三步，多孔性膜為硝酸纖維膜。[0011]作為優選的是，第三步，列印完成後，多孔性膜乾燥處理2h，溫度為80°C。[0012]作為優選的是，第三步，印表機的噴嘴溫度和基板溫度為25°C，列印電壓30-40V，點間距範圍10-80Mm，列印層數10-15層。[0013]作為優選的是，第三步，印表機的點間距30Mffl，列印層數10層。[0014]本發明是將PDMS與甲苯的混合液注入印表機中的墨盒中充當「墨水」，多孔纖維膜充當「紙」，所以製備的微流控晶片稱為紙質微流控晶片。[0015]有益效果本發明先設計好圖案，直接將PDMS列印在多孔性膜上，省去了光刻法、蠟印、絲網印刷等方法中製備模型的繁瑣過程，簡化工藝，降低了成本，無需特定的模板，所得晶片解析度高，並且圖案可以根據需要設計多條溝道，適合大規模生產，可應用於床旁快速檢測領域。【專利附圖】【附圖說明】[0016]圖1為本發明製備的三條溝道的微流控晶片結構示意圖，其中，1.溝道，2.檢測區域，3.加樣區；圖2為用顯微鏡觀察不同條件下製備的晶片親水性溝道寬度的實物圖，其中，a為實施例I製備的晶片，b為實施例2製備的晶片，c為實施例3製備的晶片。【具體實施方式】[0017]下面的實施例可使本專業技術人員更全面地理解本發明，但不以任何方式限制本發明。實施例1第一步，利用Photoshop設計好所需要的晶片圖案，圖案為三條相同的溝道，每條溝道的寬度，長度和檢測區域直徑分別為180Mm、8mm和1.2mm,圖案的線寬為0.8mm。[0018]第二步，將甲苯與PDMS按照質量比3:1混合，攪拌的混合液，其中，PDMS是單體:引發劑按質量比10:1混合而成。[0019]第三步，將上述混合液(俗稱「墨水」)利用注射器通過孔徑大小為0.22ΜΠ1的濾嘴注入噴墨印表機配套的墨盒中，設定印表機的噴嘴溫度為25°C、基板溫度為25°C、列印電壓為36V、點間距為30Mm和列印10層，列印完成後，將列印有PDMS「墨水」的硝酸纖維膜放入70°C的烘箱中處理3小時，自然冷卻後得到紙質微流控晶片，將所得晶片檢測，如圖2中a所示，紙質微流控晶片的溝道寬度為155.635Mm。[0020]實施例2第一步，利用Photoshop設計好所需要的晶片圖案，圖案為五條相同的溝道，每條溝道的寬度，長度和檢測區域直徑分別為200Mm、9mm和1.5mm,圖案的線寬為1_。[0021]第二步，將甲苯與PDMS按照質量比5:1混合，攪拌的混合液，其中，PDMS是單體:引發劑按質量比10:1混合而成。[0022]第三步，將上述混合液(俗稱「墨水」)利用注射器通過孔徑大小為0.22Mffl的濾嘴注入噴墨印表機配套的墨盒中，設定印表機的噴嘴溫度為25°C、基板溫度為25°C、列印電壓為36V、點間距為30Mm和列印10層，列印完成後，將列印有PDMS「墨水」的硝酸纖維膜放入80°C的烘箱中處理2小時，自然冷卻後得到紙質微流控晶片，將所得晶片檢測，如圖2中b所示，紙質微流控晶片的溝道寬度為170.283Mm。[0023]實施例3第一步，利用Photoshop設計好所需要的晶片圖案，圖案為五條相同的溝道，每條溝道的寬度，長度和檢測區域直徑分別為210Mm、9.5mm和1.8mm,圖案的線寬為1.2mm。[0024]第二步，將甲苯與PDMS按照質量比8:1混合，攪拌的混合液，其中，PDMS是單體:引發劑按質量比10:1混合而成。[0025]第三步，將上述混合液(俗稱「墨水」)利用注射器通過孔徑大小為0.22ΜΠ1的濾嘴注入噴墨印表機配套的墨盒中，設定印表機的噴嘴溫度為25°C、基板溫度為25°C、列印電壓為36V、點間距為30Mm和列印10層，列印完成後，將列印有PDMS「墨水」的硝酸纖維膜放入90°C的烘箱中處理I小時，自然冷卻後得到紙質微流控晶片，將所得晶片檢測，如圖2中c所示，紙質微流控晶片的溝道寬度為214.227Mm。[0026]測試原理:在本發明製備的晶片中任選兩個檢測區域內沉積上檢測抗體後，乾燥處理，在晶片的圓形加樣區內加入待測樣品溶液，樣品溶液在硝酸纖維素膜的毛細作用下流經檢測區域，此時沉積在檢測區域的抗體會和待測樣品溶液中的抗原進行結合，由於待測樣品中的抗原已設定微球標記，所以在檢測區域會得到相應的檢測信號。[0027]紙質微流控晶片的親水性溝道寬度將影響晶片的解析度，親水性溝道越窄，晶片的解析度將越高，應用於檢測中所需要的待測樣品量就越少，實現低成本，便攜化等優點。通過實施例1-3可以看出，本發明所得晶片溝道不僅寬度小，設定寬度與實際寬度的差距也很小，適合大規模生產。【權利要求】1.一種紙質微流控晶片的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟:第一步，設計晶片的圖案；第二步，將甲苯與聚二甲基矽氧烷按照質量比為3:1-8:1混合，攪拌得混合液；第三步，將上述混合液注入噴墨印表機的墨盒中，利用噴墨印表機將所設計的晶片圖案列印在多孔性膜上，列印完成後，將多孔性膜乾燥l_3h，溫度為70-90°C，取出冷卻，得到微流控晶片。2.根據權利要求1所述紙質微流控晶片的製備方法，其特徵在於:第一步，圖案有三條相同的溝道，每條溝道的寬度、長度和檢測區域直徑分別為200Mm、9mm和1.5mm,圖案的線寬為1mm。3.根據權利要求1所述紙質微流控晶片的製備方法，其特徵在於:第二步，聚二甲基矽氧烷由質量比為10:1的單體和引發劑混合而成。4.根據權利要求1所述紙質微流控晶片的製備方法，其特徵在於:第二步，甲苯與聚二甲基娃氧燒的質量比為8:1。5.根據權利要求1所述紙質微流控晶片的製備方法，其特徵在於:第三步，多孔性膜為硝酸纖維膜。6.根據權利要求1所述紙質微流控晶片的製備方法，其特徵在於:第三步，列印完成後，多孔性膜乾燥2h，溫度為80°C。7.根據權利要求1所述紙質微流控晶片的製備方法，其特徵在於:第三步，印表機的噴嘴溫度和基板溫度為25°C，列印電壓30-40V，點間距範圍10-80Mm，列印層數10-15層。8.根據權利要求7所述紙質微流控晶片的製備方法，其特徵在於:印表機的點間距為30Mm，列印層數10層。【文檔編號】B01L3/00GK104209153SQ201410457911【公開日】2014年12月17日申請日期:2014年9月10日優先權日:2014年9月10日【發明者】葛·瑞金,王洋,楊昕,黃維,謝業磊申請人:南京郵電大學