专利名称：一种利用紫外固化光胶制作微流控芯片的方法
技术领域：
本发 明涉及一种利用紫外固化光胶制作微流控芯片的方法，属于微流控芯片技术领域。
背景技术：
紫外固化光胶是一种含有光引发剂的固化材料，在紫外光照射下产生活性自由基或阳离子，引发单体聚合、交联和接支化学反应，使其由液态转化为固态。利用该性质，选用其作为芯片基体材料。但不同紫外固化胶凝固后表现出不同的物理特性，所以一般会根据所要求的芯片强度、弹性、吸附性等物理特性考虑采用不同种类的紫外固化光胶。目前报道的紫外固化光胶制作方法为以PDMS为模板，采用传统的PDMS模具制作方法形成通道，并将光胶浇注在PDMS上成形，清洗后形成需要的通道结构。Microfluidicstickers DenisBartolo, Guillaume Degre， Philippe NghebandVincent Studer, LabChip, 2008，8，274-279。但是采用PDMS作为模板时，芯片厚度和光滑度很难控制，且模板制作周期长，操作繁琐。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中操作繁琐的问题，提供一种利用紫外固化光胶制作微流控芯片的方法。本发明的目的是通过下述技术方案来实现的本发明的一种利用紫外固化光胶制作微流控芯片的方法，具体步骤如下步骤一金属基片的制作在表面光滑的基片上用等离子溅射金属涂层后，再经过等离子清洗处理，备用；步骤二 围堰的打印与制作采用绘图软件绘制围堰形状并打印到菲林掩膜上，将得到的打印有围堰形状的菲林掩膜中心掏空，清洗干净，吹干待用；紫外固化光胶在未经紫外照射时是一种粘稠状液体，所以在制作芯片时要利用围堰防止液体无规则扩散，以确定芯片的边缘形状；步骤三将步骤二所得的围堰放置于步骤一所得的金属基片上，向围堰内注入紫外固化光胶；步骤四将空白的菲林掩膜剪裁成围堰大小，覆盖于步骤三注有紫外固化光胶的围堰上，再用光刻机紫外固化成型，形成基底层；步骤五重复步骤三，将印有微流控芯片通道形状的菲林掩膜覆盖于围堰上，再通过光刻机紫外固化形成芯片有通道的中间层；步骤六重复步骤三，将印有注液孔的菲林掩膜覆盖于围堰上，再通过光刻机紫外固化形成带孔的盖片层；步骤七将步骤五和步骤六制得的中间层和盖片层从金属基片上取下后，用有机试剂清洗，以便去除未反应的紫外固化光胶；
步骤八将清洗过的中间层对准叠放在步骤四所得的基底层上，通过光刻机紫外光照键合；再将盖片层对准放在之前已经键合好的基底层和中间层上，再通过光刻机紫外光照键合，即形成所需要的微流控芯片。根据具体需要还可以对芯片进行老化处理，处理方法为50°C下老化24小时，待用。芯片老化可以去残余与未固化紫外固化光胶并增加成品芯片的机械强度和透明度。根据具体需要，还可以用两性聚合物对菲林掩膜表面进行改性，两性聚合物包括聚乙二醇，吐温，triton。步骤一所述的表面光滑的基片可以为硅片、抛光玻璃片、载玻片等能溅射金属的光滑表面；金属层为铬、镍、金、钼金等附着力强的20-500纳米的薄层；等离子清洗时间 1-10分钟。步骤二所述的围堰制厚度为20-100um，当所需厚度需要加强时采用多层围堰叠加。步骤三所述的围堰固定于金属基片上时，采用微量紫外固化胶固定，紫外固化时间10-30秒。在围堰内紫外固化胶采用定量注射器加注，光刻机紫外固化时间2-300秒。中间层根据需要制作不同的形状，并制作对准点进行对准，光刻机紫外固化时间
2-300秒。步骤六所述注液孔的数量至少为2个；注液孔的位置需在中间层的通道上。步骤七所述的有机试剂包括丙酮或乙腈与酒精的混合液，混合浓度(体积比)丙酮酒精100% -20% ;乙腈酒精30-100% O步骤八所述的光照键合时间为15-300秒。有益效果本发明的一种利用紫外固化光胶制作微流控芯片的方法中，紫外固化光胶具有较好的流动性与相对较低的粘性，在紫外光照射下可迅速固化，而未经照射的部分仍保持流体状态，可被有机溶剂冲洗。根据该特性设计了多层叠加法，通过该法制成芯片的每层结构，再经层层叠加构成芯片内功能结构，本方法摒弃了传统制作模板的工艺，并且具有高效、快速、操作简单、可制作空间多层多维微结构的特性。具体而言是适合微量下各种长度DNA片段的扩增及分离分析、氨基酸与蛋白质的分离分析、有机无机小分子及金属离子的分离分析等通用的微流控芯片制作方法。
图I为微流控芯片试验装置微流控芯片工艺流程。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。实施例I一种利用紫外固化光胶制作微流控芯片的方法，具体步骤如下，如图I所示步骤一金属基片的制作在表面光滑的玻璃抛光片上用等离子溅射铬金属涂层20nm,再经过等离子清洗处理3分钟，备用；
步骤二 围堰的打印与制作因紫外固化光胶在未经紫外照射时是一种粘稠状液体，所以在制作芯片时要利用围堰防止液体无规则扩散，以确定芯片的边缘形状。具体步骤是采用Al绘图软件绘制围堰形状并打印到菲林掩膜上，将得到的打印有围堰形状的菲林掩膜中心掏空，清洗干净，吹干待用；步骤三将步骤二所得的围堰放置于步骤一所得的铬板上，向围堰内注入紫外固化光胶；步骤四将空白的菲林掩膜剪裁成围堰大小，菲林掩膜用混合了水溶液的聚乙二醇400浸溃20min (混合体积比为聚乙二醇400 :水=1:4)，之后用去离子水洗净吹干覆盖于步骤三的围堰上，再用光刻机紫外固化30s，形成基底层；步骤五重复步骤三和步骤四(为了增加腔室深度，围堰增加至两层)，将印有微流控芯片通道形状的菲林掩膜(处理方法同步骤四)覆盖于围堰上，再通过光刻机紫外固化15s形成芯片有通道的中间层；·步骤六重复步骤三和步骤四，将印有微流控芯片与步骤五对应的储液口形状的菲林掩膜覆盖于围堰上，再通过光刻机紫外固化30s形成带孔的盖片层；步骤七将步骤五和步骤六制得的中间层和盖片层从金属基片上取下后，用丙酮与乙醇的混合液(体积比4 I)清洗，以便去除未反应的紫外固化光胶；步骤八将基底层放置在加热制冷片(用于实现温度控制)上通过光刻机紫外光照25s键合，之后将清洗过的中间层对准叠放在基底层上，通过光刻机紫外光照25s键合，再将盖片层对准放在之前已经键合好的基底层和中间层上，再通过光刻机紫外光照25s键合，即形成所需要PCR芯片。将制作好的芯片放置于50°C烘箱内老化24小时，待用。PCR芯片描述芯片无色透明(加热制冷片为乳白色)，具有良好的光学特性和机械强度。芯片整体尺寸23mmX23mm，内并行五个PCR反应腔室，每个腔室尺寸28mmX2mm，容纳液体量15ul，并配有加样池用以加入PCR反应混合液。芯片中央内置传感器用以实现温度控制。PCR芯片的应用将引物，酶和模板等的mix混合物加入到芯片的腔室内，用紫外光照固化胶通过光照密封，之后将PCR芯片连接至温控单元，在电脑控制端，输入变性，延伸，退火温度，设置循环次数等相关参数，开始芯片内的PCR循环。PCR芯片应用性的对比验证采用传统的PCR仪与PCR芯片进行对比，对一片断长度为80bp的基因进行扩增，采用相同量的PCR混合液和相同的扩增体系，之后通过凝胶电泳可以观测得到与PCR仪完全一致的扩增条带。实施例2一种利用紫外固化光胶制作微流控芯片的方法，具体步骤如下步骤一金属基片的制作在表面光滑的玻璃抛光片上用等离子溅射铬金属涂层20nm,再经过等离子清洗处理3分钟，备用；步骤二 围堰的打印与制作因紫外固化光胶在未经紫外照射时是一种粘稠状液体，所以在制作芯片时要利用围堰防止液体无规则扩散，以确定芯片的边缘形状。具体步骤是采用Al绘图软件绘制围堰形状并打印到菲林掩膜上，将得到的打印有围堰形状的菲林掩膜中心掏空，清洗干净，吹干待用；步骤三将步骤二所得的围堰放置于步骤一所得的铬板上，向围堰内注入紫外固化光胶；步骤四将空白的菲林掩膜剪裁成围堰大小之后用去离子水洗净吹干覆盖于步骤三的围堰上，再用光刻机紫外固化30s，形成基底层；步骤五重复步骤三和步骤四，将印有微流控芯片通道形状的菲林掩膜覆盖于围堰上，再通过光刻机紫外固化IOs形成芯片有通道的中间层；步骤六重复步骤三和步骤四，将印有微流控芯片与步骤五对应的储液口形状的菲林掩膜覆盖于围堰上，再通过光刻机紫外固化30s形成带孔的盖片层；步骤七将步骤五和步骤六制得的中间层和盖片层从金属基片上取下后，用丙酮与乙醇的混合液(体积比4 I)清洗，以便去除未反应的紫外固化光胶；步骤八将基底层放置在载玻片(只是用作支持)上通过光刻机紫外光照25s键 合，之后将清洗过的中间层对准叠放在基底层上，通过光刻机紫外光照25s键合，再将盖片层对准放在之前已经键合好的基底层和中间层上，再通过光刻机紫外光照25s键合。步骤九将PDMS与固化剂以10 I的比例混合脱气，浇筑成O. 5mm厚度的薄膜后与步骤八做好的芯片键合(PDMS为透气材料，保证细胞的正常生长)，将进液口和出液口分别连接PTFE管，用于培养液的输送和导出。将制作好的芯片放置于50°C烘箱内老化24小时，待用。细胞培养芯片描述芯片无色透明(载玻片也为无色透明)，具有良好的机械强度和光学特性，能够在倒置光学显微镜下实现对内细胞的活性监测。芯片整体尺寸40mmX 24mm,内有一培养腔室，尺寸7mmX 5mm，容纳液体量14ul，用以导入细胞和培养液的通道宽度为200um。芯片进液口与出液口分别连接聚四氟乙烯导管。细胞培养芯片的应用将细胞以一定密度接种到芯片中，将其放置于37°C 5% CO2的培养箱内，通过微泵将培养液导入到芯片内部实现动态的连续培养。细胞培养芯片应用性的对比验证采用传统的细胞培养皿与细胞培养芯片进行对t匕，结果显示细胞可在细胞培养微流控芯片上维持正常生长一个星期以上，并且在芯片内部的形态与正常培养皿内的细胞并无区别。
权利要求
1.一种利用紫外固化光胶制作微流控芯片的方法，其特征在于具体步骤如下步骤一金属基片的制作在表面光滑的基片上用等离子溅射金属涂层后，再经过等离子清洗处理，备用；步骤二 围堰的打印与制作采用绘图软件绘制围堰形状并打印到菲林掩膜上，将得到的打印有围堰形状的菲林掩膜中心掏空，清洗干净，吹干待用；步骤三将步骤二所得的围堰放置于步骤一所得的金属基片上，向围堰内注入紫外固化光胶；步骤四将空白的菲林掩膜剪裁成围堰大小，覆盖于步骤三注有紫外固化光胶的围堰上，再用光刻机紫外固化成型，形成基底层；步骤五重复步骤三，将印有微流控芯片通道形状的菲林掩膜覆盖于围堰上，再通过光刻机紫外固化形成芯片有通道的中间层；步骤六重复步骤三，将印有注液孔的菲林掩膜覆盖于围堰上，再通过光刻机紫外固化形成带孔的盖片层；步骤七将步骤五和步骤六制得的中间层和盖片层从金属基片上取下后，用有机试剂清洗，以便去除未反应的紫外固化光胶；步骤八将清洗过的中间层对准叠放在步骤四所得的基底层上，通过光刻机紫外光照键合；再将盖片层对准放在之前已经键合好的基底层和中间层上，再通过光刻机紫外光照键合，即形成所需要的微流控芯片。
2.如权利要求I所述的一种利用紫外固化光胶制作微流控芯片的方法，其特征在于 根据具体需要，还可以用两性聚合物对菲林掩膜表面进行改性，两性聚合物包括聚乙二醇，吐温，triton ;根据具体需要还可以对芯片进行老化处理，处理方法为50°C下老化24 小时待用。
3.如权利要求I所述的一种利用紫外固化光胶制作微流控芯片的方法，其特征在于 步骤一所述的表面光滑的基片为能溅射金属的基片，包括硅片、抛光玻璃片、载玻片；金属层为铬、镍、金、钼金等附着力强的20-500纳米的薄层；等离子清洗时间1-10分钟。
4.如权利要求I所述的一种利用紫外固化光胶制作微流控芯片的方法，其特征在于 步骤三所述的围堰固定于金属基片上时，采用微量紫外固化胶固定，紫外固化时间10-30 秒。
5.如权利要求I所述的一种利用紫外固化光胶制作微流控芯片的方法，其特征在于 步骤六所述注液孔的数量至少为2个；注液孔的位置需在中间层的通道上。
6.如权利要求I所述的一种利用紫外固化光胶制作微流控芯片的方法，其特征在于 步骤七所述的有机试剂包括丙酮或乙腈与酒精的混合液，混合浓度(体积比)丙酮酒精 100% -20% ;乙腈酒精 30-100% O
7.如权利要求I所述的一种利用紫外固化光胶制作微流控芯片的方法，其特征在于 步骤八所述的光照键合时间为15-300秒。
全文摘要
本发明涉及一种利用紫外固化光胶制作微流控芯片的方法，属于微流控芯片技术领域。具体步骤为围堰放置于溅射金属涂层的基片上；向围堰内注入紫外固化光胶；然后分别将空白的菲林掩膜、印有微流控芯片通道形状的菲林掩膜、印有注液孔的菲林掩膜覆盖于围堰上，再通过光刻机紫外固化，形成基底层、中间层和盖片层；将三层对准后通过光刻机紫外光照键合，即形成所需要的微流控芯片。本方法摒弃了传统制作模板的工艺，并且具有高效、快速、操作简单、可制作空间多层多维微结构的特性。具体而言是适合微量下各种长度DNA片段的扩增及分离分析、氨基酸与蛋白质的分离分析、有机无机小分子及金属离子的分离分析等通用的微流控芯片制作方法。
文档编号B01L3/00GK102921480SQ20121041545
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者邓玉林, 李 瑞, 徐建栋, 丁惠, 代唯强, 胡晓明, 庆宏, 李勤, 戴荣继 申请人:北京理工大学