专利名称：硅橡胶－玻璃永久粘合型微流控分析芯片的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种硅橡胶—玻璃永久粘合型微流控分析芯片的制备方法，利用微复制技术将模板上的微通道图案复制到硅橡胶片上，然后与玻璃片实现永久性粘合，属于分析检测技术领域。
这种新方法的核心技术在于微流控分析芯片的制备。早期人们主要采用一些无机材料(如硅、石英、玻璃和陶瓷等)，利用光刻和化学蚀刻技术制备微流控分析芯片(Seiler K.，et al，Anal.Chem.，1993，65，1481-1488.)。这种芯片散热和光学性能好，分离效率高，已用于DNA序列分析，多肽和蛋白质分析，药物和环境污染物分析。但是，无机基质芯片制备步骤繁多，通道形状及尺寸难以准确的控制，封装难度大，不能批量生产，故价格昂贵。近年来，人们将微流控分析芯片制备材料转向高分子化合物(如聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚苯乙烯和硅橡胶等)，主要利用微复制技术(如热压和浇铸等)制备芯片(Martynova L.，et al.，Anal.Chem.，1997，69，4783-4789.；Duffy DC.，et al.，Anal.Chem.，1998，70，4974-4984.)。高分子材质微流控分析芯片制备工艺简单，加工时间短，能批量生产，成本低，故具有十分广泛地应用前景。但是，这类芯片散热性能差，电渗流小，且封装难，其应用受到一定的限制。
为实现上述目的，本发明的复合型微流控分析芯片是由硅橡胶片和玻璃片组成，利用微复制技术将模板上的微通道图案复制到硅橡胶片上，然后与玻璃片实现永久性粘合。本发明的方法具体包括如下步骤1、微复制模板的制备利用光刻、硅ICP刻蚀技术或电铸工艺将掩模板上微通道图案转移到光刻胶基片、金属或硅片上，获得微复制模板。
2、微复制将硅橡胶与交联剂按10∶1到15∶1比例混合，浇铸到待复制的模板上，在60-100度下熟化1-3小时。然后，把硅橡胶片从模板上剥下来，模板微通道图案被复制到硅橡胶片上。
3、复合芯片的封装将含有微通道图案的硅橡胶片清洗、干燥，经紫外光照1-4小时后，在60-150温度下保温4-12小时，实现硅橡胶与玻璃片的永久性粘合，完成复合芯片的封装。
本发明的硅橡胶—玻璃复合型芯片由于采用了微复制技术，与无机基质(如玻璃，石英)芯片相比，具有制备工艺简单，微通道保真度高，能批量生产等特点。与纯高分子基质(如硅橡胶，聚甲基丙烯酸甲酯)芯片相比，由于引入了玻璃片，改善了芯片的电渗流，散热和光学性能。更重要的是本发明没有使用任何粘合剂实现了硅橡胶—玻璃芯片永久性粘合。
采用SU-85负性光刻胶(美国Micro Chem公司)，甩胶条件为650rpm 1分钟，获得胶厚为60μm的光刻胶，前烘条件为85℃ 30分钟，95℃ 30分钟，曝光采用德国Karl Suss公司MA6光刻机，曝光时间为100秒，中烘条件为95℃30分钟，显影时间为5分钟，然后溅射一层厚度为1微米的金属钛，再于65度氢氧化钾-过氧化氢溶液(50克氢氧化钠-15毫升过氧化氢-750毫升水)中氧化2分钟，获得所需的光刻胶模具，其结构为微通道的凸图形。(2)微通道图案的复制将硅橡胶(PDMS)预聚体(罗地亚公司产，V-3040A)与熟化剂(V-3040B)按10∶1比例混合，真空脱气后，浇铸到模板上，在70度下熟化1小时后，将其从模板上揭下，备用。(3)封装将复制的硅橡胶片用丙酮，水清洗干净后，置于低压汞灯(6mW)下照射3小时。然后将其贴在干净的玻璃片(或载物片)上面，在70度下加热12小时，实现永久性粘合。
用光刻胶作为微通道模具具有加工周期短、成本低廉等优点，但其寿命较短，适合进行微通道极小批量的前期实验。
用硅作为微通道模具，其加工周期、成本和模具寿命适中，可进行中小批量微通道的复制。
金属模具的特点是加工周期长、成本高，但其寿命较长，用该模具可进行微通道的大批量复制。
权利要求
一种硅橡胶—玻璃永久粘合型微流控分析芯片的制备方法，其特征在于包括如下步骤1、利用光刻、硅ICP刻蚀技术或电铸工艺将掩模板上微通道图案转移到光刻胶基片、金属或硅片上，获得微复制模板；
2.将硅橡胶与交联剂按10∶1到15∶1比例混合，浇铸到待复制的模板上，在60-100度下熟化1-3小时，然后把硅橡胶片从模板上剥下来，模板微通道图案被复制到硅橡胶片上；
3.将含有微通道图案的硅橡胶片清洗、干燥，经紫外光照1-4小时后，在60-150温度下保温4-12小时，实现硅橡胶与玻璃片的粘合，完成复合芯片的封装。
全文摘要
一种硅橡胶－玻璃永久粘合型微流控分析芯片的制备方法，利用光刻、硅ICP刻蚀技术或电铸工艺将掩模板上微通道图案转移到光刻胶基片、金属或硅片上，获得微复制模板，再将硅橡胶与交联剂按比例混合，利用微复制技术将模板上的微通道图案复制到硅橡胶片上，然后将硅橡胶片与玻璃片粘合，完成复合型微流控分析芯片。本发明型没有使用任何粘合剂实现了硅橡胶－玻璃芯片永久性粘合，工艺简单，微通道保真度高，能批量生产，由于引入了玻璃片，改善了芯片的电渗流，散热和光学性能。
文档编号G01N27/447GK1405561SQ0214510
公开日2003年3月26日 申请日期2002年11月7日 优先权日2002年11月7日
发明者任吉存, 陈林, 陈迪 申请人:上海交通大学