基于微流体脉冲驱动控制技术的电化学微流控芯片制备方法-分析化学.PDF

第45卷 分析化学 (FENXI HUAXUE)摇 仪器装置与实验技术 第6期 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 2017年6月 ChineseJournal of Analytical Chemistry 922~930 藡蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥藡蕥蕥 DOI:10.11895/j.issn.0253鄄3820.170055 仪器装置与实验技术 藡蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥 藡 基于微流体脉冲驱动控制技术的电化学微流控芯片制备方法 * 杨利军摇 朱 丽 摇 陆宝春摇 章维一 (南京理工大学机械工程学院,南京210094) 摘摇 要摇 基于微流体脉冲驱动控制技术搭建了电化学微流控芯片的制备系统。 首先将纳米银墨水和甘油溶液 分别微喷射到玻璃基底表面形成微电极图形和微流道液体阳模图形;然后分别进行烧结和聚二甲基硅氧烷 (PDMS)模塑工艺制得微电极和微流道;最后将微电极和微流道键合形成电化学微流控芯片。 研究了系统参量 对液滴产生的影响以及液滴直径和重叠率对液滴成线的影响,制得的微电极最小线宽为45 滋m、厚度为2.2 滋m、 电阻率为5.2 滋赘 ·cm,制得的微流道最小线宽为35 滋m,流道表面光滑。 采用制得的电化学微流控芯片进行了 葡萄糖浓度的电化学流动检测。 结果表明,葡萄糖溶液的浓度与响应电流具有较高的线性关系,可对一定浓度 范围内的葡萄糖溶液进行定量检测。 基于微流体脉冲驱动控制技术的电化学微流控芯片制备方法具有微喷射 精度高、重复性好,制备系统结构简单、成本低廉等优点,可用于生化分析、生物传感器等领域的芯片制备。 关键词摇 电化学微流控芯片;微电极;微流道 1摇 引言 [1~3] 近年来,随着微加工技术的发展,微流控芯片的集成化和微型化正成为越来越重要的研究方向 。 电化学微流控芯片将微电极集成到芯片材料上,并将溶液中的待测组分转化为电信号,具有微型化、集成 [4~7] 化、灵敏度高和消耗低等优点,在基础研究、疾病诊断、环境监测等领域有着广阔的应用前景 。 目前,电化学微流控芯片的制备方法主要是首先分别制备微电极芯片和微流道芯片,然后将两者通过 键合工艺键合成电化学微流控芯片。 其中,微电极芯片的制备方法主要有光刻腐蚀法、化学沉积法、印刷 法等[8~11]。 光刻腐蚀法在金属薄膜表面涂覆一层光刻胶,经光刻工艺去除微电极以外的光刻胶,并利用腐 蚀工艺去除微电极以外的多余金属。 然而光刻和腐蚀工艺成本较高、腐蚀一致性较差、边缘不够均匀。 最 早用于微流控芯片微流道加工的材料主要是各种玻璃和石英材料,近年来,PDMS等聚合物材料因其具有 成本低、化学性质稳定等优点正逐渐成为制作微流道的主要材料。 基于PDMS材料制备微流道的方法主 [12~15] [15] 要有精密机械加工法、掩模光刻法、激光直接成型法、脱蜡法等 。 Koesdjojo等 采用精密机械加工 法制作铝板凹槽,将高聚物材料浇铸于凹槽表面,将凹槽图样转化为凸起的阳模,再通过浇铸PDMS转印 制得微流道。 但这种方法需要精密加工设备,如机床刀具等。 微喷打印技术作为一种非接触的增材式制造技术,不仅可以实现微量流体的精确控制而提高制备精 [16] 度,还能够减少工艺步骤和节约材料。 Lee等 在PET薄膜表面打印制备了