生物芯片技术五章 微流控12014.ppt

微流控芯片作为一种分析化学平台的优势包括耗样量低、分析速度快、灵敏度高、分辨率高，而且还可以把样品处理、分离、反应等与分析相关的过程集成在一起，大大提高分析的效率。 * 原始样品进入阵列后，微电极上施加特定频率的交流电信号，所需的大肠杆菌细胞受到正向介电电泳力，被吸附在微电极周围区域，而人的血细胞受到负向介电电泳力被推离微电极区域，即悬浮在溶液中。在流动相的清洗作用下便可除去人的血细胞，留下所需的大肠杆菌细胞。然后，在微电极上施加高压脉冲电信号，使得吸附在微电极周围区域的大肠杆菌细胞破裂，释放质粒DNA，基因组DNA和RNA等核酸物质，从而实现从原始样品到核酸的样品制备过程。生化反应和结果检测也在微电极阵列上完成。单个微电极上可以固定不同的探针，通过微电极的选通或是关闭，以捕获和检测相对应的核酸物质。 * 光流控最重要的特点是动态可调，改变流体的种类和流动方式，光的产生或传播便会发生改变。 激光原理，即物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激发时，都会产生这种不发散的强光--激光 * * 硅：化学惰性、稳定性好，加工工艺成熟。但易碎、价格偏高、不透光，电绝缘性差，表面化学行为比较复杂。 石英或玻璃：很好的电渗和优良的光学特性，价格偏高。 * 从说出 * 软光刻是相对于微制造领域中占主导地位的光刻而言的微图形 转移和微制造的新方法。因光刻不但需要昂贵的设备和超净实 验室，也不能在曲面上加工微结构。 从1995年开始，G.Whitesides等以自组装单分子层，弹性印章(elastomeric stamp)和高聚物膜塑技术为基础，发展了一种新的低成本的微细加工新技术“软光刻”。软光刻技术的核心是图形转移元件-弹性印章。方法有微接触印刷法，毛细微模塑法，转移微模塑法和微复制模塑法等。它不仅可在高聚物等材料上制造复杂的三维微通道，而且可以改变材料表面的化学性质，有可能成为低成本的微流控分析芯片的新方法。 * 物质在加热时能发生流动变形，冷却后可以保持一定形状的性质。大多数线型聚合物均表现出热塑性，很容易进行挤出、注射或吹塑等成型加工。 * 脱模剂是一种用在两个彼此易于粘着的物体表面的一个界面涂层，它可使物体表面易于脱离、光滑及洁净。 塑料脱模剂是采用高粘度聚硅氧烷、环保型表面活性剂及高效乳化剂反应而成的水性乳液 * 粘度高，浇注困难，混合后产生的气泡不容易跑出。 脱模温度过高会引起细微裂缝的产生。 * 聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯等高分子材料在紫外激光作用下可降解成易挥发的小分子。 用铜箔制备光刻掩膜，用紫外激光将能量聚焦在高分子基片上。 调整激光强度，可控制激光刻蚀的深度。 基片加工前，用蒸馏水清洗干净，并在氢氧化钠溶液中浸泡30分钟。 * 聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯等高分子材料在紫外激光作用下可降解成易挥发的小分子。 用铜箔制备光刻掩膜，用紫外激光将能量聚焦在高分子基片上。 调整激光强度，可控制激光刻蚀的深度。 基片加工前，用蒸馏水清洗干净，并在氢氧化钠溶液中浸泡30分钟。 * 热压法 适合热塑性聚合物 5.2 微流控芯片的加工 热压法 适合热塑性聚合物 5.2 微流控芯片的加工 模具的几个重要参数： 模具侧面粗糙度越小，模具与芯片微结构之间的摩擦力越小，可以防止因脱模力过大而损坏微结构； 模具与基片表面的化学活性点越少越好，可以减小模具与聚合物微结构间的粘合力； 温度系数要吻合，防止降温时产生额外的力而导致微结构变形。 模塑法： 用光刻和刻蚀的方法先制出通道部分突起的阳模，然后在阳模上浇注液态高分子材料。将固化后的高分子材料与阳模剥离就得到具有微通道的基片，与盖片封接后，值得高分子聚合物微流控芯片。 其关键在于模具和高分子材料的选择，理想的材料应相互之间粘附力小，易于脱模。 5.2 微流控芯片的加工 模塑法 微通道的阳模可用硅材料、玻璃、SU-8负光胶等制造。 浇注用的高分子材料特性：低粘度、低固化温度，在重力作用下可充满模具上的微通道和凹槽等。 可用材料分两类： 固化型聚合物：PDMS、环氧树脂等 溶剂挥发性聚合物：丙烯酸、橡胶和氟塑料等。 模塑法分辨率高（可加工相邻通道距离为0.3微米的芯片），简便易行，芯片可大批量复制。 5.2 微流控芯片的加工  激光刻蚀法 聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯等高分子材料在紫外激光作用下可降解成易挥发的小分子 用铜箔制备光刻掩膜，用紫外激光将能量聚焦在高分子基片上 刻蚀深度与所用激光频率和照射时间的乘积成正比 基片加工前，用蒸馏水清洗干净，并在0.1M氢氧化钠溶液中浸泡30分钟 5.2 微流控芯片的加工  激光刻蚀法 加工深度大于20微米时，微通道底部的不平整度显著增加. 微通道底部的不平整度比通道深度小两个数量级，因此不会影响通道中