1.一種基于誘導電荷電滲和介電泳的微尺度顆粒分離芯片,其特征在于基于誘導電荷電滲和介電泳的微尺度顆粒分離芯片由PDMS蓋片(9)和ITO玻璃基底(13)組成;所述PDMS蓋片(9)鍵合在ITO玻璃基底(13)上,在PDMS蓋片(9)上印刷有通道;所述通道的左端設置有入口(15),所述通道的右端設置有第三出口(10),所述通道中間位置的垂直方向上對稱設置有第一出口(2)和第二出口(12),在所述第三出口(10)的側下方設置有第四出口(11),所述第三出口(10)的出口方向與所述第四出口(11)的出口方向呈6°角設置;在所述通道的中間位置分隔為三個區域,左側為聚集區(17),右側為分離區(18),中間為過渡區(19);所述分離區(18)的左端為窄入口(20),所述第一出口(2)、第二出口(12)和窄入口(20)設置在過渡區(19)內;設置在分離區(18)內的通道的一側為電極側,電極側相對稱的另一側為第四出口側;
所述的ITO玻璃基底(13)上固定有第一激發電極(1)、第二激發電極(14)、第三激發電極(3)、第四激發電極(4)、第五激發電極(5)、第六激發電極(6)、第七激發電極(7)、第八激發電極(8)和懸浮電極(16);
所述懸浮電極(16)設置在聚集區(17)內;所述第一激發電極(1)的內側和第二激發電極(14)的內側分別設置在懸浮電極(16)的兩側,且關于懸浮電極(16)中心線對稱;所述第三激發電極(3)的內端部、第四激發電極(4)的內端部、第五激發電極(5)的內端部、第六激發電極(6)的內端部、第七激發電極(7)的內端部和第八激發電極(8)的內端部從左至右依次設置在電極側;
所述的第一激發電極(1)、第二激發電極(14)、第三激發電極(3)、第四激發電極(4)、第五激發電極(5)、第六激發電極(6)、第七激發電極(7)、第八激發電極(8)和懸浮電極(16)是在ITO玻璃基底(13)的表面導電側通過軟光刻技術處理得到的。
2.根據權利要求1所述的基于誘導電荷電滲和介電泳的微尺度顆粒分離芯片,其特征在于所述第一出口(2)的出口寬度為350微米,第二出口(12)的出口寬度為350微米,所述窄入口(20)的寬度為200微米。
3.根據權利要求1所述的基于誘導電荷電滲和介電泳的微尺度顆粒分離芯片,其特征在于所述第三激發電極(3)、第四激發電極(4)、第五激發電極(5)、第六激發電極(6)、第七激發電極(7)和第八激發電極(8)中相鄰兩個電極的內端部的距離相等。
4.如權利要求1所述的一種基于誘導電荷電滲和介電泳的微尺度顆粒分離芯片的制備方法,其特征在于基于誘導電荷電滲和介電泳的微尺度顆粒分離芯片的制備方法具體是按以下步驟進行的:
一、電極的加工:
①、清洗ITO玻璃:首先將ITO玻璃依次置于丙酮、酒精和去離子水中超聲清洗10min~15min,氮氣吹干,然后將氮氣吹干后的ITO玻璃置于溫度為100℃~120℃下加熱10min~15min,自然冷卻至室溫,得到預處理后的ITO玻璃;
②、甩膠:在通風潔凈的環境下,向預處理后的ITO玻璃上滴加AZ光刻膠,當滴加一滴體積約為20微升的光刻膠后要翻轉預處理后的ITO玻璃,在5min中內將AZ光刻膠覆蓋至處理后的ITO玻璃表面三分之二的面積,得到涂膠后的ITO玻璃,然后將涂膠后的ITO玻璃送入勻膠機中,在轉速為3300r/min的條件下進行勻膠,得到勻膠后的ITO玻璃;
③、曝光:在溫度為100℃的熱板上,將甩膠后的ITO玻璃加熱6min,自然冷卻至室溫,然后利用曝光箱進行曝光,曝光時間為195s,得到曝光后的ITO玻璃;
④、顯影:利用正光刻膠顯影液對曝光后的ITO玻璃進行顯影,顯影時間為5min~7min,得到顯影后的ITO玻璃,采用清水對顯影后的ITO玻璃進行沖洗后,采用氮氣吹干,置于顯微鏡下觀察,如顯影不徹底可再次進行顯影,最終得到顯影完全的ITO玻璃;
⑤、堅膜:在溫度為120℃的熱板上,將顯影徹底的ITO玻璃進行堅膜,堅膜時間為6min~8min,自然冷卻至室溫,得到堅膜后的ITO玻璃;
⑥、刻蝕:將堅膜后的ITO玻璃放入濃鹽酸中進行刻蝕,刻蝕時間為25min~35min,在刻蝕過程中每隔5min進行一次搖晃,采用清水對刻蝕后的ITO玻璃進行清洗,采用氮氣吹干,置于顯微鏡下觀察,如刻蝕不徹底可再次進行刻蝕,最終得到刻蝕徹底的ITO玻璃;
⑦、去除光刻膠:將刻蝕完全的ITO玻璃置于去膠溶液中浸泡,去除光刻膠,然后依次采用洗潔精、酒精和去離子水進行沖洗,氮氣吹干,置于烤箱中烘干,得到ITO玻璃基底(13);
二、通道模具的加工:
①、采用長為6厘米寬為4厘米的玻璃作為通道模具的基底,先采用洗潔精清洗后再采用去離子水沖洗,采用氮氣吹干,得到潔凈的玻璃;
②、在溫度為120℃的條件下潔凈的玻璃進行烘烤,自然冷卻至室溫,得到干燥的玻璃;
③、在沒有白光的條件下,將干膜按照干燥的玻璃的尺寸進行裁剪,然后將干膜粘貼在干燥的玻璃上,得到粘貼有干膜的玻璃;
④、對貼好干膜的玻璃依次進行曝光和顯影后,在溫度為50℃的條件下,將顯影完全的粘貼有干膜的玻璃置于烤板上進行堅膜,堅膜時間為3min~6min,自然冷卻至室溫,得到通道模具;
三、PDMS蓋片加工:
①、PDMS蓋片材料的配制:將PDMS與固化劑混合,攪拌均勻,得到PDMS蓋片材料;所述的PDMS與固化劑的質量比為10:1;
②、澆筑通道:用錫箔紙將通道模具包覆成方形開口槽,且通道模具的通道一側朝上放置,然后把錫箔紙包好的通道模具放置在真空釜中,將70μL~100μL的三甲基氯硅烷注入真空釜中,抽真空3min~4min,靜置10min~15min,再在硅烷處理后的通道模具上澆筑步驟三①中配制的PDMS蓋片材料,抽真空35min~40min,保證無氣泡后,置于溫度為80℃~100℃下加熱2.5h~3.5h,進行固化;
③、PDMS通道處理:采用刀片將位于通道模具邊緣外側的固化后的PDMS蓋片材料切除,將PDMS蓋片材料和通道模具通過鑷子進行分離,得到PDMS蓋片(9);
四、芯片的制備:
將ITO玻璃基底(13)設有電極的一側和PDMS蓋片(9)設有流道的一側朝上,并列置于等離子機的腔室內,在腔室壓力為700毫托及等離子發生器功率為20W的條件下曝光32s,然后在顯微鏡下,將ITO玻璃基底(13)設有電極的一側和PDMS蓋片(9)設有流道的一側相對放置,將ITO玻璃基底(13)上的電極和PDMS蓋片(9)上的通道按照對應的位置進行對齊后靜置15min;保證ITO玻璃基底(13)和PDMS蓋片(9)不發生錯位的情況下,將它們移動到熱板上,在溫度為50℃的環境中進行加固處理,加固處理時間為1h,得到基于誘導電荷電滲和介電泳的微尺度顆粒分離芯片。
5.根據權利要求4所述的一種基于誘導電荷電滲和介電泳的微尺度顆粒分離芯片的制備方法,其特征在于步驟三③中PDMS蓋片(9)上印刷有通道;所述通道的左端設置有入口(15),所述通道的右端設置有第三出口(10),所述通道中間位置的垂直方向上對稱設置有第一出口(2)和第二出口(12),在所述第三出口(10)的側下方設置有第四出口(11),所述第三出口(10)的出口方向與所述第四出口(11)的出口方向呈6°角設置;在所述通道的中間位置分隔為三個區域,左側為聚集區(17),右側為分離區(18),中間為過渡區(19);所述分離區(18)的左端為窄入口(20),所述第一出口(2)、第二出口(12)和窄入口(20)設置在過渡區(19)內;設置在分離區(18)內的通道的一側為電極側,電極側相對的一側為第四出口側。
6.根據權利要求4所述的基于誘導電荷電滲和介電泳的微尺度顆粒分離芯片的制備方法,其特征在于步驟一⑦中所述ITO玻璃基底(13)上固定有第一激發電極(1)、第二激發電極(14)、第三激發電極(3)、第四激發電極(4)、第五激發電極(5)、第六激發電極(6)、第七激發電極(7)、第八激發電極(8)和懸浮電極(16);
所述懸浮電極(16)設置在聚集區(17)內;所述第一激發電極(1)的內端部和第二激發電極(14)的內端部分別設置在懸浮電極(16)的兩側;所述第三激發電極(3)的內端部、第四激發電極(4)的內端部、第五激發電極(5)的內端部、第六激發電極(6)的內端部、第七激發電極(7)的內端部和第八激發電極(8)的內端部從左至右依次設置在電極側。
7.根據權利要求4所述的一種基于誘導電荷電滲和介電泳的微尺度顆粒分離芯片的制備方法,其特征在于所述第一出口(2)的出口寬度為350微米,第二出口(12)的出口寬度為350微米,所述窄入口(20)的寬度為200微米。
8.根據權利要求4所述的一種基于誘導電荷電滲和介電泳的微尺度顆粒分離芯片的制備方法,其特征在于所述第三激發電極(3)、第四激發電極(4)、第五激發電極(5)、第六激發電極(6)、第七激發電極(7)和第八激發電極(8)中相鄰兩個電極的內端部的距離相等。
9.根據權利要求4所述的一種基于誘導電荷電滲和介電泳的微尺度顆粒分離芯片的制備方法,其特征在于所述入口(15)為喇叭形狀。
10.如權利要求1所述的一種基于誘導電荷電滲和介電泳的微尺度顆粒分離芯片的應用是將基于誘導電荷電滲和介電泳的微尺度顆粒分離芯片用于微尺度顆粒分離,具體是按以下步驟進行的:
一、待分離顆粒溶液的制備:向去離子水中加入氯化鉀,得到電導率為1mS/m的緩沖液;將混合顆粒溶液裝入離心管在離心機中進行離心分離,采用移液器將離心管中的上層溶液吸走,將電導率為1mS/m的緩沖液注入離心管中,得到待分離顆粒溶液;
二、A溶液的制備:將無水乙醇與吐溫溶液混合,得到A溶液;所述的無水乙醇與吐溫的體積比為(7~9):1;
三、混合顆粒的分離:
①、采用A溶液對基于誘導電荷電滲和介電泳的微尺度顆粒分離芯片內的通道進行浸泡,浸泡時間為30min,得到預處理后的微流控芯片;
②、打開與顯微鏡相連接的計算機、信號發生器、信號放大器、示波器、顯微鏡、CCD照相機,觀察設備運轉是否正常,然后打開CellSens Entry圖像采集軟件,將實時觀察顯微鏡載物臺;調好芯片位置和焦距,將預處理后的微流控芯片固定在載物臺上;
③、將信號發生器的第一輸出通道的正極與第一激發電極(1)相連,信號發生器的第一輸出通道的負極與第二激發電極(14)相連,所述信號發生器的第二輸出通道的輸出導線與信號放大器的輸入端相連,所述信號放大器的輸出端的正極分別與第三激發電極(3)、第五激發電極(5)和第七激發電極(7)相連,所述信號放大器的輸出端的負極分別與第四激發電極(4)、第六激發電極(6)和第八激發電極(8)相連,將信號發生器的第一輸出通道的信號設為幅值為6伏特、頻率為200赫茲的交流信號,將信號發生器的第二輸出通道設為幅值8伏特、頻率為1兆赫茲的交流信號,并在示波器中觀察第二輸出通道的輸出信號經放大器處理后是否為幅值8伏特,頻率為1兆赫茲;
④、將待分離溶液從預處理后的微流控芯片的混合顆粒入口注入,當流體達到平衡狀態,給信號發生器的第一輸出通道通電,通過誘導電荷電滲對顆粒進行聚集;然后給信號發生器的第二輸出通道通電,在分離區域中激發交流電場進行顆粒分離,即完成微尺度顆粒的分離。