專利名稱：集成有微電極的塑料微流控芯片及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微全分析技術，特別涉及一種集成有微電極的塑料微流控芯片及
其制作方法。
背景技術：
隨著微機電系統(tǒng)技術、納米技術日益成熟，微型化技術、集成化技術在日常生活、 生命科學與醫(yī)學工程等領域中的應用是當今科技不可逆轉的潮流，芯片產(chǎn)業(yè)則是目前發(fā)展 最快的產(chǎn)業(yè)之一。在過去十年中，微型化科學與技術研究在化學領域與生命科學領域中的 潛力與影響正在變得日益明顯起來?？茖W家利用微型化技術平臺，開發(fā)了微全分析系統(tǒng) (iiTAS， Micro Total Analysis Systems)，又稱之為"芯片實驗室"(Lab on a Chip)的一 門新興的學科。它涵蓋了生物化學、物理化學以及物理學、微電子、微加工、微機械等多個學 科，是以解決特定生物醫(yī)學、生物化學等問題為指向的，具有在微米尺度上起功能效用的微 結構或微組件及其組合物或集成物；是一系列基于微流控技術加工過程的產(chǎn)物。在過去的 幾年里它已經(jīng)成為當今世界上最前沿的科技領域。微全分析系統(tǒng)已經(jīng)開始在生命工程、藥 物學、臨床診斷和治療等領域得到實際應用。微流控技術(Microfluidics)作為微全分析 系統(tǒng)的核心技術依舊有很多迫切解決的問題比如，微流控芯片技術的集成化問題，微流控 芯片可以做到很小，整體尺寸只有幾個平方厘米大，然而相對應的樣品注入技術、外電場的 施加、檢測手段等如何相應地能做到與微流控芯片尺寸相符的層次，依然有待解決。
微流控芯片技術由于其所特有的優(yōu)點，比如，樣品用量少、反應速度快、檢測靈敏 度高、耗時少、實用方便等，得到越來越多的應用。借助集成電路中的一些光刻等微加工技 術，微流控芯片可以用軟光刻方法批量生產(chǎn)。依據(jù)毛細管電泳的理論，微流控芯片毛細管電 泳技術也得到了長足的發(fā)展，現(xiàn)在已能在基因組學、疾病診斷當中發(fā)揮重要作用，在將來的 蛋白質(zhì)組學中也會起到不可忽視的作用。在微流控芯片上利用電場已經(jīng)能實現(xiàn)對顆粒、細 胞的操控和分選，對蛋白質(zhì)、DNA等生物分子進行分離、純化等操作。微流控芯片與電場之 間結合的越來越密切。傳統(tǒng)的在微流控芯片上施加電場是通過若干個電極插入樣品池或其 它儲存液池中來實現(xiàn)的，這種方法雖然簡單，但有很多缺點比如，電極的對準問題、與溶液 的接觸面太大以至于產(chǎn)生大量的焦耳熱使得樣品的蒸發(fā)問題等等。這也會造成微流控芯片 與電源之間的接口體積大，不利于集成化等問題。借助集成電路中電極與芯片集成在一起 成為一個帶有接口的專用的，可標準化生產(chǎn)這樣一個方式，希望在微流控芯片中也能夠?qū)?電極與芯片集成起來。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的缺點和不足，提供一種集成有微電極的塑
料微流控芯片及其制備方法。 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的 —、集成有微電極的塑料微流控芯片
集成有微電極的塑料微流控芯片包括微電極和塑料微流控芯片，微電極集成在塑 料微流控芯片上； 所述的塑料微流控芯片，其材料選用聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)或聚碳酸酯(PC)等有機高聚物； 所述的微電極，其材料選用碳、金、銀、導電膠或鉑鈦合金等導電性能好的材料。
工作原理 集成有微電極的塑料微流控芯片使電極與芯片之間能夠能較好地接觸，從而使電 極與溶液的接觸更充分，使電場的施加更均勻。
相對于以往的微流控芯片材料，比如硅、玻璃等，塑料具有更多的優(yōu)點比如價格 便宜、延展性好、有良好的絕緣性和熱穩(wěn)定性，具有一定的化學惰性和良好的透光性。
傳統(tǒng)的電極都是將電極材料制作成一個較大的電極絲，造成材料的大量浪費，增 加了芯片使用成本。
二、集成有微電極的塑料微流控芯片的制備方法(簡稱制備方法)
本制備方法包括下列步驟 ①根據(jù)設計的芯片溝道結構通過電鑄法制備微流控芯片的電鑄模具； ②將制備塑料微流控芯片所需的材料澆注在電鑄模具上，經(jīng)固化后得到塑料微流
控芯片； ③將微電極通過絲網(wǎng)印刷碳電極法、塑料電鍍法、化學鍍法或磁控濺射法集成在 塑料微流控芯片上即得集成有微電極的塑料微流控芯片； ④根據(jù)需要，制成一種具有疏水性的、親水性的或具有部分疏水性和部分親水性 相結合的微流控芯片。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點和積極效果 ①由于是把微電極集成在塑料微流控芯片上，因此集成度高，體積小，有利于產(chǎn)品 規(guī)格的標準化； ②制備工藝簡單，操作方便，生產(chǎn)成本低，有利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)； ③可以一次性使用，減小不同次測試之間的樣品污染，大大提高了工作效率； ④應用范圍廣，特別適合于藥物研究、疾病診斷、基因診斷等領域。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
詳細說明
—、集成有微電極的塑料微流控芯片 1、所述的塑料微流控芯片是一種具有疏水性的、親水性的或具有部分疏水性和部 分親水性相結合的微流控芯片。 2、所述的微電極的厚度在100nm 100iim之間。
二、集成有微電極的塑料微流控芯片的制備方法
1、選用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)為材料時 將聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)熔融后澆注在制備好的電鑄模具上，經(jīng)冷卻固化后 得到塑料微流控芯片； 2、選用聚二甲基硅氧烷(P匿S)為材料時
將聚二甲基硅氧烷(P匿S)預聚物和黏合劑按照5 : 1 20 : 1的比例混合后澆
注在在電鑄模具上，在12(TC烘箱中烘烤2小時固化后得到塑料微流控芯片。 3、利用親水性有機物(葡萄糖、殼聚糖、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮等)
在微流控芯片溝道表面進行修飾，或者在塑料有機高聚物中加入親水性有機物進行整體修
飾；依據(jù)修飾的程度，得到疏水性的、親水性的或具有部分疏水性和部分親水性相結合的微
流控芯片。
權利要求
集成有微電極的塑料微流控芯片，其特征在于集成有微電極的塑料微流控芯片包括微電極和塑料微流控芯片，微電極集成在塑料微流控芯片上；所述的塑料微流控芯片，其材料選用聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯有機高聚物；所述的微電極，其材料選用碳、金、銀、導電膠或鉑鈦合金導電性能好的材料。
2. 權利要求1所述的集成有微電極的塑料微流控芯片，其特征在于所述的塑料微流控芯片是一種具有疏水性的、親水性的或具有部分疏水性和部分親水性相結合的微流控芯片。
3. 權利要求1所述的集成有微電極的塑料微流控芯片，其特征在于所述的微電極的厚度在100nm 100iim之間。
4. 按權利要求1所述的集成有微電極的塑料微流控芯片的制備方法，其特征在于包括下列步驟① 根據(jù)設計的芯片溝道結構通過電鑄法制備微流控芯片的電鑄模具；② 將制備塑料微流控芯片所需的材料澆注在電鑄模具上，經(jīng)固化后得到塑料微流控芯片；③ 將微電極通過絲網(wǎng)印刷碳電極法、塑料電鍍法、化學鍍法或磁控濺射法集成在塑料微流控芯片上即得集成有微電極的塑料微流控芯片；④ 根據(jù)需要，制成一種具有疏水性的、親水性的或具有部分疏水性和部分親水性相結合的微流控芯片。
5. 按權利要求4所述的制備方法，其特征在于利用親水性有機物在微流控芯片溝道表面進行修飾，或者在塑料有機高聚物中加入親水性有機物進行整體修飾；依據(jù)修飾的程度，得到疏水性的、親水性的或具有部分疏水性和部分親水性相結合的微流控芯片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種集成有微電極的塑料微流控芯片及其制作方法，涉及一種微全分析技術。集成有微電極的塑料微流控芯片是將微電極集成在塑料微流控芯片上。其制備方法是①根據(jù)設計的芯片溝道結構通過電鑄法制備微流控芯片的電鑄模具；②將制備塑料微流控芯片所需的材料澆注在電鑄模具上，經(jīng)固化后得到塑料微流控芯片；③將微電極集成在塑料微流控芯片上即得集成有微電極的塑料微流控芯片；本發(fā)明集成度高，體積小，有利于產(chǎn)品規(guī)格的標準化；制備工藝簡單，操作方便，生產(chǎn)成本低，有利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；可以一次性使用，減小不同次測試之間的樣品污染，大大提高了工作效率；應用范圍廣，特別適合于藥物研究、疾病診斷、基因診斷等領域。
文檔編號B81C1/00GK101693513SQ20091027243
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月16日 優(yōu)先權日2009年10月16日
發(fā)明者劉威, 翁毅 申請人:武漢普賽微流科技有限責任公司;