CN101598717A - 以水凝胶平面微图案化为基础的液塑法制备聚二甲基硅氧烷芯片的方法 - Google Patents

Abstract

以水凝胶平面微图案化为基础的液塑法制备聚二甲基硅氧烷芯片的方法，其特征在于：采用光刻技术建立了以液态单体溶液为感光材料，通过“夹液式”光刻方法制备水凝胶立体微图案，并在此微图案表面制备液体微条纹，并以之为复形模板，通过浇塑复形法制备出具有三维曲面通道结构的聚二甲基硅氧烷芯片。本发明较之于传统方法，操作明显简单，使得整个芯片制作过程大大简化；本发明通过界面张力驱动液体在化学异质性表面的自组织所制取的液体微条纹，其表面具有三维曲面结构，这种结构上的特殊性亦被复制于所制微通道的表面结构中，因此可能具备广阔的发展前景。本发明具有可以预见的巨大的经济价值和社会价值。

Description

以水凝胶平面微图案化为基础的液塑法制备聚二甲基硅氧烷芯片的方法

技术领域

本发明涉及化学与物理科学，特别提供了一种以水凝胶平面微图案化为基础的液塑法制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片的技术。

背景技术

微流控芯片领域的快速发展显然得益于日益简化并且灵活多样的微流控芯片技术。典型的微流控芯片的制备过程主要涉及在各种材料中制备出具有所需微通道几何结构的微沟槽，继之以打孔、封接等步骤，最终形成闭合的微流路系统。早期所用方法多是借用微电子行业和微机电系统(MEMS)领域已有微加工技术和材料[Science.1993，261(5123)：895-897，Science.1998，280(5366)：1046-1048，Trac-Trends in Analytical Chemistry.2000，19(6)：364-378]，如制作玻璃、石英或硅芯片所涉及的溅射、沉积、光刻、干法或湿法刻蚀、高温或阳极健合等，此类技术虽能确保制备出高质量或具有精细通道结构的微流控芯片，但过程繁琐，成本高，可加工材料种类有限，因而难于普及；针对热塑性材料的注塑、热压等技术亦有采用[Electrophoresis.2000，21(1)：12-26，Lab on a Chip.2004，4(1)：28-37，Analytical Chemistry.2005，77(22)：7122-7130，]，虽可实现芯片的批量化制备，但前段工艺复杂、成本高，所制芯片结构也较单一；利用软刻蚀基本技术，通过简易的浇塑复形工艺，辅之以简单、灵活的封接方法，制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片，是目前广为采用的微流控芯片制作技术[Science.2000，290(5496)：1536-1540，Electrophoresis.2003，24(21)：3563-3576，Analytical Chemistry.2002，74(7)：1537-1545]。PDMS所具有的诸如：弹性、透气性、低表面自由能等理化性质赋予其在芯片设计、制作和应用方面以更多的灵活性，因而亦是应用最为普遍的芯片材料。但，原则上，制备PDMS芯片所需的复形模板仍需通过传统的光刻工艺制得，其中(以SU-8膜板制作为例)所涉及的诸如基片处理、匀胶、软烘、曝光、后烘、显影、硬烘等步骤使得整个芯片制作过程仍显繁琐，非专业实验室亦难于掌握。进一步简化芯片技术，对于微流控片研究和应用的深入普及应当有所帮助。

另一方面，日益多样化的应用，对于微流控芯片结构的复杂性亦有更高的要求，其中多涉及如：构建三维流路网络[Analytical Chemistry.2000，72(14)：3158-3164，]，以实现多维分离分析[Analytical Chemistry.2002，74(8)：1772-1778]、模拟计算[Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States ofAmerica.2001，98(6)：2961-2966]、样品混合[Lab on a Chip.2004，4(4)：342-350]等功能；制备弧形截面通道，用于制作微阀微泵[Science.2000，288(5463)：113-116，Science.2002，298(5593)：580-584，Lab on a Chip.2006，6(7)：849-856]；或者在同一芯片中构建多尺度微流路已实现颗粒填充[Analytical Chemistry.2006，78(5)：1444-1451，Analytical Chemistry.2007，79(16)：6135-6142，Proceedings of the NationalAcademy of Sciences of the United States of America.2006，103(51)：19272-19277]、细胞的定位[Lab on a Chip.2005，5(6)：628-633，Lab on a Chip.2005，5(1)：49-55]，微液滴的生成过程。制作此类芯片，通常需通过多步曝光、多层对准等光刻工艺或采用特殊掩模和专门设备方能实现，对于专业实验室也非易事。芯片制备技术上的高门槛，无疑限制了微流控芯片在这些重要应用领域深入发展。

针对PDMS芯片的简易制备技术，曾多有研究，如：设计简易的光刻设备[Advanced Materials.2004，16(22)：1997-+]、以市售UV胶代替SU-8光刻胶[Sensors and Actuators B-Chemical.2005，107(2)：632-639，Sensors and ActuatorsB-Chemical.2004，98(2-3)：337-346.]，用金属丝、打印油墨图形、甚至儿童玩具[Lab on a Chip.2008，8：170-172]作为PDMS复形模板。这些技术虽然简单，但多以牺牲所制芯片质量为代价，对芯片性能的提升亦无贡献。

技术简化并兼顾质量和性能，应是当前对微流控芯片制备技术发展的基本要求。基于这一认识，本发明的目的在于建立了一种以水凝胶平面微图案化为基础的″液塑法”制备PDMS芯片的新技术：通过水凝胶平面图案化构建化学异质性表面；并于其上制备出立体液态微条纹；以此为复形模板，通过浇塑复形法制备PDMS微流控芯片。复形模板仅通过简单的试剂、材料和过程即可制得，因而这种芯片制作过程较SU-8为复形模板的常规芯片制作过程更为简单、经济、灵活；以化学异质性表面自组织生成的结构化液体为复形结构，所制微通道表面具有三维曲面几何结构，通过对这一结构特性的灵活运用，亦可赋予芯片设计和应用以特有的简易性和灵活性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于简单的PDMS复型模版制作方法，具体而言，本发明提供了一种以水凝胶平面微图案化为基础的″液塑法”制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片的方法。

本发明以水凝胶平面微图案化为基础的液塑法制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片的方法，其特征在于：采用光刻技术建立了以液态单体溶液为感光材料，通过“夹液式”光刻方法制备水凝胶立体微图案，并在此微图案表面制备液体微条纹，并以之为复形模板，通过浇塑复形法制备出具有三维曲面通道结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片。

本发明所述以水凝胶平面微图案化为基础的液塑法制备聚二甲基硅氧烷芯片的方法的具体过程是：

其一，首先将玻璃表面硅烷化，制得表面疏水且富含双键基团的玻璃盖片；然后制备水凝胶光敏反应液，借助于水凝胶光敏反应液制得附着于玻璃盖片表面的水凝胶立体微图案；所制得的盖片具有亲水的水凝胶立体微图案区域和疏水区域；

其二，将聚丙烯酰胺凝胶图案化基片浸没于丙三醇水溶液中，沿垂直方向缓慢、匀速提拉出液面，通过浸涂法在玻璃盖片的微图案化表面制备出立体液态微条纹；

其三，以制有液态微条纹的基片为复形模板，通过浇塑复形法在聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面复制出结构与之互补的微凹槽，并继以制孔、封接操作，最终制备出完整的聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片。

本发明所述以水凝胶平面微图案化为基础的液塑法制备聚二甲基硅氧烷芯片的方法的优选内容如下：

1)将玻璃表面硅烷化的过程具体是：

首先将载玻片在浓硫酸与双氧水混合溶液Piranha液(浓硫酸/双氧水＝3/1，v/v)中煮沸5～40分钟，待冷却后用大量纯净水清洗，除去残余硫酸；随后转入浓度为0.15～1M的NaOH溶液中，浸泡3～60分钟，再以大量水清洗，除去残余的NaOH；然后吹干备用；

选用质量浓度为80～98％的乙醇水溶液(进一步优选是95％的乙醇水溶液)作为硅烷化反应液，向其中加入适量体积的硅烷化试剂：3-(三甲基甲硅烷基)丙基-甲基丙烯酸酯和醋酸(TPM)；将清洗干净的载玻片浸于硅烷化反应液中孵育2～15分钟；再用无水乙醇洗净吹干，于105～200℃真空烘箱中脱水1～10小时，制得表面疏水且富含双键基团的玻片；

上述1)的进一步优选内容是：在将玻璃表面硅烷化的过程中，硅烷化反应液为中加入1～10μL/mL体积的硅烷化试剂3-(三甲基甲硅烷基)丙基-甲基丙烯酸酯(TPM)和20～50μL/mL体积醋酸。

2)借助于水凝胶光敏反应液制得附着于玻璃盖片表面的水凝胶立体微图案的过程具体是：

以丙烯酰胺(AAM)和N，N’-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为单体溶液，以2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(DMAP)为引发剂，制备水凝胶光敏反应液；

以所制得的表面疏水且富含双键基团的硅烷化玻片作为盖片，底片为同尺寸的聚氨酯模；将盖片与底片对合，两端以生料带隔开，形成一定的空腔；吸取一定体积的光敏反应液从盖片与底片间隙注入反应腔；将掩模平铺于盖片上方，以紫外光曝光1～30秒；再将底片与盖片剥离；相继以丙酮、去离子水清洗盖片以除去未反应的单体、引发剂和溶剂，至此制得附着于盖片表面的水凝胶立体微图案。

上述2)的进一步优选内容是：借助于水凝胶光敏反应液制得附着于玻璃盖片表面的水凝胶立体微图案的过程中：

制备聚丙烯酰胺水凝胶的要求是：以丙烯酰胺(AAM)和N，N’-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为单体，其质量浓度比为19∶1，单体总浓度范围是5～15％；

将150～350mg/ml 2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(DMAP)溶于N-甲基吡咯烷酮中为引发剂储液；

以硅烷化玻片作为盖片，底片为同尺寸的厚度为50～400微米的聚氨酯模；将盖片与底片对合，两端以生料带隔开，形成高度为100-200微米的空腔；

将一定体积的光敏反应液从盖片与底片间隙注入反应腔；将掩膜平铺于盖片上方，以紫外光曝光2～20秒；曝光强度为100～500mW，再将底片与盖片剥离；相继以丙酮、去离子水清洗盖片以除去未反应的单体、引发剂和溶剂，至此制得附着于盖片表面的水凝胶立体微图案。

3)通过浸涂法在玻璃盖片的微图案化表面制备出立体液态微条纹的具体过程是：

将聚丙烯酰胺凝胶图案化基片浸没于20～80％丙三醇水溶液中，沿基本垂直液面的方向缓慢、匀速拉出液面，在此微图案化表面制备出立体液态微条纹；将聚丙烯酰胺凝胶图案化基片从丙三醇水溶液中提拉出来的提拉速度为200～500微米/秒。

通过浸涂法在此微图案化表面制备出立体液态微条纹，是通过界面张力驱动液体在化学异质性表面的自组织所制取的液体微条纹，其表面具有三维曲面结构；

通过浸涂法制备出立体液态微条纹其三维曲面结构，其曲面上各点的高度是其水平位置的函数，其曲面高度与掩膜的宽度的比值为0.05～2；

4)所述以水凝胶平面微图案化为基础的液塑法制备聚二甲基硅氧烷芯片的方法中，以制有液态微条纹的基片为复形模板，通过浇塑复形法在聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面复制出结构与之互补的微凹槽，并继以制孔、封接操作，最终制备出完整的聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片的具体过程是：

其一，将Sylgard 184聚二甲基硅氧烷(PDMS)预聚体和引发剂按比例充分混合；将混合产物缓慢浇注于水平放置的液体复形模板表面；静置；然后转入烘箱中在50～95℃条件下烘烤；

其二，将此已初步聚合的聚二甲基硅氧烷从模板上揭下，于65℃～160℃继续加热直至聚二甲基硅氧烷完全聚合；

其三，在各通道末端位置打出穿孔，作为进出口样品池；

其四，连同一块空白玻片和聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片转入等离子体清洗器中，抽真空，氧氛围下等离子体氧化，然后将聚二甲基硅氧烷(PDMS)基片通道面与载玻片对合并于50℃～1200℃加热15～150分钟，以使两者不可逆封接到一起，形成闭合的微通道，至此，制得液塑聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片。

上述的4)的进一步优选内容是：

以制有液态微条纹的基片为复形模板，通过浇塑复形法在聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面复制出结构与之互补的微凹槽，并继以制孔、封接操作，最终制备出完整的聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片的具体过程是：

其一，将按比例充分混合并进行真空脱气处理后的Sylgard 184聚二甲基硅氧烷(PDMS)预聚体和引发剂浇注于水平放置的液体复形模板表面；制后静置10～100分钟；转入烘箱中，在60℃～80℃烘烤20～60分钟；

其二，将此已初步聚合的聚二甲基硅氧烷(PDMS)从模板上揭下，于80℃～120℃继续加热2～3小时，以使聚二甲基硅氧烷(PDMS)完全聚合；

其三，用内径3毫米不锈钢管在各通道末端位置打出穿孔，作为进出口样品池；

其四，连同一块清洗干净的空白玻片和聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片转入等离子体清洗器中，抽真空，氧氛围下等离子体氧化30～90秒；之后迅速将聚二甲基硅氧烷(PDMS)基片通道面与载玻片对合并于60℃～80℃加热30～90分钟，以使两者不可逆封接到一起，形成闭合的微通道，至此，制得液塑聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片。

在4)所述的内容中，以制有液态微条纹的基片为复形模板，通过浇塑复形法在聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面复制出结构与之互补的微凹槽的过程中，制得的聚二甲基硅氧烷(PDMS)通道的型态为曲面结构，其通道深度能够通过掩膜中二维图形形状和尺寸的调节；通过控制复形微结构的三维形状，实现对所制微通道表面几何结构的三维调控。

总之，上述液塑法制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片的技术，较之于传统方法，显然更为简易，这种简易性源于其模板制备过程的简单。传统方法中，复形模板多是以SU-8负胶通过平面光刻技术制得，其中涉及基片处理、匀胶、软烘、曝光、后烘、显影、硬烘等基本步骤，需耗时数小时方能完成。并且，相比于一般光刻胶，SU-8的光刻质量对各步骤的操作条件更为敏感，因而SU-8模板的制备，对工艺条件、仪器设备以及工作环境均有相对较高的要求。而液塑模板仅需通过基片清洗和硅烷化、光刻、以及浸涂三个基本步骤即可制得，其中所涉及的操作也更为简单，制备此类模板的简易性显而易见。由此，亦使得整个芯片制作过程大大简化。另一方面，通过界面张力驱动液体在化学异质性表面的自组织所制取的液体微条纹，其表面具有三维曲面结构，而非常规的台阶或柱面结构，这种结构上的特殊性亦被复制于所制微通道的表面结构中，这是液塑法与常规芯片制备方法之间较为直观的区别。本发明具有可以预见的巨大的经济价值和社会价值。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为“液塑法”制备PDMS芯片示意图，其中的A部分得1、2、3为工艺流程示意图；B部分中的a、c为以水凝胶微图案化表面制备出立体液态模版照片；B部分中的b、d为所制得PDMS芯片照片；

图2为液塑微通道几何结构测量示意图：所制微通道100～500微米微通道；

图3为液塑微通道几何结构测量示意图：表面轮廓仪测定微通道截面形状和尺寸；

图4为液塑微通道几何结构测量示意图：通道峰值高度与宽度相关性曲线；

图5为“液塑法”制备的PDMS细胞捕获芯片：芯片设计与结构考察；

图6为“液塑法”制备的PDMS细胞捕获芯片：细胞捕集工作原理；

图7为“液塑法”制备的PDMS细胞捕获芯片：细胞捕集过程示例；

图8为细胞在捕获芯片上染色示意图：细胞染色过程照片；

图9为细胞以吖啶橙/溴化乙啶双重染色的结果照片；

图10为细胞在捕获芯片上染色示意图：单细胞捕获及染色过程之一；

图11为细胞在捕获芯片上染色示意图：单细胞捕获及染色过程之二；

图12为捕获的单细胞染色过程中荧光强度随时间变化曲线。

具体实施方式

首先将玻璃表面硅烷化：载玻片在Piranha液中(浓硫酸/双氧水＝3/1，v/v)煮沸约20分钟，待冷却后用大量纯净水清洗，除去残余硫酸；随后转入0.5M NaOH溶液中，浸泡约30分钟，再以大量水清洗，除去残余的NaOH；吹干，备用。

将清洗干净的载玻片浸于硅烷化反应液中孵育数分钟；再用无水乙醇洗净吹干，于120℃真空烘箱中脱水4小时，制得表面疏水且富含双键基团的玻片。以硅烷化玻片作为盖片，底片为同尺寸的聚氨酯模(厚度～400微米)；将盖片与底片对合，两端以生料带隔开，形成高度为100-200微米的空腔；吸取一定体积的光敏反应液从盖片与底片间隙注入反应腔；将掩模平铺于盖片上方，以紫外光曝光数秒；再将底片与盖片剥离；相继以丙酮、去离子水清洗盖片以除去未反应的单体、引发剂和溶剂，制得附着于盖片表面的水凝胶立体微图案。

将聚丙烯酰胺凝胶图案化基片浸没于丙三醇水溶液中，沿垂直方向缓慢、匀速提拉出液面，通过浸涂法在此微图案化表面制备出立体液态微条纹；以制有液体微条纹的基片为复形模板。将Sylgard 184 PDMS预聚体和引发剂按比例充分混合；真空脱气；缓慢浇注于水平放置的液体复形模板表面；静置数十分钟；转入烘箱中，60℃烘烤约30分钟；将此已初步聚合的PDMS从模板上揭下，于80℃继续加热2小时，以使PDMS完全聚合；用内径3毫米不锈钢管在各通道末端位置打出穿孔，作为进出口样品池；连同一块清洗干净的空白玻片和PDMS芯片转入等离子体清洗器中，抽真空，氧氛围下等离子体氧化30秒后，迅速将PDMS基片通道面与载玻片对合并于60℃加热30分钟，以使两者不可逆封接到一起，形成闭合的微通道，至此，制得液塑PDMS微流控芯片。

实施例1“液塑法”制备PDMS芯片

图1A展示了由该技术制备PDMS芯片的整个过程：①首先按所需微通道的二维几何结构设计负片掩模，并制备出相应的PAAM水凝胶平面微图案；②通过浸涂法在此微图案化表面制备出立体液态微条纹；③以制有液体微条纹的基片为复形模板，通过浇塑复形法在PDMS表面复制出结构与之互补的微凹槽，并继以制孔、封接等操作步骤，最终制备出完整的PDMS芯片。相比于一般PDMS芯片制作方法，此技术的首要特点在于其所用的复形结构系液态微条纹，而非一般的固体条纹，因而称之为“液塑法”，而由此所制PDMS芯片称为“液塑芯片”。

图1 B中的两组显微照片展示了两种通过浸涂法在凝胶微图案化表面上制备的液体微条纹及由其所作制出的液塑PDMS微通道。图1B(d)中的”Y”形通道的两条支道中分别灌注不同颜色的染料，则，主通道中形成界面清晰的两股不同颜色的并行流，这反映了低雷诺准数下流体的层流特性，此亦是微流控芯片中经常用到的技术，因而亦反映出此类芯片与传统新片之间的共性。通过不同的掩模设计，灵活制备各种形状的平面微条纹及其对应的液体模板，尽而制得几何结构各异的微通道，该技术的灵活性亦由此得以反映。

实施例2“液塑”微通道几何结构测量

本实施例实施过程与实施例1基本一致，区别在于掩膜设计上的差异。掩模中设计宽度为50至500微米的微线条，由此制得一系列相应宽度的微通道结构(图2)。通过触针式表面轮廓仪测定其截面形状和尺寸结构，结果如图3：通道截面形状为圆弧形，而通道的高度显然与其宽度有关。确定通道的峰值高度与其宽度的相关性，得图4。由图4可知，通道宽度为50至500微米时，其峰值高度在约几微米至50微米之间。通过设计掩模中的线条宽度，可同时控制通道宽度和高度，液塑法的实用特性由此验证。

实施例3“液塑法”制备的PDMS细胞捕获芯片

设计出如图5～7所示的细胞捕集芯片。其捕集单元为“T”形流路，总体通道宽度为500微米，而在“T”形交汇处有一段局部变窄的通道，其宽度可为50至100微米，此处即为芯片的细胞捕集区域。图5(c)为对通道结构定性考察结果，由沿支路方向的截面轮廓曲线可知，在捕集区，通道的高度由整体的约50微米，降至数微米，其阻挡细胞流过的功能由此实现。

图6展示了此种芯片的工作原理：由主通道中灌入细胞，则，在交叉区域，部分细胞由流向支路的流体牵引移至捕集区，并被阻隔于窄通道前端，而通道的曲线截面使其不至于完全被细胞阻塞，则，通过通道空隙和细胞间隙的持续流动，亦使支路的上下游产生足够的压力差，以阻止捕集的细胞重新流走。图7为该种芯片捕集细胞过程的时序照片(15s间隔)，其捕获细胞的功能由此证实。通常情况下，以此类芯片可成功捕获数十至数百个细胞。

能够使细胞较为稳定地固定于捕集区，亦使得对所捕集细胞的进一步物理或化学操控成为可能。如图8所示，细胞捕集完成后，清洗通道，除去主通道中残余细胞，再于主道一端样品池中加入荧光染料(吖啶橙)对捕集的细胞荧光染色的时序照片(间隔1s)。由此，亦可通过标准的细胞染色方法确定所捕集细胞的存活状态。图9为对细胞以吖啶橙/溴化乙啶双重染色的结果，多数细胞仍显绿色，说明此亦为一种较为温和的细胞捕集方法。当然通道的光滑曲面结构对此亦有贡献。

制备较窄的捕集通道(如：50微米)，并适当调低细胞悬液的密度，亦可实现单细胞捕获(图10～11)，采用荧光实时成像技术亦可实现对单细胞染色过程的检测(图11～12)，因而此方法亦可潜在用于细胞生理学过程动态实时观察。

Claims (10)

1、以水凝胶平面微图案化为基础的液塑法制备聚二甲基硅氧烷芯片的方法，其特征在于：采用光刻技术建立了以液态单体溶液为感光材料，通过“夹液式”光刻方法制备水凝胶立体微图案，并在此微图案表面制备液体微条纹，并以之为复形模板，通过浇塑复形法制备出具有三维曲面通道结构的聚二甲基硅氧烷芯片。

2、按照权利要求1所述以水凝胶平面微图案化为基础的液塑法制备聚二甲基硅氧烷芯片的方法，其特征在于：所述以水凝胶平面微图案化为基础的液塑法制备聚二甲基硅氧烷芯片的方法的具体过程是：

其一，首先将玻璃表面硅烷化，制得表面疏水且富含双键基团的玻璃盖片；然后制备水凝胶光敏反应液，借助于水凝胶光敏反应液制得附着于玻璃盖片表面的水凝胶立体微图案；

其二，将聚丙烯酰胺凝胶图案化基片浸没于丙三醇水溶液中，沿垂直方向缓慢、匀速提拉出液面，通过浸涂法在玻璃盖片的微图案化表面制备出立体液态微条纹；

其三，以制有液态微条纹的基片为复形模板，通过浇塑复形法在聚二甲基硅氧烷表面复制出结构与之互补的微凹槽，并继以制孔、封接操作，最终制备出完整的聚二甲基硅氧烷芯片。

3、按照权利要求2所述以水凝胶平面微图案化为基础的液塑法制备聚二甲基硅氧烷芯片的方法，其特征在于：将玻璃表面硅烷化的过程具体是：

首先将载玻片在浓硫酸与双氧水混合溶液中煮沸5～40分钟，待冷却后用大量纯净水清洗，除去残余硫酸；随后转入浓度为0.15～1M的NaOH溶液中，浸泡3～60分钟，再以大量水清洗，除去残余的NaOH；然后吹干备用；

选用质量浓度为80～98％的乙醇水溶液作为硅烷化反应液，向其中加入硅烷化试剂：3-(三甲基甲硅烷基)丙基-甲基丙烯酸酯和醋酸；将清洗干净的载玻片浸于硅烷化反应液中孵育2～15分钟；再用无水乙醇洗净吹干，于105～200℃真空烘箱中脱水1～10小时，制得表面疏水且富含双键基团的玻片。

4、按照权利要求3所述以水凝胶平面微图案化为基础的液塑法制备聚二甲基硅氧烷芯片的方法，其特征在于：将玻璃表面硅烷化的过程中，

用来将载玻片在其中煮沸处理的浓硫酸与双氧水混合溶液具体是：浓硫酸与双氧水的体积比为3∶1；

硅烷化反应液为95％乙醇的水溶液中加入1～10μL/mL体积的硅烷化试剂3-(三甲基甲硅烷基)丙基-甲基丙烯酸酯和20～50μL/mL体积醋酸。

5、按照权利要求2所述以水凝胶平面微图案化为基础的液塑法制备聚二甲基硅氧烷芯片的方法，其特征在于：借助于水凝胶光敏反应液制得附着于玻璃盖片表面的水凝胶立体微图案的过程具体是：

以丙烯酰胺和N，N’-亚甲基双丙烯酰胺为单体溶液，以2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮为引发剂，制备水凝胶光敏反应液；

以所制得的表面疏水且富含双键基团的硅烷化玻片作为盖片，底片为同尺寸的聚氨酯模；将盖片与底片对合，两端以生料带隔开，形成空腔；吸取光敏反应液从盖片与底片间隙注入反应腔；将掩模平铺于盖片上方，以紫外光曝光1～30秒；再将底片与盖片剥离；相继以丙酮、去离子水清洗盖片以除去未反应的单体、引发剂和溶剂，至此制得附着于盖片表面的水凝胶立体微图案。

6、按照权利要求5所述以水凝胶平面微图案化为基础的液塑法制备聚二甲基硅氧烷芯片的方法，其特征在于：借助于水凝胶光敏反应液制得附着于玻璃盖片表面的水凝胶立体微图案的过程中：

制备聚丙烯酰胺水凝胶的要求是：以丙烯酰胺和N，N’-亚甲基双丙烯酰胺为单体，其质量浓度比为19∶1，单体总浓度范围是5～15％；

将150～350mg/ml 2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮溶于N-甲基吡咯烷酮中为引发剂储液；

以硅烷化玻片作为盖片，底片为同尺寸的厚度为50～400微米的聚氨酯模；将盖片与底片对合，两端以生料带隔开，形成高度为100-200微米的空腔；

将一定体积的光敏反应液从盖片与底片间隙注入反应腔；将掩膜平铺于盖片上方，以紫外光曝光2～20秒；曝光强度为100～500mW，再将底片与盖片剥离；相继以丙酮、去离子水清洗盖片以除去未反应的单体、引发剂和溶剂，至此制得附着于盖片表面的水凝胶立体微图案。

7、按照权利要求2所述以水凝胶平面微图案化为基础的液塑法制备聚二甲基硅氧烷芯片的方法，其特征在于：通过浸涂法在玻璃盖片的微图案化表面制备出立体液态微条纹的具体过程是：

将聚丙烯酰胺凝胶图案化基片浸没于20～80％丙三醇水溶液中，沿基本垂直液面的方向缓慢、匀速拉出液面，在此微图案化表面制备出立体液态微条纹；将聚丙烯酰胺凝胶图案化基片从丙三醇水溶液中提拉出来的提拉速度为200～500微米/秒。

8、按照权利要求2所述以水凝胶平面微图案化为基础的液塑法制备聚二甲基硅氧烷芯片的方法，其特征在于：以制有液态微条纹的基片为复形模板，通过浇塑复形法在聚二甲基硅氧烷表面复制出结构与之互补的微凹槽，并继以制孔、封接操作，最终制备出完整的聚二甲基硅氧烷芯片的具体过程是：

其一，将Sylgard 184聚二甲基硅氧烷预聚体和引发剂按比例充分混合；将混合产物浇注于水平放置的液体复形模板表面；静置；然后转入烘箱中在50～95℃条件下烘烤；

其二，将此已初步聚合的聚二甲基硅氧烷从模板上揭下，于65℃～160℃继续加热直至聚二甲基硅氧烷完全聚合；

其三，在各通道末端位置打出穿孔，作为进出口样品池；

其四，连同一块空白玻片和聚二甲基硅氧烷芯片转入等离子体清洗器中，抽真空，氧氛围下等离子体氧化，然后将聚二甲基硅氧烷基片通道面与载玻片对合并于50℃～1200℃加热15～150分钟，以使两者不可逆封接到一起，形成闭合的微通道，至此，制得液塑聚二甲基硅氧烷微流控芯片。

9、按照权利要求8所述以水凝胶平面微图案化为基础的液塑法制备聚二甲基硅氧烷芯片的方法，其特征在于：以制有液态微条纹的基片为复形模板，通过浇塑复形法在聚二甲基硅氧烷表面复制出结构与之互补的微凹槽，并继以制孔、封接操作，最终制备出完整的聚二甲基硅氧烷芯片的具体过程是：

其一，将按比例充分混合并进行真空脱气处理后的Sylgard 184聚二甲基硅氧烷预聚体和引发剂浇注于水平放置的液体复形模板表面；制后静置10～100分钟；转入烘箱中，在60℃～80℃烘烤20～60分钟；

其二，将此已初步聚合的聚二甲基硅氧烷从模板上揭下，于80℃～120℃继续加热2～3小时，以使聚二甲基硅氧烷完全聚合；

其三，用内径3毫米不锈钢管在各通道末端位置打出穿孔，作为进出口样品池；

其四，连同一块清洗干净的空白玻片和聚二甲基硅氧烷芯片转入等离子体清洗器中，抽真空，氧氛围下等离子体氧化30～90秒；之后迅速将聚二甲基硅氧烷基片通道面与载玻片对合并于60℃～80℃加热30～90分钟，以使两者不可逆封接到一起，形成闭合的微通道，至此，制得液塑聚二甲基硅氧烷微流控芯片。

10、按照权利要求9所述以水凝胶平面微图案化为基础的液塑法制备聚二甲基硅氧烷芯片的方法，其特征在于：

以制有液态微条纹的基片为复形模板，通过浇塑复形法在聚二甲基硅氧烷表面复制出结构与之互补的微凹槽的过程中，制得的聚二甲基硅氧烷通道的型态为曲面结构，其通道深度能够通过掩膜中二维图形形状和尺寸的调节；通过控制复形微结构的三维形状，实现对所制微通道表面几何结构的三维调控。

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