CN101804367B - 微流控芯片的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微流控芯片技术领域，特别是一种带有薄膜式管路的微流控芯片的制作方法，包含如下步骤：制作一长方形玻璃；取一不干胶贴附在玻璃中心位置，并在玻璃该面上涂上光刻胶；把玻璃放入烘箱中固化光刻胶而后冷却；撕去不干胶后，将玻璃放入刻蚀液刻蚀，形成凹状槽后切成两段；将两段玻璃的凹状槽朝下，放在基板玻璃上；将两段玻璃两侧边用玻璃胶封好，形成中部具有一进样通道的薄膜状管路；玻璃胶固化后，分别在薄膜状管路左、右通道口和中部缝隙处分别做成围堰，形成缓冲液池、检测池和样品池。该方法不仅制作工艺简单，芯片制作方便、快捷、成品率高，采用该方法制造的微流控芯片分离通道宽度大，样品负载大，检测灵敏度高。
Description
技术领域
本发明涉及微流控芯片技术领域，特别是一种带有薄膜式管路的微流控芯片的制作方法。
背景技术
近十几年来，微流控芯片技术有了飞速的发展，由于具有高集成度、快速分离、低样品消耗和小体积等特点，因此芯片技术得到了各国学者的重视。大部分微流控芯片都是由玻璃或高分子制作而成。和高分子芯片相比，玻璃芯片具有刚性的内表面，所以玻璃芯片更耐有机溶剂的腐蚀，更不易导致样品吸附并具有更好的重现性，因此玻璃芯片更易于被接受并得到了广泛的应用。
尽管玻璃芯片拥有如此多的优良特性并深受欢迎，制作玻璃芯片却是一个费时的过程，而且玻璃芯片的制作成本较高。传统的制作芯片步骤包括旋转镀膜，UV曝光，湿法刻蚀，钻孔和高温键合等，制作一片芯片有时要花费数天时间。在这些制作步骤中，高温键合可能是制作过程面临的最严苛的一步，芯片往往在这一步因受热不均匀而破裂。
另一方面，作为最主要的芯片元件，分离通道的特性对样品分离有重要的影响，所以在制作芯片前要优先考虑管路的参数。通常的玻璃芯片拥有直线型的分离通道，通道的宽度在200μm以下，深度在50μm以内。尽管细的管路能够降低焦耳热的影响并稳定电渗流，但也带来了样品负载小、检测灵敏度低的问题，所以高负载的管路在新的芯片设计中具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种带有薄膜式管路的微流控芯片的制作方法，该方法不仅制作工艺简单，芯片制作方便、快捷、成品率高，采用该方法制造的微流控芯片分离通道宽度大，样品负载大，检测灵敏度高。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种微流控芯片的制作方法，其特征在于：包含如下步骤：
（1）首先，制作一宽3mm、厚1.3mm的长方形玻璃，用于刻蚀薄膜状管路，见图1（A）；
（2）取一宽2.3mm、厚80μm、长度不小于所述玻璃长度的不干胶，把它贴附在所述玻璃的中心位置，见图1（B）；
（3）在所述玻璃贴附有不干胶的那一面涂上光刻胶，见图1（C）；
（4）把所述玻璃放入100℃的烘箱中，固化光刻胶，然后取出冷却至室温；
（5）从所述玻璃表面撕去不干胶，使所述玻璃被不干胶覆盖的部分暴露出来，用于刻蚀薄膜状管路，见图1（D）；
（6）将所述玻璃放入刻蚀液刻蚀，这时玻璃原先被不干胶覆盖处的表面就会形成宽大的凹状槽，宽度约为2.3mm，刻蚀好后取出玻璃，并依次用5%NaOH和二次水清洗，见图1（E）；
（7）从背面将清洗好的玻璃切成两段，并用水洗净，烘干，见图1（F）；
（8）将两段玻璃的凹状槽朝下，放在另一片面积略大的基板玻璃上面，见图1（G）；
（9）沿所述两段玻璃长度方向，将两段玻璃两侧边用玻璃胶封好，并在显微镜下，调节两段玻璃之间缝隙的距离约为20μm，从而形成中部具有一缝隙的薄膜状管路，两段玻璃之间的这条缝隙即为进样通道，见图1（H）；
（10）玻璃胶固化后，分别在薄膜状管路左、右通道口和中部缝隙处分别做成围堰，形成缓冲液池（图1（I-1）），检测池（图1（I-3））和样品池（图1（I-2）），以便采用安培检测法对芯片进行应用。
本发明的有益效果是和传统的芯片制作相比，本发明的薄膜式管路微流控芯片的制造要简便得多，它不需要经过旋转镀膜，UV曝光，钻孔和高温键合等工艺步骤，整个制作过程的完成只需要几个小时，极大地方便了芯片的制作。
此外，该方法制作的微流控芯片具有一种新型的薄膜式管路，它宽度达2~3mm，深度达10μm，可以负载更多的样品从而提高检测的灵敏度，而且更易被修饰从而减小样品的吸附。同时，薄膜式管路还具有非常好的散热效果，因此可以防止因焦耳热产生的对分离的影响，使用效果好。
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
附图说明
图1是本发明的制作工艺流程图。
图2是本发明对应的裂缝进样方法的示意图。
图3是5-羟色氨酸电泳分离图。
图4是5-羟色胺、5-羟色氨酸和5-羟吲哚乙酸电泳分离图。
具体实施方式
本发明的一种微流控芯片的制作方法，如图1所示，包含如下步骤：
（1）首先，制作一宽3mm、厚1.3mm的长方形玻璃，用于刻蚀薄膜状管路，见图1（A）；
（2）取一宽2.3mm、厚80μm、长度不小于所述玻璃长度的不干胶，把它贴附在所述玻璃的中心位置，见图1（B）；
（3）在所述玻璃贴附有不干胶的那一面涂上光刻胶，见图1（C）；
（4）把所述玻璃放入100℃的烘箱中，固化光刻胶，然后取出冷却至室温；
（5）从所述玻璃表面撕去不干胶，使所述玻璃被不干胶覆盖的部分暴露出来，用于刻蚀薄膜状管路，见图1（D）；
（6）将所述玻璃放入刻蚀液刻蚀，这时玻璃原先被不干胶覆盖处的表面就会形成宽大的凹状槽，宽度约为2.3mm，刻蚀好后取出玻璃，并依次用5%NaOH和二次水清洗，见图1（E）；
（7）从背面将清洗好的玻璃切成两段，并用水洗净，烘干，见图1（F）；
（8）将两段玻璃的凹状槽朝下，放在另一片面积略大的基板玻璃上面，见图1（G）；
（9）沿所述两段玻璃长度方向，将两段玻璃两侧边用玻璃胶封好，并在显微镜下，调节两段玻璃之间缝隙的距离约为20μm，从而形成中部具有一缝隙的薄膜状管路，两段玻璃之间的这条缝隙即为进样通道，见图1（H）；
（10）玻璃胶固化后，分别在薄膜状管路左、右通道口和中部缝隙处分别做成围堰，形成缓冲液池1、检测池3和样品池2，见图1（I），以便采用安培检测法对芯片进行应用。
所述检测池3中接有工作电极6、参比电极5和辅助电极4。工作电极采用直径为0.5mm的铂丝制成，首先将铂丝的一头约0.7mm的长度打扁，制成刀刃状的电极头，然后将铂丝其余部分套入毛细管中，做成工作电极，工作电极放在薄膜式管路通道口的位置，采用Ag/AgCl作为参比电极5，铂丝作为辅助电极4，见图1（J）。
在传统的芯片中，最常见的进样方式就十字形进样和双T型进样。然而这两种进样方式只适用于线状的分离通道，不适用于薄膜状的分离管路，因为这两种进样方式会导致样品扩散从而引起峰展宽。为了解决进样问题，本发明设计了一种裂缝进样方式来匹配薄膜式管路。这是裂缝进样是首次运用于微流控芯片。
采用薄膜式管路芯片进样与分离过程原理示意图，见图2。样品被装在中间上部的样品池2中，缓冲溶液装在缓冲液池1和检测池3中，见图2（A）。进样时，在样品池2和检测池3之间加上高压，采用电进样的模式，样品从裂缝进入到分离通道中，向检测池3方向流动，见图2（B）。然后将分离电压加在缓冲液池1和检测池3之间，同时断开样品池2的电压，这时样品就在电渗流的作用下向检测池流动，并被分离，如图2（C，D）。
以下对薄膜式芯片分离的重现性和分离应用进行举例说明。
采用裂缝进样，在薄膜式芯片上，对2×10-4 M的5-羟色氨酸（5-HTP）进行连续进样分离，结果见图3。样品峰高的RSD是2.3% (n=4) ，迁移时间的RSD是1.4% (n=4)，说明薄膜式管路具有良好的重现性性，可以适用于样品的分离。
我们将分离通道用0.1MSDS浸泡10小时，接着用二次水清洗干净，防止样品在管壁上产生吸附，对5-羟色胺，5-羟色氨酸和5-羟吲哚乙酸样品进行分离，结果发现三个样品可以在10分钟内完全分离，见图4。分析结果表明，薄膜式芯片可以胜任复杂样品的分离与检测。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种微流控芯片的制作方法，其特征在于：包含如下步骤：
（1）制作一长方形玻璃；
（2）取一宽度小于所述玻璃宽度、长度不小于所述玻璃长度的不干胶，将所述不干胶贴附在所述玻璃的中心位置；
（3）在所述玻璃贴附有不干胶的那一面上涂上光刻胶；
（4）把所述玻璃放入烘箱中，固化光刻胶，然后取出冷却至室温；
（5）从所述玻璃表面撕去不干胶，使所述玻璃被不干胶覆盖的部分暴露出来，用于刻蚀薄膜状管路；
（6）将所述玻璃放入刻蚀液刻蚀，以在玻璃表面形成凹状槽，刻蚀好后将所述玻璃取出并清洗；
（7）将清洗好的玻璃切成两段，并洗净、烘干；
（8）将两段玻璃的凹状槽朝下，放在另一片面积略大的基板玻璃上面；
（9）沿所述两段玻璃长度方向，将两段玻璃两侧边用玻璃胶封好，并在显微镜下调节两段玻璃之间缝隙的距离，以形成中部具有一缝隙的薄膜状管路，所述缝隙即为进样通道；
（10）玻璃胶固化后，分别在薄膜状管路左、右通道口和中部缝隙处分别做成围堰，以形成缓冲液池、检测池和样品池。
2.根据权利要求1所述的微流控芯片的制作方法，其特征在于：所述检测池中接有工作电极、参比电极和辅助电极。
3.根据权利要求1所述的微流控芯片的制作方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述长方形玻璃宽度为3mm，厚度为1.3mm。
4.根据权利要求3所述的微流控芯片的制作方法，其特征在于：在步骤（2）中，所述不干胶的宽度范围为2~3mm，厚度为80μm。
5.根据权利要求4所述的微流控芯片的制作方法，其特征在于：在步骤（6）中，所述凹状槽的宽度范围为2~3mm，深度达10μm。
6.根据权利要求5所述的微流控芯片的制作方法，其特征在于：在步骤（9）中，在显微镜下调节两段玻璃之间缝隙的距离为20μm。
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