CN102950036B - 一种基于电纺丝模板制备微流控芯片的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于电纺丝模板制备微流控芯片的方法，以光刻胶为材料，通过静电纺丝法制备具有特定厚度的光刻胶纺丝层，通过光刻步骤形成电纺丝模板，最后通过PDMS浇注并封接，获得具有纳米结构微通道表面的微流控芯片。本发明采用电纺与光刻相结合，制备具有纳米结构表面微通道的微流控芯片，方法简便，易于操作。
Description
技术领域
本发明主要涉及微流控领域，特别提供了一种基于电纺丝模板制备具有纳米结构通道表面的微流控芯片的方法。
背景技术
微流控芯片是将生物、化学中多种基本操作单元集成在一块几平方厘米的芯片上，取代常规生物或化学实验室各种功能，集微型化、集成化、自动化等优势于一体。微通道网络是微流控芯片中重要组成部分，作为液流通路，其尺寸结构、表面性能等对液流操控和反应体系具有十分重要的影响。目前，基于PDMS的微流控芯片微通道制备主要采用光刻法，即采用光刻胶涂覆玻片或硅片，利用紫外曝光固化光刻胶，通过显影去除未固化光刻胶，获得具有特定结构的光刻胶模板。再通过PDMS浇注，最终将所设计图案转移到PDMS基片上。随着微流控芯片的发展，其在细胞学领域的应用不断扩展，如抗体等生物大分子修饰对微通道表面形貌提出新要求。传统光滑表面不利于生物大分子的修饰，而具有微纳米结构的表面则对生物大分子的修饰具有加强作用。目前采用的物理或化学的方法如激光、等离子体刻蚀、化学沉积等需采用特殊设备，方法相对复杂。而将纳米结构直接通过光刻法复制到PDMS通道表面则相对简便。
静电纺丝是利用高压电场力制备超细纤维的方法，其方法简便，而且所制备的纤维聚集体比表面积大、孔隙率高，是生物医用领域研究的热门。静电纺丝可以制备高分子、金属、非金属及复合材料的纳米纤维，材料涉及广泛。因此以电纺丝作为模板制备微流控芯片，可以将电纺丝纳米结构复制到微流控芯片的微通道表面，以满足生物大分子修饰的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于电纺丝模板制备微流控芯片的方法，制备出的微流控芯片具有纳米结构通道表面。
本发明提供了一种基于电纺丝模板制备微流控芯片的方法，将纺丝材料配制成一定浓度的纺丝溶液，通过静电纺丝法在电纺丝模板基片表面沉积具有特定厚度的纺丝层，通过光刻步骤形成电纺丝模板，电纺丝模板浸涂一层脱模剂并干燥，浇注PDMS，固化后洗涤、干燥，制备出具有纳米结构通道表面的微流控芯片。
本发明提供的基于电纺丝模板制备微流控芯片的方法，所述纺丝材料为SU-8系列光刻胶，溶剂为环戊酮，纺丝溶液浓度范围为60%~95%（v/v）。
本发明提供的基于电纺丝模板制备微流控芯片的方法，所述电纺丝制备：纺丝基片为玻璃片或硅片，纺丝电压范围7kV~10kV，流速范围0.1ml/h～0.5ml/h，电纺时间1~2h。
本发明提供的基于电纺丝模板制备微流控芯片的方法，所述电纺丝模板制备过程：电纺丝层不经过前烘，曝光时间10~30s；后烘时间3~5min，温度95℃；显影时间3~5min；坚膜时间1h，温度180℃。
本发明提供的基于电纺丝模板制备微流控芯片的方法，所述电纺丝模板，在PDMS浇注前需浸涂一层聚乙烯吡咯烷酮作为脱模剂，聚乙烯吡咯烷酮分子量130万，溶剂为乙醇，溶液浓度0.04mg/ml，浸涂后真空干燥。
本发明提供的基于电纺丝模板制备微流控芯片的方法，PDMS固化后需用纯净水超声洗涤，去除黏附的聚乙烯吡咯烷酮；通过等离子体将干燥后的PDMS基片与玻璃片或PDMS封接，获得具有纳米结构微通道表面的微流控芯片。
本发明的优点：采用电纺与光刻相结合，制备具有纳米结构表面微通道的微流控芯片，方法简便，易于操作。
附图说明
图1SU-83035电纺丝制备直通道表面形貌；
图2SU-82075电纺丝制备带斜槽通道表面形貌。
具体实施方式
实施例1
配制浓度85%SU-83035纺丝液，通过静电纺丝在玻璃表面形成纺丝层，纺丝电压8kV，流速0.3ml/h，纺丝时间1h。将收集的纤维膜经曝光（10s）、后烘（95℃，3min）、显影（3min）、坚膜（180℃,1h），获得电纺丝模板。将模板浸涂浓度0.04mg/ml聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液并干燥。浇注PDMS，固化后纯净水超声清洗并干燥，所获直通道表面形貌如图1所示。
实施例2
配制浓度80%SU-82075纺丝液，通过静电纺丝在玻璃表面形成纺丝层，纺丝电压8.5kV，流速0.4ml/h，纺丝时间2h。将收集的纤维膜经曝光（30s）、后烘（95℃，5min）、显影（5min）、坚膜（180℃,1h），获得电纺丝模板。将模板浸涂浓度0.04mg/ml聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液并干燥。浇注PDMS，固化后纯净水超声清洗并干燥，所获带斜槽通道表面形貌如图2所示。
Claims (3)
1.一种基于电纺丝模板制备微流控芯片的方法，其特征在于：将纺丝材料配制成一定浓度的纺丝溶液，通过静电纺丝法在电纺丝模板基片表面沉积具有特定厚度的纺丝层，通过光刻步骤形成电纺丝模板，电纺丝模板浸涂一层脱模剂并干燥，浇注PDMS，固化后洗涤、干燥，制备出具有纳米结构通道表面的微流控芯片；
所述纺丝材料为SU-8系列光刻胶，溶剂为环戊酮，纺丝溶液浓度范围为60％～95％(v/v)；
所述静电纺丝法的条件为：纺丝电压范围7kV～10kV，流速范围0.1ml/h～0.5ml/h，纺丝时间1～2h。
2.根据权利要求1所述基于电纺丝模板制备微流控芯片的方法，其特征在于：所述光刻步骤为：不经过前烘，曝光时间10～30s；后烘时间3～5min，温度95℃；显影时间3～5min；坚膜时间1h，温度180℃。
3.根据权利要求1所述基于电纺丝模板制备微流控芯片的方法，其特征在于：所述脱模剂为聚乙烯吡咯烷酮，溶解脱模剂的溶剂为乙醇，脱模剂溶液的浓度为0.04mg/ml。
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