CN113413932B - 一种微流控芯片材料的疏水改性方法 - Google Patents

一种微流控芯片材料的疏水改性方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113413932B
CN113413932B CN202110725634.3A CN202110725634A CN113413932B CN 113413932 B CN113413932 B CN 113413932B CN 202110725634 A CN202110725634 A CN 202110725634A CN 113413932 B CN113413932 B CN 113413932B
Authority
CN
China
Prior art keywords
microfluidic chip
chip material
plasma
hydrophobic modification
carbon tetrafluoride
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110725634.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113413932A (zh
Inventor
郑艳萍
李洋
梁帅
郑国彦
赵江铭
李成
张瑞根
铁瑛
赵华东
段玥晨
侯玉亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhengzhou University
Original Assignee
Zhengzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhengzhou University filed Critical Zhengzhou University
Priority to CN202110725634.3A priority Critical patent/CN113413932B/zh
Publication of CN113413932A publication Critical patent/CN113413932A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113413932B publication Critical patent/CN113413932B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502707—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the manufacture of the container or its components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/12—Specific details about materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

本发明公开了一种微流控芯片材料的疏水改性方法，先采用空气等离子处理（在等离子清洗机中，于真空度10‑60Pa、功率20‑100W条件下处理5‑60s），得到空气等离子活化后的微流控芯片材料，然后采用四氟化碳射频放电低温等离子体处理（于压力20‑60Pa、功率50‑250W条件下处理60‑180s）获得。本方法关键在于采用空气和四氟化碳为等离子体源，成本极低，效率高且易于实现，无污染并且不会损伤材料本体，可以广泛应用于多种高分子材料。本发明可以提高材料在微流控技术中的应用范围，尤其对液滴微流控技术中微滴的稳定性有良好的促进作用，并且保持时间久，可实现永久改性。

Description

一种微流控芯片材料的疏水改性方法
技术领域
本发明属于微流控芯片技术领域，具体涉及一种微流控芯片材料的表面疏水改性方法。
背景技术
微流控芯片是一种可用于生物、化学、医学分析检测的集成性芯片，其容纳流体的内部通道、反应室等结构至少在一个纬度上为微米级尺度，从而使流体在其中显示并产生了与宏观尺度不同的特殊性能，实现了分析检测灵敏度和效率的提升。微流控芯片具有液体流动可控、消耗样品和试剂极少、分析速度快等特点，可以在线实现样品的预处理及分析全过程，在检测领域备受青睐。
为了匹配适应在微流控芯片上进行分离、分析等各种操作的物质的种类，提高分析物的处理效率，扩展微流控芯片的应用范围，通常会对微流控芯片的表面进行适当的修饰及改性。因此，提供一种切实可行的用于微流控芯片材料的疏水改性方法，具有重要的意义。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种微流控芯片材料的表面疏水改性方法，该疏水改性方法具有普适性，可以实现多种聚合物材料的可控、稳定且长时效性的疏水性改善。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种微流控芯片材料的疏水改性方法，其先采用空气等离子处理，得到空气等离子活化后的微流控芯片材料，然后采用四氟化碳射频放电低温等离子体处理获得。
进一步的，所述空气等离子处理具体为：在等离子清洗机中，于真空度10-60Pa、功率20-100W条件下处理5-60s。空气等离子体活化处理的功率范围为20W~100W，例如30W、50W、70或90W，以及上述点值之间的具体点值等。空气等离子体活化处理的时间范围为5s~60s，例如10s、15s、20s、25s、30s、35s、40s、45s、50s或55s，以及上述点值之间的具体点值等，空气等离子体处理的气压为10~60Pa，例如20Pa、30Pa、40Pa或50Pa，以及上述点值之间的具体点值等。限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
上述微流控芯片材料的疏水改性方法中，空气等离子处理时真空度优选20-60Pa。
进一步的, 采用四氟化碳射频放电低温等离子体处理具体为：在等离子清洗机中，在四氟化碳气氛下，于压力20-60Pa、功率50-250W条件下处理60-180s。四氟化碳射频放电低温等离子体处理的功率范围为50W~250W，如70W、90W、110W、130W、150W、170W、190W、210W或230W，以及上述点值之间的具体点值。四氟化碳射频放电低温等离子体处理的时间范围为60~180s，例如70s、90s、110s、130s、150s或170s，以及上述点值之间的具体点值等。限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
进一步的,所述微流控芯片材料可选自环烯烃共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯和聚乙烯等中的任意一种，优选为环烯烃共聚物或聚碳酸酯。
本发明微流控芯片材料的疏水改性方法，先采用空气等离子处理，得到空气等离子活化后的微流控芯片材料，然后采用四氟化碳射频放电低温等离子体处理的方法，通过四氟化碳等离子体轰击空气等离子体活化后的微流控芯片材料表面，引入大量的含氟官能团，从而实现微流控芯片材料表面的高疏水性。所述引入大量的含氟官能团就是氟化处理，将四氟化碳气体通入真空度稳定在100Pa左右且含有空气等离子体活化后微流控芯片的等离子清洗机腔体内。四氟化碳气体通入等离子清洗机腔内的时间为5~10min，例如5min、7min、或9min，以及上述点值之间的具体点值等。四氟化碳气体的进气流量大约在30~50ml/min之间，例如35 ml/min、40 ml/min、或45 ml/min，以及上述点值之间的具体点值等，最好选在40ml/min左右。
本方法关键在于采用空气和四氟化碳为等离子体源，它的成本极低，效率高且易于实现，无污染并且不会损伤材料本体，可以广泛应用于多种高分子材料。所述四氟化碳射频放电低温等离子体处理方法仅针对聚合物材料的表面进行疏水性改性，不影响本体材料的结构，更加不会对微流控芯片的后续加工工艺带来影响。更为重要的是，本发明所述疏水改性方法通过功率、时间、气体流量以及气压等工艺参数的调整，可以实现材料表面疏水性能的可控和定制，从而得到与微流控芯片检测项目相匹配的微流控芯片材料，进一步提高微流控芯片的检测性能。本发明提供的疏水改性方法具有普适性，可以实现多种聚合物材料的可控、稳定且长时效性的疏水性改善。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1）本方法关键在于采用空气和四氟化碳为等离子体源，它的成本极低，效率高且易于实现，无污染并且不会损伤材料本体，可以广泛应用于多种高分子材料；
2）本方法所获得的疏水性微流控芯片材料的疏水时效长，可实现永久改性；
3）本方法所获得的疏水性微流控芯片材料，用于微流控芯片项目当中时，微流控芯片材料中的液体样本流动行为显著改善。此外，本方法可以提高材料在微流控技术中的应用范围，尤其对液滴微流控技术中微滴的稳定性有良好的促进作用。
附图说明
图1为实施例1得到的疏水性微流控芯片材料的接触角测试图；
图2为实施例4得到的疏水性微流控芯片材料的接触角测试图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步地详细介绍，但本发明的保护范围并不局限于此。
下述实施例中，所用等离子清洗机为PDC-MG型等离子清洗机。
实施例1
本实施例中微流控芯片材料的疏水改性方法，具体包括以下步骤：
1）将微流控芯片材料（材质聚碳酸酯PC）放入等离子清洗机中，在真空度60Pa、功率60W的条件下（空气）处理20s，使材料表面活化。然后进行氟化处理，等离子清洗机进气口接四氟化碳气瓶。打开电源先将真空度抽至60Pa。
2）打开总阀和进气阀，通入四氟化碳，将等离子清洗机真空度缓慢上升并稳定在100pa，进气时长5min，使等离子清洗机的腔体充满四氟化碳。进一步调整进气阀，使进气流量为40ml/min，使真空度达到60pa，在250W功率下开始等离子放电，对材料进行等离子体处理120s。
3）关闭真空泵以及等离子设备。
图1是针对于实施例1材质为聚碳酸酯(PC)的微流控芯片材料。未处理前，微流控芯片材料的本征接触角为78.3°；经过上述步骤1）空气等离子体活化后材料表面活性迅速提高，表面接触角降低至21.2°；对此时的高活性表面利用四氟化碳等离子体进行上述步骤2）的氟化处理，材料疏水性显著提高至121.0°，并且超越本征接触角。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，步骤(2)所述等离子处理时间为60s。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于，步骤(2)所述等离子处理时间为180s。
实施例4
本实施例微流控芯片材料的疏水改性方法，具体包括以下步骤：
1）将微流控芯片材料（环烯烃共聚物COC）放入等离子清洗机中，在真空度60Pa、功率60W的条件下（空气）处理20s，使材料表面活化。然后进行氟化处理，等离子清洗机进气口接四氟化碳气瓶。打开电源先将真空度抽至60Pa。
2）打开总阀和进气阀，通入四氟化碳，将等离子清洗机真空度缓慢上升并稳定在100pa，进气时长5min，使等离子清洗机的腔体充满四氟化碳。进一步调整进气阀，使进气流量为40ml/min，使真空度达到60pa，在250W功率下开始等离子放电，对材料进行等离子体处理120s。
3）关闭真空泵以及等离子设备。
图2是针对于实施例2材质为环烯烃共聚物(COC)的微流控芯片材料。未处理前，微流控芯片材料的本征接触角为88.3°；而经过上述步骤1）空气等离子体活化后材料表面活性迅速提高，表面接触角降低至20.7°；对此时的高活性表面利用四氟化碳等离子体进行上述步骤2）的氟化处理，材料疏水性显著提高至123.9°，并且超越本征接触角。
图1和图2的结果显示：经过本申请疏水改性方法处理后，微流控芯片材料表面的疏水性获得显著提升，实现了微流控材料表面亲疏水性的灵活转变，可以适应并满足微流控技术不同应用情况下对材料表面的需求。
实施例5
本实施例与实施例4的区别在于，步骤(2)所述等离子处理时间为60s。
实施例6
本实施例与实施例4的区别在于，步骤(2)所述等离子处理时间为180s。
试验测试
（1）疏水性测试：
将实施例1~6经过疏水改性处理获得的微流控芯片材料，使用接触角测量仪（型号：OCA25）测量表面接触角，获得的数据如下表1所示。
表1 实施例1至6疏水改性处理所得微流控芯片材料的接触角
Figure DEST_PATH_IMAGE001
从表1的数据可知，本发明提供的疏水改性方法可以实现微流控芯片材料（COC、PC等聚合物材质）的表面疏水改性，而且随着处理时间的延长，材料的疏水改性效果更好，最终得到接触角为90～120°的疏水性质可控的微流控芯片材料。
（2）时效性测试：
以实施例1和实施例4经过疏水改性处理获得的微流控芯片材料为例，分别测试实施例1和实施例4所得疏水性微流控芯片材料在疏水改性处理后1个月、3个月、5个月以及8个月的静态接触角，数据如表2所示。
表2实施例1、4疏水改性处理所得微流控芯片材料在不同时间的接触角
Figure DEST_PATH_IMAGE002
从表2的数据可知，本发明提供的疏水改性方法可以实现PC、COC材料的表面疏水改性，且疏水性稳定、时效性长，可以稳定维持半年以上。本发明疏水改性方法可以提高微流控芯片材料在微流控技术中的应用范围，尤其对液滴微流控技术中微滴的稳定性有良好的促进作用，并且保持时间久，可实现永久改性。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的微流控芯片材料的疏水改性方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (3)

1.一种微流控芯片材料的疏水改性方法，其特征在于, 先采用空气等离子处理，得到空气等离子活化后的微流控芯片材料，然后采用四氟化碳射频放电低温等离子体处理获得；
所述空气等离子处理具体为：在等离子清洗机中，于真空度10-60Pa、功率20-100W条件下处理5-60s；
采用四氟化碳射频放电低温等离子体处理具体为：在等离子清洗机中，在四氟化碳气氛下，于压力20-60Pa、功率50-250W条件下处理60-180s。
2.根据权利要求1所述微流控芯片材料的疏水改性方法，其特征在于，真空度20-60Pa。
3.根据权利要求1所述微流控芯片材料的疏水改性方法，其特征在于,所述微流控芯片材料选自环烯烃共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯和聚乙烯中的任意一种。
CN202110725634.3A 2021-06-29 2021-06-29 一种微流控芯片材料的疏水改性方法 Active CN113413932B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110725634.3A CN113413932B (zh) 2021-06-29 2021-06-29 一种微流控芯片材料的疏水改性方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110725634.3A CN113413932B (zh) 2021-06-29 2021-06-29 一种微流控芯片材料的疏水改性方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113413932A CN113413932A (zh) 2021-09-21
CN113413932B true CN113413932B (zh) 2023-03-14

Family

ID=77717854

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110725634.3A Active CN113413932B (zh) 2021-06-29 2021-06-29 一种微流控芯片材料的疏水改性方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113413932B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114350003A (zh) * 2022-01-18 2022-04-15 库博标准投资有限公司 一种改变橡胶材料表面活性的方法
CN114836323A (zh) * 2022-06-10 2022-08-02 苏州赛普生物科技有限公司 一种等离子体改性细胞培养板的方法
CN115283030A (zh) * 2022-08-03 2022-11-04 广东顺德工业设计研究院(广东顺德创新设计研究院) 一种聚合物微流控芯片的键合方法以及聚合物微流控芯片

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01230777A (ja) * 1988-03-09 1989-09-14 Koujiyundo Kagaku Kenkyusho:Kk プラズマ重合膜の形成法
EP0985740A1 (en) * 1998-09-07 2000-03-15 The Procter & Gamble Company Super hydrophobic coated substrates
CN102228801A (zh) * 2011-05-16 2011-11-02 何涛 高通量、高盐截留率的疏水改性蒸馏膜材料及其应用
CN103088626A (zh) * 2013-01-16 2013-05-08 天津工业大学 用cf4低温等离子体处理以提高苎麻纤维疏水性的方法
CN103272482A (zh) * 2013-05-21 2013-09-04 中国科学院过程工程研究所 一种多孔分离膜的间歇式等离子体改性方法
CN108031500A (zh) * 2017-12-27 2018-05-15 北京百奥芯科技有限公司 一种微流控芯片内部微流道的疏水性改性方法
CN108080045A (zh) * 2017-12-27 2018-05-29 北京百奥芯科技有限公司 一种微流控芯片内部微流道的亲水性改性方法
CN110433881A (zh) * 2019-09-02 2019-11-12 丹娜（天津）生物科技有限公司 一种微流控芯片微通道材料的亲水改性方法
CN111519171A (zh) * 2020-02-17 2020-08-11 佛山市思博睿科技有限公司 一种膜层致密的等离子化学气相沉积法镀疏水膜方法
WO2020233481A1 (zh) * 2019-05-17 2020-11-26 江苏菲沃泰纳米科技有限公司 疏水性的低介电常数膜及其制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01230777A (ja) * 1988-03-09 1989-09-14 Koujiyundo Kagaku Kenkyusho:Kk プラズマ重合膜の形成法
EP0985740A1 (en) * 1998-09-07 2000-03-15 The Procter & Gamble Company Super hydrophobic coated substrates
CN102228801A (zh) * 2011-05-16 2011-11-02 何涛 高通量、高盐截留率的疏水改性蒸馏膜材料及其应用
CN103088626A (zh) * 2013-01-16 2013-05-08 天津工业大学 用cf4低温等离子体处理以提高苎麻纤维疏水性的方法
CN103272482A (zh) * 2013-05-21 2013-09-04 中国科学院过程工程研究所 一种多孔分离膜的间歇式等离子体改性方法
CN108031500A (zh) * 2017-12-27 2018-05-15 北京百奥芯科技有限公司 一种微流控芯片内部微流道的疏水性改性方法
CN108080045A (zh) * 2017-12-27 2018-05-29 北京百奥芯科技有限公司 一种微流控芯片内部微流道的亲水性改性方法
WO2020233481A1 (zh) * 2019-05-17 2020-11-26 江苏菲沃泰纳米科技有限公司 疏水性的低介电常数膜及其制备方法
CN110433881A (zh) * 2019-09-02 2019-11-12 丹娜（天津）生物科技有限公司 一种微流控芯片微通道材料的亲水改性方法
CN111519171A (zh) * 2020-02-17 2020-08-11 佛山市思博睿科技有限公司 一种膜层致密的等离子化学气相沉积法镀疏水膜方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CF4等离子体表面氟化聚乙烯;林晓;《合成树脂及塑料》;19911231;13-15 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113413932A (zh) 2021-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113413932B (zh) 一种微流控芯片材料的疏水改性方法
CN105510415B (zh) 一种高灵敏度的官能化金纳米粒子掺杂的甲丙氨酯分子印迹电化学传感器的制备方法
CN110433881B (zh) 一种微流控芯片微通道材料的亲水改性方法
CN104807874A (zh) 一种分子印迹电化学传感器的制备及应用方法
CN108414587A (zh) 一种脲酶生物传感器的制备方法
CN104698107A (zh) 一种快速溶剂萃取土壤中残留多种抗生素的前处理方法
CN107552016A (zh) 一种半胱氨酸改性有机聚合物整体柱的制备方法及其应用
CN113333042B (zh) 一种用于核酸检测的微流控芯片及其制作方法
CN113004567A (zh) 一种超低吸附移液吸头的表面处理方法
CN110137337A (zh) 一种柔性压力传感器及其制备方法
CN103599755B (zh) 苯乙醇胺a分子印迹膜及其制备方法与应用
CN109254053B (zh) 一种环境雌激素电化学分析传感器的制备方法及应用
CN202305283U (zh) 单向阀气体采样袋
CN104062288B (zh) 一种基于化学发光法的萘胺化合物的检测方法
CN108080045B (zh) 一种微流控芯片内部微流道的亲水性改性方法
CN220459951U (zh) 一种应用于气相色谱的气液微萃取设备
CN107790104B (zh) 基于edta改性材料的重金属有效态吸附膜及其制备方法
CN108828114B (zh) 一种固相微萃取-质谱联用在线富集检测烟草中烟碱类化合物的方法
CN108031500B (zh) 一种微流控芯片内部微流道的疏水性改性方法
CN109718875B (zh) 一种基于pdms微流体结构上集成聚氨酯薄膜的方法
CN203720159U (zh) 一种分析有机溶液中水分浓度含量的进样装置
CN2811997Y (zh) 一种交联型聚丙烯酰胺型毛细管电泳涂层柱的制备装置
CN108572198A (zh) 一氧化氮气敏材料及其在制备传感器上的应用
CN104056556B (zh) 一种利用低温等离子体对膜式人工肺进行表面刻蚀并键合β-环糊精的改性方法
CN113009225B (zh) 利用紫外臭氧修复微流控芯片内碳电极电化学性能的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant