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不同材质微流控芯片的加工工艺

微流控芯片又称芯片实验室(Lab on a chip)是通过精细加工技术加工微纳尺度通道网络,将生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块几个平分厘米的芯片上,以可控流体贯穿整个系统,用以替代常规化学或生物实验室的各种功能的一种技术平台。微结构是微流控芯片的核心部分,常用的芯片材质有PDMS、PMMA、玻璃等,不同材质芯片制备解决方案不同。

 

PDMS芯片:又称硅橡胶,是众多聚合物中用得较多的一种。能透过250nm以上的紫外与可见光;耐用、有一定的化学惰性;无毒、廉价;能可逆和重复变形而不发生永久性破坏;能用模塑法高保真地复制微流控芯片;芯片微通道表面可进行多种改性修饰;它不仅能与自身可逆结合(或不可逆),还能与玻璃、硅、二氧化硅和氧化型多聚物可逆结合(或不可逆)。PDMS芯片微结构尺寸取决于其注塑模具,普通紫外光刻工艺加工的尺寸最细可到2um,由于PDMS芯片材质的透气性、透光性和生物相容性,常用于生命科学领域。

PDMS微流控芯片制备示意图如下:

PDMS芯片制备图3.jpg

PMMA芯片:PMMA硬质塑料芯片微结构尺寸取决于其注塑模具或者铣刀,PMMA等硬质塑料芯片由于其优良的光学、机械性能和生物相容性,常用于无机水溶剂微流处理的各种领域,比如微流混合芯片。

PMMA芯片制备示意图如下:

PMMA芯片制备图2(1).jpg

玻璃芯片:玻璃芯片由于其优良的光学性能、机械性能和化学稳定性,除了可用于生命科学领域之外,也可用于化学分析应用。

玻璃微流控芯片制备示意图如下:

玻璃芯片的加工工艺.jpg

硅片:硅具有良好的化学惰性和热稳定性。单晶硅生产工艺和微细加工技术已趋成熟,在半导体和集成电路上得到广泛应用。在硅片上使用光刻和蚀刻方法高度精度地复制出二维图形,即使是复杂的三维结构,也可以通过微加工技术获得。由于硅材料有良好的光洁度和成熟的加工工艺,常用作制作微流控芯片时的模具。




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手持式PDMS打孔器