[发明专利]红外线辅助本体聚合法制备有机玻璃微流控芯片的方法

说明书

技术领域

本发明属微流控芯片技术领域，具体涉及一种红外线辅助本体聚合法制备有机玻璃微流控芯片的方法。

背景技术

自从Manz于1990年首次提出微型全分析系统以来[1]，微流控芯片就以其高效、快速、试剂用量少、低耗及集成度高等优点引起了国内外分析科学界及生命科学界有关专家的广泛关注，在生物医药、环境监测、临床诊断、食品药品分析等领域显示了良好的应用前景，目前制约其广泛应用的瓶颈之一就是其较高的价格和较低的产量。微流控芯片有着十分光明的应用前景和巨大的市场需求，建立其批量低成本加工技术势在必行。近年来，作为微流控芯片基础的芯片材料和批量低成本加工技术研究已受到广泛关注。

微流控芯片主要使用玻璃、石英和聚合物制作[2]，玻璃和石英微流控芯片主要采用光刻与化学刻蚀相结合的方法加工，技术和设备要求高，难以采用模具大批量生产，价格比较昂贵，限制了其广泛应用。于是近年来聚合物微流控芯片得到了发展和重视，可使用模具通过注塑、印模和浇铸等技术进行批量低成本生产[3]。用于加工微流控芯片的聚合物有有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)、聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯、聚苯乙烯等，其中有机玻璃以其良好的机械和光学性能、电绝缘性、易成型、生物相容性好、批量生产成本低和容易化学修饰等优点，在微流控芯片的加工中使用较多。有机玻璃也是一种“绿色”芯片材料，废弃后，在高温下其又可以分解为甲基丙烯酸甲酯单体，可循环利用。

目前，关于有机玻璃微流控芯片的加工技术有热压[4]、注塑[5]和激光烧蚀[6]等，其中热压技术最为常用，即在高于有机玻璃玻璃化温度(105℃)的条件下，通过施加压力使阳膜的结构复制到有机玻璃片上，使用的硅阳膜或金属阳膜采用微机电加工技术制作。热压对芯片模具的机械强度要求较高，硅模具易碎，通常热压次数不超过50次，不适合有机玻璃微流控芯片的批量热压加工，目前使用较多的是机械强度较高的镍模具。据文献报道，热压制作出来的塑料芯片上的微流通道有变形现象，与设计值有一定差异。最近采用热引发[7]甲基丙烯酸甲酯本体聚合制备有机玻璃芯片已有文献报道，但存在的问题是聚合成形时间长达12小时，无法用于芯片的批量加工。此外，因聚合过程中体积收缩，由于使用刚性模具空腔，芯片内部容易产生气泡，聚合过程中需额外添加单体溶液，操作比较复杂。于是，建立简单快速的基于本体聚合的有机玻璃微流控芯片加工方法对实现芯片的批量低成本加工具有重要意义。与本发明相关的现有技术如下述参考文献：

[1]Manz A.，Graber N.，Widmer H.M.Sens.Actuators B 1990，1，244-248.

[2]Verpoorte E.El ectrophoesis 2002，23，677-712.

[3]Becker H.，Gartner C.Electrophoresis 2000，2，12-26.

[4]杜晓光，关艳霞，王福仁，方肇伦.高等学校化学学报，2003，24，962-1966.

[5]周小棉，戴忠鹏，罗勇，等.高等学校化学学报，2005，26，52-54.

[6]Roberts M.A.，Rossier J.S.，Bercier P.，Girault H.Anal.Chem.1997，69，2035-2042.

[7]Chen Z.F.，Gao Y.H.，Su R.G.，Li C.W.，Lin J.M.Electrophoresis 2003，24，3246-3252.

发明内容

本发明的目的在于提出一种红外线辅助本体聚合法制备有机玻璃微流控芯片的方法。本发明借助红外线辅助有机玻璃单体甲基丙烯酸甲酯本体聚合的优势，使用价廉的硅模具制作有机玻璃微流控芯片，可缩短制作步骤和降低芯片制作成本，为微流控芯片的批量低成本加工提供新技术。

本发明提出的红外线辅助本体聚合法制备有机玻璃微流控芯片的方法，采用可控温红外线辅助本体聚合系统，将含少量热引发剂的甲基丙烯酸甲酯于水浴中预聚，得到的铸模溶液15直接夹在商品有机玻璃板11和微流控芯片阳模9间，在红外线16的辐照下所述铸模溶液于短时间内(如0.5-1小时)完全聚合，得有机玻璃微流控芯片基片17，所述基片经钻孔与盖膜19或盖片通过热压键合得有机玻璃微流控芯片。

本发明所述的红外线辅助本体聚合法制备有机玻璃微流控芯片的方法，具体步骤如下：