[发明专利]集成有微电极的塑料微流控芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微全分析技术，特别涉及一种集成有微电极的塑料微流控芯片及其制作方法。

背景技术

随着微机电系统技术、纳米技术日益成熟，微型化技术、集成化技术在日常生活、生命科学与医学工程等领域中的应用是当今科技不可逆转的潮流，芯片产业则是目前发展最快的产业之一。在过去十年中，微型化科学与技术研究在化学领域与生命科学领域中的潜力与影响正在变得日益明显起来。科学家利用微型化技术平台，开发了微全分析系统(μTAS，Micro Total Analysis Systems)，又称之为“芯片实验室”(Lab on a Chip)的一门新兴的学科。它涵盖了生物化学、物理化学以及物理学、微电子、微加工、微机械等多个学科，是以解决特定生物医学、生物化学等问题为指向的，具有在微米尺度上起功能效用的微结构或微组件及其组合物或集成物；是一系列基于微流控技术加工过程的产物。在过去的几年里它已经成为当今世界上最前沿的科技领域。微全分析系统已经开始在生命工程、药物学、临床诊断和治疗等领域得到实际应用。微流控技术(Microfluidics)作为微全分析系统的核心技术依旧有很多迫切解决的问题：比如，微流控芯片技术的集成化问题，微流控芯片可以做到很小，整体尺寸只有几个平方厘米大，然而相对应的样品注入技术、外电场的施加、检测手段等如何相应地能做到与微流控芯片尺寸相符的层次，依然有待解决。

微流控芯片技术由于其所特有的优点，比如，样品用量少、反应速度快、检测灵敏度高、耗时少、实用方便等，得到越来越多的应用。借助集成电路中的一些光刻等微加工技术，微流控芯片可以用软光刻方法批量生产。依据毛细管电泳的理论，微流控芯片毛细管电泳技术也得到了长足的发展，现在已能在基因组学、疾病诊断当中发挥重要作用，在将来的蛋白质组学中也会起到不可忽视的作用。在微流控芯片上利用电场已经能实现对颗粒、细胞的操控和分选，对蛋白质、DNA等生物分子进行分离、纯化等操作。微流控芯片与电场之间结合的越来越密切。传统的在微流控芯片上施加电场是通过若干个电极插入样品池或其它储存液池中来实现的，这种方法虽然简单，但有很多缺点：比如，电极的对准问题、与溶液的接触面太大以至于产生大量的焦耳热使得样品的蒸发问题等等。这也会造成微流控芯片与电源之间的接口体积大，不利于集成化等问题。借助集成电路中电极与芯片集成在一起成为一个带有接口的专用的，可标准化生产这样一个方式，希望在微流控芯片中也能够将电极与芯片集成起来。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种集成有微电极的塑料微流控芯片及其制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

一、集成有微电极的塑料微流控芯片

集成有微电极的塑料微流控芯片包括微电极和塑料微流控芯片，微电极集成在塑料微流控芯片上；

所述的塑料微流控芯片，其材料选用聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)等有机高聚物；

所述的微电极，其材料选用碳、金、银、导电胶或铂钛合金等导电性能好的材料。

工作原理：

集成有微电极的塑料微流控芯片使电极与芯片之间能够能较好地接触，从而使电极与溶液的接触更充分，使电场的施加更均匀。

相对于以往的微流控芯片材料，比如硅、玻璃等，塑料具有更多的优点：比如价格便宜、延展性好、有良好的绝缘性和热稳定性，具有一定的化学惰性和良好的透光性。

传统的电极都是将电极材料制作成一个较大的电极丝，造成材料的大量浪费，增加了芯片使用成本。

二、集成有微电极的塑料微流控芯片的制备方法(简称制备方法)

本制备方法包括下列步骤：

①根据设计的芯片沟道结构通过电铸法制备微流控芯片的电铸模具；

②将制备塑料微流控芯片所需的材料浇注在电铸模具上，经固化后得到塑料微流控芯片；

③将微电极通过丝网印刷碳电极法、塑料电镀法、化学镀法或磁控溅射法集成在塑料微流控芯片上即得集成有微电极的塑料微流控芯片；

④根据需要，制成一种具有疏水性的、亲水性的或具有部分疏水性和部分亲水性相结合的微流控芯片。

本发明具有以下优点和积极效果：

①由于是把微电极集成在塑料微流控芯片上，因此集成度高，体积小，有利于产品规格的标准化；

②制备工艺简单，操作方便，生产成本低，有利于产业化生产；

③可以一次性使用，减小不同次测试之间的样品污染，大大提高了工作效率；

④应用范围广，特别适合于药物研究、疾病诊断、基因诊断等领域。

具体实施方式