[发明专利]微流体装置的表面性质修饰

说明书

公开了用于用涂层修饰聚合物表面的组合物、装置和方法，所述涂层具有硅酮聚合物和疏水性二氧化硅的分散体。表面涂层为聚合物表面提供了高疏水性，以及增加的对蛋白质物质的生物污着的抗性。该聚合物表面可特别用于微流体装置和方法，其涉及将共价修饰的聚合物表面与在油载体相内含生物大分子的水性液滴的乳液接触。

相关申请交叉引用

本申请要求2016年12月28日提交的美国临时专利申请第62/439,562号的优先权，其全部内容通过引用全文纳入本文。

背景技术

通常用于微流体装置制造的聚合物表面本质上是疏水的。该性质对于其中微流体装置用于处理在大量有机相中载有水相的应用是非常有利的。例如，更疏水的表面将与油乳液中存在的水性液滴具有更弱的相互作用，从而对液滴完整性和形态提供更少的破坏。然而，这种频繁强疏水性的另一个结果是聚合物表面更可能捕获水相中存在的大分子或其它化合物。这可能导致来自水相中的化合物的浓度变化或甚至损失，从而干扰微流体装置的正常功能。这种捕获的分子的累积也会阻塞或污着通道，导致流动受限和效率下降。当捕获的化合物是生物大分子，例如蛋白质时，该现象被称为生物污着。这种生物污着还可以负面地影响聚合物表面的有益疏水性，使其更容易与水相发生不希望的相互作用。

修饰硅表面以影响其疏水性或疏油性的一个途径包括将直链聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)刷状膜共价接枝至表面(Cheng等，(2012)美国化学学会会志(J.Am.Chem.Soc.)134：10191以及Cheng等，(2012)应用化学国际版(Angew.Chem.Int.Ed.)51：2956)。因为该技术依赖于对表面进行聚合物的共价连接处理，所以其不能直接应用于许多微流体应用。这是因为微流体通道和装置通常由相对非反应性的环烯烃聚合物(COP)或环烯烃共聚物(COC)基材制成。

发明内容

对于一些微流体应用，期望微流体表面不仅是疏水的，而且是非生物污着的。以这种方式，微流体装置内的表面可以更好地抵抗来自水相液滴的蛋白质材料的积聚。此外，对于可以增加微流体聚合物表面的抗生物污着性的低成本且易于施加的表面处理(例如，涂层)可能是有益的。

通常，本文提供的组合物、装置和方法的特征为表面涂层，该表面涂层包括硅酮聚合物和分散在聚合物内的疏水性二氧化硅。发明人发现与单独使用任一种成分的涂层相比，硅酮聚合物和疏水性二氧化硅的混合物获得了抗生物污着性的极好的涂层。已经发现用该涂层进行处理提高了所期望的表面疏水性并减轻了不期望的生物污着效应。

一种所提供的经涂覆的聚合物表面包括基材层和涂料层。基材层包含疏水性聚合物。涂料层包括硅酮聚合物和疏水性二氧化硅，并且其吸附至基材层。在一些实施方式中，硅酮聚合物的分子量为1000Da至10,000Da。在一些实施方式中，涂料层中硅酮聚合物与疏水性二氧化硅的质量比率为1.5∶1至15∶1。在一些实施方式中，硅酮聚合物是聚二甲基硅氧烷。在一些实施方式中，疏水性聚合物是环烯烃聚合物(COP)或环烯烃共聚物(COP)。在一些实施方式中，经涂覆的聚合物表面具有大于100°的水接触角。在一些实施方式中，在暴露于1mg/mL牛血清白蛋白水性溶液1小时后水接触角变化小于10°。

还提供一种装置，其包括具有内表面的微流体通道。内表面包括经涂覆的聚合物表面，其中，经涂覆的聚合物表面根据如本文所述的一个实施方式。

还提供了一种使液滴的乳液移动通过微流体通道的方法，该方法包括提供根据如本文所述的一个实施方式的装置。在一些实施方式中，该方法还包括提供包含液滴和乳液流体(emulsion fluid)的乳液。在一些实施方式中，该方法还包括提供足以使乳液移动通过装置的微流体通道的力。在一些实施方式中，液滴是水性液滴，其包括足以进行聚合酶链式反应的核酸和试剂。在一些实施方式中，乳液流体包括氟化油或硅油。