[发明专利]一种微液滴阵列芯片及其制造和使用方法

说明书

本发明公开了一种微液滴阵列芯片及其制造和使用方法，包含：基底；该基底上设置有由若干微孔构成的微孔阵列，该微孔具有三维形状，且微孔开口渐大，微孔侧壁至少一面以一定角度倾斜，该基底与液体的接触角大于80°。本发明利用微孔开口渐大技术，能够有利于微孔内气体排除和微液滴的留下，保证微液滴的生成效率，生成的微液滴体积小、稳定性高、与基底材料接触面积小。制造方法简单，成本低。使用方法简单多样，对外部设备和操作人员技术要求低，适应范围广泛。

技术领域

本发明涉及一种微流体领域，具体涉及一种生成微液滴阵列的芯片及其制造和使用方法，应用在分析测试等领域。

背景技术

微液滴阵列在生物分子学、化学分析和药物筛选等领域的应用十分广泛，高效的微液滴阵列对于高通量测试分析十分重要。

高效的微液滴阵列技术还存在不少技术难题，如微/纳升体积的液滴生成；大量批量阵列生成；简单、快速生成以及稳定性等。

目前，诸多微液滴生产方法：1、控制设备复杂，往往需要持续的外力，如泵压、真空负压等；2、微流控芯片往往需要多层的复合结构用于构成封闭的腔体；3、微液滴与基底材料接触面积大，体积不均匀，位置不精确等；4、使用方式较为复杂，时间长；5、芯片需要化学处理，增加了污染影响液滴特性的可能性。

Jackman等(R.J.Jackman,D.C.Duffy,E.Ostuni,N.D.Willmore andG.M.Whitesides,Anal.Chem.1998,70,2280.)在产生小液滴阵列的时候，采用涂刮的方式无法解决接触角大于80°以上的液体产生小液滴阵列的问题，微孔内的气体无法顺利排出，必须利用大量液体进行侧向浸沾的方式才能产生小液滴。这种方式造成了被填充液体的浪费和污染。

Yasuga等(WO2018/003856 A1)产生的小液滴依靠油相的剪切而生成，油相的性质影响了液滴的均匀性，其装置工作依赖于微孔之间的连接通道，限制了大面积液滴阵列的生成及其应用。

针对微液滴阵列生成中系统构成复杂、使用耗时长、微液滴可控制性差的不足，亟待需要一种微液滴阵列生快速、液滴稳定精确、使用简单的生成方法。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种微液滴阵列芯片及其制造和使用方法，通过改变微流控芯片(即微液滴阵列芯片)上微孔的形状，使其开口渐大，使得微流体更容易进入，微流体在与基底材料的接触作用下滞留在微孔内，即使在外力作用下，待填充液体流过微孔阵列，微孔内也会存留下微液体，再在表面张力更小的油相作用下，形成微液滴阵列。

为了达到上述目的，本发明提供了一种微液滴阵列芯片，该芯片包含：基底；该基底上设置有由若干微孔构成的微孔阵列，所述的微孔具有三维形状，且微孔开口渐大，微孔侧壁至少一面倾斜设置，所述的基底与液滴的接触角大于80°。

较佳地，所述微孔的三维形状为梯形体、棱锥形、半球体、半椭球体、水滴状中的任意一种或几种的组合。

较佳地，各微孔的体积相同或者不同。

较佳地，所述微孔阵列形状选择矩形、三角形、梯形或不规则形状。

较佳地，所述的基底材料与待填充的液体满足液体滑动角大于10°,液体接触角大于80°。优选采用PDMS基底材料，待填充的液体通常为水溶液。

本发明还提供了一种上述的微液滴阵列芯片的制备方法，采用仿生倒模方法或光刻倒模方法制备微液滴阵列芯片。

较佳地，该光刻倒模方法包含：

步骤1，光刻加工制备若干沟槽，形成具有沟槽阵列的模具；

步骤2，将基底材料的溶液倒入模具的沟槽中，并进行加温固化，形成基底层；