[发明专利]一种三维多孔石墨烯薄膜的制备方法及其微流控芯片

说明书

本发明涉及微流控芯片技术领域，具体公开了一种三维多孔石墨烯薄膜的制备方法及其微流控芯片，将碳掺杂二氧化钛纳米纤维分散于纯乙醇中并进行超声处理后，与光敏丙烯酸酯基质、光引发剂一起添加到超声处理后的氧化石墨烯水溶胶中，并再次进行超声处理后，采用投影微立体光刻技术制造出所需的固态三维结构的预备体，氧化石墨烯被囚禁于丙烯酸聚合物的刚性长链中；本发明采用投影微立体光刻技术制造三维多孔石墨烯薄膜，能够大范围组装二维石墨烯纳米片，在使其形成三维结构的同时保留其原有的物理化学性质，具有较大的比表面积、三维导电路径和多孔结构，能为免疫蛋白的固定提供更多的活性位点，利于生物粒子捕捉固定，可显著检测肿瘤生物标志物。

技术领域

本发明涉及微流控芯片技术领域，尤其涉及一种三维多孔石墨烯薄膜的制备方法及其微流控芯片。

背景技术

微流控芯片(Microfluidic Chip)是指一项在几微米到几百微米尺度下的流道里对微小剂量的流体(10^-9-10^-18L)进行各种操纵实验的卓越技术。

电化学检测是一种常用的分析检测方法，其原理是采用电极作为传感器，将溶液中待测组分的化学信号直接转变为电信号。

将电化学检测的电极集成在微流控芯片上，就可以得到电化学微流控检测芯片。在生物分析领域中，人们用芯片对肿瘤细胞相关的蛋白标记物进行捕获，其检测所需的进样量少且检测限低，在肿瘤早期诊断中凸显出良好的应用价值。

三维多孔石墨烯具有大比表面积、优越的电活性、高机械强度和良好导电性的特点，易于利用抗体和其他生物受体进行交互作用，是近年来石墨烯功能化的研究热点，将之作为电化学微流控检测芯片的电极，可显著提高微流控芯片测试灵敏度。

公开号为CN106513066B的中国专利，公开了一种三维多孔石墨烯微流控芯片及其石墨烯附着方法，该芯片包括上层的流道结构层和下层的电极结构层，流道结构层上设有入口、出口、第一电极孔、第二电极孔、第三电极孔、第四电极孔、标尺和流道，电极结构层中心设有平面电极，平面电极上设有三维多孔石墨烯层。三维多孔石墨烯层通过电化学还原方法附着于平面电极表面。其芯片设计和石墨烯制造工序均显得有些复杂，且采用电化学还原方法制造三维多孔石墨烯层难以构建可控的三维结构，三维结构过于单一和简单。

发明内容

针对上述存在的三维多孔石墨烯层难以构建可控的三维结构，三维结构过于单一和简单的技术问题，本发明提供了一种三维多孔石墨烯薄膜的制备方法及其微流控芯片，能够大范围组装二维石墨烯纳米片，在使其形成三维结构的同时保留其原有的物理化学性质，具有较大的比表面积、三维导电路径和多孔结构。

为了解决上述技术问题，本发明提供的具体方案如下：

一种三维多孔石墨烯薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、将氧化石墨烯粉末放入去离子水中，得到氧化石墨烯水溶胶；

S2、将氧化石墨烯水溶胶进行超声处理；

将碳掺杂二氧化钛纳米纤维分散于纯乙醇中并进行超声处理后，与光敏丙烯酸酯基质、光引发剂一起添加到超声处理后的氧化石墨烯水溶胶中，并再次进行超声处理，得到石墨烯复合材料；

S3、将石墨烯复合材料作为基材，采用投影微立体光刻技术制造出所需的固态三维结构的预备体，氧化石墨烯被囚禁于丙烯酸聚合物的刚性长链中；

S4、将固态三维结构的预备体放置在烧结炉中进行烧结，得到纯净且轻量的石墨烯气凝胶；

S5、对石墨烯气凝胶进行银浆导电化处理，得到三维多孔石墨烯薄膜。

可选的，所述步骤S4中具体包括以下过程：