一种通道内壁涂覆Parylene的微流控芯片制作方法技术

本发明专利技术提供一种通道内壁涂覆Parylene的微流控芯片制作方法，通过微流控芯片通道层的模具制备、表面处理、通道层制作、通道表面涂覆Parylene、与无图案封接材料紧密封接。本发明专利技术解决了芯片涂覆Parylene后无法封接的问题。因芯片封接前进行Parylene涂覆，因此通道内壁涂覆Parylene膜不再依靠分子扩散，能够适用于具有复杂通道网络的微流控芯片，膜厚度均一且可控，具有涂覆时间短，材料耗费少的特点。可用于微流控芯片中防止溶剂蒸发，分子吸附和溶胀。是一种先涂覆Parylene后进行芯片封接的微流控芯片制作方法，实现对复杂网络通道内壁进行均匀的Parylene，具有简单，快速且经济的特点。

Fabrication method of microfluidic chip coated with Parylene inside the channel

The invention provides a microfluidic chip fabrication method with a channel inner wall coated with Parylene, which is tightly sealed with a patternless sealing material through mold preparation, surface treatment, channel layer fabrication, channel surface coated with Parylene. The invention solves the problem that the chip can not be sealed after coating Parylene. Because of the Parylene coating before the chip is sealed, the Parylene coating on the inner wall of the channel is no longer dependent on molecular diffusion. It can be applied to microfluidic chips with complex channel networks. The thickness of the film is uniform and controllable. It has the characteristics of short coating time and low material consumption. It can be used to prevent solvent evaporation, molecular absorption and swelling in microfluidic chips. Parylene is a kind of microfluidic chip fabrication method which is coated with Parylene and then sealed with chip. It realizes uniform Parylene on the inner wall of complex network channel. It is simple, fast and economical.

【技术实现步骤摘要】
一种通道内壁涂覆Parylene的微流控芯片制作方法
本专利技术属于微流控芯片加工领域，涉及一种通道内壁涂覆Parylene的微流控芯片制作方法。
技术介绍
微流控芯片一般采用微机电系统(MEMS)加工技术制作，可以将执行不同功能的单元集成到一起，从而在一张芯片上实现样品制备、反应、分离、检测等一整套的常规化学和生物实验室的功能。微流控芯片具有低样品消耗、高通量、大规模集成、快速传质和高反应效率等特点，使其在研究和应用过程中呈现出很多常规宏观系统无法比拟的独特优势。目前，微流控芯片已经应用于多个领域，如生物医学研究，疾病诊断，食品安全，化学分析，药物筛选等。聚二甲基硅氧烷(PDMS)因具有易加工，良好的生物相容性，化学惰性，透明和便宜的特点成为微流控芯片制作最常用的材料。PDMS预聚物是一种粘弹性的流体，加热时可快速凝固成固体。凝固后的PDMS是一种多孔性物质，其多孔性给PDMS带来了一些缺点：1.溶剂易蒸发，特别是在加热的情况下，例如在芯片上进行聚合酶链式反应(PCR)；2.吸附小分子物质，特别是疏水性的小分子物质如尼罗红，罗丹明B等；3.吸收有机物质导致PDMS溶胀，通道变形，引起PDMS溶胀的溶液典型的有甲苯、正庚烷、十六烷，硅油等。有文献报道，PDMS表面涂覆聚对二甲苯(Parylene)可有效减少溶剂蒸发，改善小分子物质吸附，阻止PDMS溶胀，还可以降低PDMS对蛋白质和核酸等生物大分子的吸附。通过化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition,CVD)形成的Parylene涂层无孔且透明，对无机和有机介质，强酸，腐蚀性溶液，气体和水蒸气具有良好的阻隔性能。并且具有极好的生物相容性，FDA批准可用于人体植入设备。Parylene涂层具有如此多的优点，但目前却并未被广泛使用，主要原因在于通道内壁含有Parylene涂层芯片的制作方法。目前已报道的制作方法是芯片与基底封接完成后进行Parylene涂覆。涂覆时，气化的对二甲苯单体由进样孔和出样孔扩散进入通道中，其扩散距离与通道尺寸和涂覆时间有关，通常情况下对二甲苯单体从进样孔或出样孔扩散进入通道的距离不超过10mm，且Parylene涂层的厚度不均一，其涂层厚度从进出样口处沿扩散方向逐渐变薄至0。微流控芯片因需执行多种功能常常具有复杂且长的通道网络，因此该方法并不适用于大多数的微流控芯片。并且对二甲苯单体的扩散速度非常慢，其通道内壁涂覆的Parylene厚度与芯片外表面相差100倍，导致涂覆时间成倍的延长和涂覆材料的浪费。之所以先进行芯片封接而后进行Parylene涂覆是因为涂覆Parylene的芯片不能再与其他材料实现紧密的封接。基于以上问题，研究新的内壁涂覆Parylene的微流控芯片制作方法是实现Parylene涂层芯片的广泛使用和市场化的唯一途径。
技术实现思路
为解决现有方法无法进行复杂通道网络涂覆的问题，并且缩短涂覆时间，减少材料浪费，本专利技术采用新的芯片封接材料突破了涂覆Parylene的芯片无法封接的局限，提供一种通道内壁涂覆Parylene的微流控芯片制作方法，是一种先涂覆Parylene后进行芯片封接的微流控芯片制作方法，实现对复杂网络通道内壁进行均匀的Parylene，具有简单，快速且经济的特点。本专利技术中提供的通道内壁涂覆Parylene的微流控芯片制作方法，通过以下步骤实现：(1)微流控芯片通道层的模具制备；(2)模具表面处理；(3)微流控芯片通道层制作；(4)微流控芯片通道表面涂覆Parylene；(5)微流控芯片通道层与无图案封接材料紧密封接。步骤(1)中所述微流控芯片通道层的模具制备方法并没有特殊限制，本领域技术人员公知的模具基片的制备方法即可。可以是利用软光刻工艺在硅片等基材上制作的微流控芯片光刻胶结构模具，或利用刻蚀工艺或雕刻工艺在硅，玻璃，高分子聚合物等基材上刻出微流控芯片结构的模具，或通过电铸工艺将光刻胶结构转移的金属结构模具，或通过3D打印技术制作的金属，玻璃或高分子聚合物的微流控芯片结构模具。本专利技术中优选软光刻技术在硅片上制作的光刻胶模具。制作过程简述如下：首先用软件绘制微流控通道网络结构，将设计的图形进行掩膜版加工，制成与设计图形尺寸一致的菲林版或铬版。在干净的硅片上旋涂一定厚度的SU-8光胶。利用菲林掩膜版或铬版进行选择性紫外光刻，将掩膜版上的图形复刻到光胶上。然后显影洗去未曝光的光胶，最后硬烘坚模，得到刻有该图形的模具。步骤(2)中所述模具表面处理的目的是为了降低模具与芯片制作材料间的粘合力，便于芯片脱模，特别是对于具有复杂结构的微流控芯片，该步处理可以保证芯片中微小结构的完整性。处理方式无特殊限制，只要能够有利于脱模均可。处理方法可以是三甲基氯硅烷等硅烷化试剂浸泡，或NovecTM系列电子涂层剂旋涂，或是涂覆Parylene涂层。本专利技术中优选涂覆ParyleneC(氯代聚对二甲苯)涂层，采用化学气相沉积的方式涂覆，涂层厚度的选择范围为50nm-1μm。按照仪器厂商推荐的参数条件进行涂覆。或者选择，涂膜前，模具先用A-147(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷,美国特殊涂料公司)处理，增加ParyleneC涂层与模具的粘附性。步骤(3)中所述微流控芯片通道层制作方法没有特殊限制，本领域技术人员公知的微流控芯片的制做方法均可。可以是利用热塑性聚合物材料如聚甲基丙烯酰甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PS)、聚苯乙烯(PC)等通过热压法或注塑法制作，可以是固化性聚合物如PDMS、环氧树脂，聚氨酯等或挥发性聚合物聚丙烯酸、橡胶等通过模铸法制作，可以是通过刻蚀工艺、雕刻工艺或3D打印等无模具技术利用硅，玻璃或PMMA等高分子聚合物制作出微流控芯片通道层。本专利技术中优选利用PDMS通过模铸法制作。将PDMS与固化剂混合均匀后，倾倒在模具上，加热使其凝固。将凝固的PDMS从模具上剥离，用打孔器打孔。步骤(4)中所述微流控芯片通道表面涂覆Parylene是采用化学气相沉积的方式，在通道表面涂上均匀的一层Parylene薄膜，薄膜厚度根据用途和Parylene的类型而定。本专利技术中优选涂覆ParyleneC涂层，厚度选择范围50nm-10μm。步骤(5)中所述微流控芯片通道层与无图案封接材料紧密封接方法如下：a：涂覆Parylene的微流控芯片通道面用等离子体处理；b：封接材料与微流控芯片通道面贴合；c：热板加热；步骤5的封接与制作芯片通道层的材料无关。进一步的，步骤(5)中所述无图案封接材料为透明高聚物胶带，可以是能够用于实时定量PCR(RT-PCR)的透明封板膜中的一种，RT-PCR封板膜选自ExcelScientific公司的ThermalSealRTTM系列，ThermoFiherScientific公司的NuncTM系列封板膜中的232702，235307，ABsoluteqPCR封板膜，光学粘膜，Bio-red公司的microsealB光学粘膜，Axygen公司的lateMax，HSF-UCP-L，UC-500中的一种，可以是聚烯烃丙烯酸酯胶带，聚乙烯硅胶带，聚酯丙烯酸胶带，聚丙烯胶带，聚乙烯胶带，聚氯乙烯胶带等普通透明胶带中的一种，但不限于上述材料。透明高聚物胶带的粘性面呈疏水性。本专利技术优选能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通道内壁涂覆Parylene的微流控芯片制作方法，其特征在于，通过以下步骤实现：(1)微流控芯片通道层的模具制备；(2)模具表面处理；(3)微流控芯片通道层制作；(4)微流控芯片通道表面涂覆Parylene；(5)微流控芯片通道层与无图案封接材料紧密封接。

【技术特征摘要】
1.一种通道内壁涂覆Parylene的微流控芯片制作方法，其特征在于，通过以下步骤实现：(1)微流控芯片通道层的模具制备；(2)模具表面处理；(3)微流控芯片通道层制作；(4)微流控芯片通道表面涂覆Parylene；(5)微流控芯片通道层与无图案封接材料紧密封接。2.根据权利要求1所述的一种通道内壁涂覆Parylene的微流控芯片制作方法，其特征在于，步骤(1)中所述微流控芯片通道层的模具制备方法，是利用软光刻工艺在基材上制作的微流控芯片光刻胶结构模具，或利用刻蚀工艺或雕刻工艺在硅，玻璃，高分子聚合物的基材上刻出微流控芯片结构的模具，或通过电铸工艺将光刻胶结构转移的金属结构模具，或通过3D打印技术制作的金属，玻璃或高分子聚合物的微流控芯片结构模具。3.根据权利要求1所述的一种通道内壁涂覆Parylene的微流控芯片制作方法，其特征在于，步骤(2)中所述模具表面处理方法选用三甲基氯硅烷等硅烷化试剂浸泡，或NovecTM系列电子涂层剂旋涂，或是涂覆Parylene涂层。4.根据权利要求3所述的一种通道内壁涂覆Parylene的微流控芯片制作方法，其特征在于，步骤(2)中所述模具表面处理方法选用涂覆ParyleneC涂层，采用化学气相沉积的方式涂覆，涂层厚度的选择范围为50nm-1μm，或者，涂膜前，模具先用A-147处理，增加ParyleneC涂层与模具的粘附性。5.根据权利要求1所述的一种通道内壁涂覆Parylene的微流控芯片制作方法，其特征在于，步骤(3)中所述微流控芯片通道层制作方法是利用热塑性聚合物材料如聚甲基丙烯酰甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯通过热压法或注塑法制作；或是利用固化性聚合物如聚二甲基硅氧烷、环氧树脂，聚氨酯或挥发性聚合物聚丙烯酸、橡胶通过模铸法制作；或是通过刻蚀工艺、雕刻工艺或3D打印无模具技术利用硅，玻璃或聚甲基丙烯酰甲酯高分子聚合物制作出微流控芯片通道层。6.根据权利要求1所述的一种通道内壁涂覆Parylene的微流控芯片制作方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟颖，吴文帅，金伟，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33