一种基于焦糖倒模制作微流控芯片的方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种基于焦糖倒模制作微流控芯片的方法及其应用，其方法具体包括如下步骤：首先制作母模；随后基于所述母模制作聚二甲基硅氧烷反转模；然后基于所述聚二甲基硅氧烷反转模制作焦糖模具；最后于所述焦糖模具上浇注聚二甲基硅氧烷，固化后，溶解焦糖模具，制得聚二甲基硅氧烷微流控芯片。该方法可以直接在基片或已有微流控结构层上集成聚二甲基硅氧烷微流控结构层，相对于传统微流控芯片制备工艺，避免了微流控结构层转移、键合等步骤，且操作简单，成本低，可用于基于聚二甲基硅氧烷薄膜的玻璃‑聚二甲基硅氧烷薄膜‑玻璃夹心式低通透性微流控芯片、多层聚二甲基硅氧烷微流控芯片的制作。

A method of making Caramel mold based on microfluidic chip and its application

The invention relates to a method and its application based on Caramel mold production of microfluidic chip, the method includes the following steps: first make the mold; then the mold making two polydimethylsiloxane mold based on reverse; then based on the two polydimethylsiloxane as reverse molded Caramel mold; in the last Caramel mold pouring two polydimethylsiloxane, after curing, dissolved Caramel mold, prepared two polydimethylsiloxane microfluidic chip. The method can be used directly on the substrate or the microfluidic structure layer integrated two polydimethylsiloxane microfluidic structure layer, compared with the traditional microfluidic chip fabrication process, avoiding the microfluidic structure layer transfer, bonding and other steps, and has the advantages of simple operation, low cost, can be used for the production of poly two methyl siloxane film glass based on the two polydimethylsiloxane thin film glass sandwich type low permeability, multilayer microfluidic chip two polydimethylsiloxane microfluidic chip.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微流控
，涉及一种基于焦糖倒模制作微流控芯片的方法及其应用。
技术介绍
近年来，微流控芯片作为一种新的技术平台，在生物和化学领域受到广泛关注，是当前发展最活跃的领域之一。制作微流控芯片的材料主要有硅片、玻璃、石英和高分子聚合物等。其中聚二甲基硅氧烷(polydimethyl siloxane，PDMS)以其加工成形方便、价格便宜、耐用且化学惰性、生物相容性好等优点，在微流控芯片的加工制作中得到广泛应用。但是传统的基于聚二甲基硅氧烷材料的微流控芯片制作工艺，通常是先通过母模浇注聚二甲基硅氧烷，制作具有微管道结构的聚二甲基硅氧烷结构层，并在聚二甲基硅氧烷结构层对应进样口和出样口处打孔，最后通过直接贴合或等离子体处理，将聚二甲基硅氧烷微结构层键合于玻片或另一片聚二甲基硅氧烷片上。这一工艺需要转移并键合聚二甲基硅氧烷结构层，导致其在制作集成聚二甲基硅氧烷薄膜微结构的微流控器件方面的应用受到很大局限，因为剥离转移聚二甲基硅氧烷薄膜结构层必须克服聚二甲基硅氧烷薄膜与模具之间存在的范德华力、氢键等粘附作用力，而聚二甲基硅氧烷薄膜本身厚度小、机械强度较低，剥离过程中极易出现撕裂、皱折、微结构损坏等情况，操作非常困难，产率较低。虽然可以在聚二甲基硅氧烷薄膜结构层剥离前通过等离子体处理，使其与另一片厚的聚二甲基硅氧烷结构块体不可逆键合，以叠加支撑层提高强度的方式实现聚二甲基硅氧烷薄膜结构层的高效剥离[M.A.Unger,H.-P.Chou,T.Thorsen,A.Scherer,and S.R.Quake.Monolithic Microfabricated Valves and Pum聚苯乙烯by Multilayer Soft Lithography.Science,2000,288:113-116.]。但是这种方法需要通过等离子体处理聚二甲基硅氧烷表面实现两层聚二甲基硅氧烷的键合，而等离子体处理的聚二甲基硅氧烷表面活性基团维持时间较短，因此此键合过程需要在几分钟内快速完成，否则易导致键合失败，这样对于需要多层结构精确对准、对准过程耗时较长的情况，该方法往往无能为力。另外，由于聚二甲基硅氧烷材料具有较大的通透性，普通的基于“聚二甲基硅氧烷-聚二甲基硅氧烷”或“聚二甲基硅氧烷-玻璃”等结构的微流控芯片中微管道或微腔体内的水分容易通过聚二甲基硅氧烷挥发散失，大大限制了其在细胞培养、蛋白质结晶、聚碳酸酯R反应等需要长期观测和高温条件的场合的应用；因此需要通过制作“玻璃-聚二甲基硅氧烷薄膜-玻璃”夹心式结构来抑制微流控芯片中微管道或微腔体内水分的挥发，但是传统的“玻璃-聚二甲基硅氧烷薄膜-玻璃”夹心式微流控芯片的制作方法具有很大局限性，它通常是在母模上浇注聚二甲基硅氧烷后，直接在聚二甲基硅氧烷上盖压一片玻璃基片，待聚二甲基硅氧烷结构层固化后，通过刀片钻撬的方式将“玻璃-聚二甲基硅氧烷”从母模上剥离，这种方式需要施加很大的作用力才能克服聚二甲基硅氧烷薄膜与模具之间的粘附力，往往极易破坏模具硅片或玻璃，成品率极低。因此，为了适应多层复杂微流控芯片系统以及低通透性微流控芯片系统的应用需求，迫切需要发展一种易于操作、快速简单、具有高可靠性和高产率的集成聚二甲基硅氧烷薄膜微结构层微流控器件的制作方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于：(1)提供的一种基于焦糖倒模制作微流控芯片的方法；(2)提供的一种基于焦糖倒模制作微流控芯片方法的应用。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：1、一种基于焦糖倒模制作微流控芯片的方法，包括如下步骤：首先制作母模；随后基于所述母模制作聚二甲基硅氧烷反转模；然后基于所述聚二甲基硅氧烷反转模制作焦糖模具；最后于所述焦糖模具上浇注聚二甲基硅氧烷，固化后，溶解焦糖模具，制得聚二甲基硅氧烷微流控芯片。进一步，具体包括如下步骤：(1)所述母模通过微加工工艺制作；(2)于步骤(1)中制得的母模上浇注聚二甲基硅氧烷，经固化、剥离制得聚二甲基硅氧烷反转模；所述二甲基硅氧烷反转模具有结构面；所述结构面上设置有进样口和出样口；(3)将步骤(2)中制得的聚二甲基硅氧烷反转模的结构面与设置有孔的基体对准，贴合密封，形成一个聚二甲基硅氧烷反转模-基体结构，其中结构面上的进样口和出样口与基体上的打孔处对应；(4)将步骤(3)中制得的聚二甲基硅氧烷反转模-基体结构置于真空容器中，进行脱气处理；(5)将焦糖溶液从基体上的打孔处注入经步骤(4)处理后的聚二甲基硅氧烷反转模-基体结构中；(6)将步骤(5)中的聚二甲基硅氧烷反转模-基体结构进行加热除水处理至焦糖固化；(7)剥离步骤(6)中聚二甲基硅氧烷反转模-基体结构中的聚二甲基硅氧烷反转模，制得焦糖模具；(8)于步骤(7)中的焦糖模具上浇注聚二甲基硅氧烷，经聚二甲基硅氧烷固化后，溶解焦糖模具，制得聚二甲基硅氧烷微流控芯片。进一步，步骤(1)中，所述微加工工艺为硅片通过微电子光刻工艺结合等离子体深刻蚀工艺、光刻胶通过微电子光刻工艺在硅片上图形化中的一种。进一步，步骤(3)中，所述基体为基片、微流控结构层中的一种。进一步，所述基片、微流控结构层为玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷中的一种。进一步，步骤(4)中，所述真空容器中绝对压强为5～25kPa；所述脱气处理，处理时间为0.5～24h。进一步，步骤(6)中，所述加热除水处理为经热板或烘箱处理。进一步，步骤(8)中，所述聚二甲基硅氧烷固化为在25℃下静置24～48h或先在25℃下静置8～12h至聚二甲基硅氧烷半固化，再在60℃～120℃下静置1～2h至聚二甲基硅氧烷固化。进一步，步骤(8)中，所述溶解焦糖模具通过50～100℃热水辅助超声实现。2、将上述基于焦糖倒模制作微流控芯片的方法用于制作玻璃-聚二甲基硅氧烷薄膜-玻璃夹心式微流控芯片、多层微流控芯片中任一种芯片的应用。本专利技术的有益效果在于：本专利技术公开了一种基于焦糖倒模制作微流控芯片的方法及其在制作玻璃-聚二甲基硅氧烷薄膜-玻璃夹心式微流控芯片、多层微流控芯片中任一种芯片的应用。制备的芯片中聚二甲基硅氧烷薄膜的厚度范围为10μm～300μm。该方法易于操作，快速简单且成本低，同时，与传统微流控芯片制备工艺相比，避免了微流控结构转移、键合等步骤，提高了集成聚二甲基硅氧烷薄膜微结构层微流控器件的可靠性和产率。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为本专利技术实施例1实施过程中聚二甲基硅氧烷反转模与玻璃基片贴合组装示意图。图2为本专利技术实施例1实施过程中焦糖溶液灌注填充“聚二甲基硅氧烷反转模-玻璃”组合体微结构示意图。图3为本专利技术实施例1实施过程中聚二甲基硅氧烷浇注于焦糖模具上并加压盖玻片示意图。图4为本专利技术实施例1溶解焦糖模具结构后形成的“聚二甲基硅氧烷反转模-玻璃”夹心式低通透性微流控芯片结构示意图。图5为本专利技术实施例2实施过程中第一层聚二甲基硅氧烷反转模与玻璃基片贴合组装示意图。图6为本专利技术实施例2实施过程中聚二甲基硅氧烷浇注于第一层微结构焦糖模具上并加压胶片示意图。图7为本专利技术实施例2实施过程中溶解焦糖模具结构后形成的第一层微管道结构示意图。图8为本专利技术实施例2实施过程中第二层聚二甲基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于焦糖倒模制作微流控芯片的方法，其特征在于：首先制作母模；随后基于所述母模制作聚二甲基硅氧烷反转模；然后基于所述聚二甲基硅氧烷反转模制作焦糖模具；最后于所述焦糖模具上浇注聚二甲基硅氧烷，固化后，溶解焦糖模具，制得聚二甲基硅氧烷微流控芯片。

【技术特征摘要】
1.一种基于焦糖倒模制作微流控芯片的方法，其特征在于：首先制作母模；随后基于所述母模制作聚二甲基硅氧烷反转模；然后基于所述聚二甲基硅氧烷反转模制作焦糖模具；最后于所述焦糖模具上浇注聚二甲基硅氧烷，固化后，溶解焦糖模具，制得聚二甲基硅氧烷微流控芯片。2.如权利要求1所述的一种基于焦糖倒模制作微流控芯片的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)所述母模通过微加工工艺制作；(2)于步骤(1)中制得的母模上浇注聚二甲基硅氧烷，经固化、剥离制得聚二甲基硅氧烷反转模；所述二甲基硅氧烷反转模具有结构面；所述结构面上设置有进样口和出样口；(3)将步骤(2)中制得的聚二甲基硅氧烷反转模的结构面与设置有孔的基体对准，贴合密封，形成一个聚二甲基硅氧烷反转模-基体结构，其中结构面上的进样口和出样口与基体上的打孔处对应；(4)将步骤(3)中制得的聚二甲基硅氧烷反转模-基体结构置于真空容器中，进行脱气处理；(5)将焦糖溶液从基体上的打孔处注入经步骤(4)处理后的聚二甲基硅氧烷反转模-基体结构中；(6)将步骤(5)中的聚二甲基硅氧烷反转模-基体结构进行加热除水处理至焦糖固化；(7)剥离步骤(6)中聚二甲基硅氧烷反转模-基体结构中的聚二甲基硅氧烷反转模，制得焦糖模具；(8)于步骤(7)中的焦糖模具上浇注聚二甲基硅氧烷，经聚二甲基硅氧烷固化后，溶解焦糖模具，制得聚二甲基硅氧烷微流控芯片。3.如权利要求2所述的一种基于焦糖倒模制作微流控芯片的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，周玲，庄贵生，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50