一种基于拉锥石英毛细管的微反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于拉锥石英毛细管的微反应器，它包括拉锥石英毛细管、平头石英毛细管和聚二甲基硅氧烷接口芯片，聚二甲基硅氧烷接口芯片的内部设有“Ｔ”型或“十”字型的通道，拉锥石英毛细管贯穿第一支通道且该拉锥石英毛细管的尖端位于第二支通道内，该拉锥石英毛细管的尖端与第二支通道的入口之间存在间隙，第二支通道内置有平头石英毛细管，拉锥石英毛细管的尖端正对第二支通道内的平头石英毛细管的管口。本发明专利技术可实现快速反应，且因石英毛细管和聚二甲基硅氧烷芯片具有良好的透光性能，可在显微镜下观察混合过程、液滴形成过程以及通过荧光等光度变化反映的反应过程；本发明专利技术加工工艺简单，用途广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基于微流控芯片的微反应器，特别是涉及具有均相物质快速混合功能和产生非均相物质液滴功能的微反应器。
技术介绍
微反应技术是一种将微结构的内在优势应用到生物和化学反应过程的技术，体现 这种技术的设备或器件称为微反应器，微反应器是一种反应界面尺度在微米量级的微型生 化反应系统。它的基本特征是线性尺寸小、物理量梯度高、比表面积大、反应速度快、副产物 少、样品消耗量少、均相物质层流效应显著等。非常适用于研究样品量少、并且价格昂贵的 生化反应(酶反应，DNA杂交等)和有机合成反应的合成路线选择等。 对于均相反应通常需要加工具有混合功能的微反应器。例如，在通道内加工微结 构破坏微通道内的层流效应，促进反应物之间的混合；或是将微反应器与电场、磁场和声场 集成，通过外力破坏微通道内的层流效应，促进反应物之间的混合。前者称为被动型微混合 器，后者成为主动型微混合器。通常加工微反应器需要复杂的微通道构型设计、繁琐的加工 过程和昂贵的加工设备。 液滴微反应器具有反应体积小、反应速度快和可实时观测反应变化的功能，在生 化反应和有机合成路线选择方面有广泛应用，一般分为油包水和水包油型两种。通常加工 液滴微反应器需要设计特殊结构的通道交叉口 ，以便形成液滴，例如将通道在交叉口处变 细后再变粗是一种常用设计。此外，通道表面的亲水性能直接影响液滴的形成，液滴微反应 器通常需要繁琐的表面改性过程。 通常微混合器与产生液滴的微反应器采用完全不同的设计，被视为两类反应器， 而目前未见同时具有混合功能和液滴形成功能的微反应器的报道。 因此，研究一种既能实现高效快速混合，又能形成液滴的微反应器，对于生命科 学、药物筛选和有机合成等领域研究的发展都具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种既能实现均相液体高效快速混合、又能形成液滴的基于拉锥石英毛细管的微反应器。该微反应器无需光刻技术和高精度的机械加工设备，克服了目前微混合器、微反应器加工设备昂贵、加工过程复杂和加工费用高昂的问题。 为实现以上专利技术目的，本专利技术所采取的技术方案是该基于拉锥毛细管的微反应器由拉锥石英毛细管、平头石英毛细管和聚二甲基硅氧烷接口芯片组成，所述聚二甲基硅氧烷接口芯片的内部设有T型或十字型的通道，拉锥石英毛细管贯穿第一支通道且该拉锥石英毛细管的尖端位于第二支通道内，该拉锥石英毛细管的尖端与所述第二支通道的入口之间存在间隙，所述平头石英毛细管置于第二支通道内，拉锥石英毛细管的尖端正对第二支通道内的平头石英毛细管的管口 。 进一步地，本专利技术在所述通道的第三支通道内置有平头石英毛细管。 进一步地，本专利技术所述拉锥石英毛细管的尖端置于第二支通道内的平头石英毛细管中，且拉锥石英毛细管与该平头石英毛细管的管口之间存在间隙。 本专利技术提供的基于拉锥石英毛细管的微反应器可采用热拉伸法制作具有尖端的拉锥石英毛细管，通过拉锥石英毛细管，平头石英毛细管与非光刻法制作的聚二甲基硅氧 烷接口芯片配合使用，调整三者之间的相对位置，并且利用石英毛细管和聚二甲基硅氧烷 的固有表面亲疏水性质，可分别实现均相物质的快速混合，形成水包油和油包水型液滴，从 而实现快速反应。 本专利技术所用的石英毛细管外径可在300至500微米之间，石英毛细管内径在25至 250微米之间。拉锥毛细管通过高温丁烷火焰热拉伸法制得，尖端外径在25至150微米之 间。本专利技术聚二甲基硅氧烷接口芯片的各支通道长度在0. 5至15厘米之间，内径在300至 500微米之间。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果是采用热拉伸法制作的拉锥石英毛细管，以 石英毛细管为模版制作聚二甲基硅氧烷接口芯片，避免了昂贵光刻设备的使用，可在普通 实验室条件下进行制备；本专利技术同时具有均相混合与非均相液滴形成功能，由于利用反应 器材料的固有的表面亲疏水性质，无需对其表面进行繁琐的改性过程；由于石英毛细管和聚二甲基硅氧烷接口芯片具有良好的透光性能，可以在显微镜下实时观察混合过程、液滴 形成过程以及通过监测荧光等光度变化测定反应进行的过程。附图说明 图1是本专利技术均相混合微反应器示意图； 图2是本专利技术油包水型液滴反应器示意图； 图3是本专利技术水包油型液滴反应器示意图； 图4是本专利技术十字型接口芯片油包水型液滴反应器示意图； 图中1- T型聚二甲基硅氧烷接口芯片，2-拉锥石英毛细管，3-拉锥石英毛细 管的尖端与第二支通道的入口之间存在的间隙，4-平头石英毛细管，5-第一支通道，6-第 二支通道，7-第三支通道，8-水相液滴，9-油相液滴，10-十字型聚二甲基硅氧烷接口芯 片，11-第四支通道，12_三种物质参与反应的水相液滴。具体实施例方式实施例1-均相混合微反应器 将两根长度为5厘米、外径为365微米且去除了保护层(厚度约20微米)的石英 毛细管在厚度为1毫米的聚二甲基硅氧烷基片上摆置成T型，然后浇铸上一层厚度为1. 5 毫米的聚二甲基硅氧烷，待聚二甲基硅氧烷固化后取出毛细管，去除T型交叉口处留下的 聚二甲基硅氧烷薄膜，从而在聚二甲基硅氧烷基片内部形成T型通道得到T型聚二甲 基硅氧烷接口芯片1。如图1所示，该T型通道的第一支通道5和第二支通道6的中心轴 线相同，T型通道的第三支通道7与第一支通道5和第二支通道6相垂直，并且各支通道 之间相互连通。将此T型聚二甲基硅氧烷接口芯片1切割成长3厘米、宽2厘米，使第一 支通道5和第二支通道6的长度为1. 5厘米、第三支通道7的长度为1厘米。 将一根外径为365微米、内径为50微米、拉锥尖端外径为50微米的拉锥石英毛细管2插入第一支通道5内，使拉锥石英毛细管2贯穿第一支通道5且该拉锥石英毛细管2 的尖端继续插入到第二支通道6内，但拉锥石英毛细管2的尖端需与第二支通道6的入口 之间存在间隙3，从而确保液体能够按图l所示的箭头指示方向流动。另外，在第二支通道 6内插入一外径为365微米、内径50为微米的平头石英毛细管4，该平头石英毛细管4插入 到第二支通道6内的长度为1厘米。拉锥石英毛细管2的尖端正对第二支通道6内的平头 石英毛细管4的管口。由此得到本专利技术的均相混合微反应器。 在第三支通道7内插入一外径为365微米、内径为50微米的平头石英毛细管4，该 平头石英毛细管4插入第三支通道7内的长度为0. 5厘米。 采用微量注射泵将溶液引入微反应器，拉锥石英毛细管2用于引入2%亮蓝水溶 液，第二支通道6内的平头石英毛细管4用于引入蒸馏水，采用CCD观察混合效果。亮蓝溶 液与蒸馏水迎头相遇后，在各支通道的交叉处迅速混合完全，并经由拉锥石英毛细管2的 尖端与第二支通道6的入口之间的间隙3流向第三支通道7内的平头石英毛细管4，从而最 终流出微反应器。当然，也可以不在第三支通道7内插入平头石英毛细管4，而使混合后的 溶液直接由第三支通道7流出微反应器。由于T型聚二甲基硅氧烷接口芯片1的各支通 道的内径比置于其中的各石英毛细管的外径小约20微米，且聚二甲基硅氧烷具有良好弹 性，当石英毛细管插入该接口芯片的支通道时不会产生溶液泄漏。 实施例2-非均相油包水型液滴微反应器 本实施例中使用的T型聚二甲基硅氧烷接口芯片1与实施例1中的相同。 如图2所示，将一根外径为365微米、内径50为微米、拉锥尖端的外径为为50微 米的拉锥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于拉锥毛细管的微反应器，其特征是：该微反应器包括拉锥石英毛细管、平头石英毛细管和聚二甲基硅氧烷接口芯片，所述聚二甲基硅氧烷接口芯片的内部设有“Ｔ”型或“十”字型的通道，拉锥石英毛细管贯穿第一支通道且该拉锥石英毛细管的尖端位于第二支通道内，该拉锥石英毛细管的尖端与所述第二支通道的入口之间存在间隙，第二支通道内置有所述平头石英毛细管，拉锥石英毛细管的尖端正对第二支通道内的平头石英毛细管的管口。

【技术特征摘要】
一种基于拉锥毛细管的微反应器，其特征是该微反应器包括拉锥石英毛细管、平头石英毛细管和聚二甲基硅氧烷接口芯片，所述聚二甲基硅氧烷接口芯片的内部设有“T”型或“十”字型的通道，拉锥石英毛细管贯穿第一支通道且该拉锥石英毛细管的尖端位于第二支通道内，该拉锥石英毛细管的尖端与所述第二支通道的入口之间存在间隙，第二支通道内置有所述平头石英毛细管，拉锥...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，穆金霞，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]