本发明专利技术公开了一种聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的表面修饰方法、涂层芯片及芯片的应用，方法为：将微流控芯片用NaOH溶液进行预处理；将超支化聚酰胺酯和催化剂配成涂层溶液；将涂层溶液压入微流控芯片的微通道中，保持5-30min，吹出剩余的涂层溶液；将涂覆后的微流控芯片加热至60-100℃、冲洗，得聚甲基丙烯酸甲酯微流控涂层芯片。本发明专利技术用亲水性超支化聚酰胺酯对芯片进行表面修饰，其操作简单、方法便捷、所用仪器价格合理、成本低，更重要的是可使芯片通道内壁保持永久性的亲水性，有效提高了聚合物涂层的稳定性，延长了涂层芯片的使用寿命，提高了芯片的分析性能，对微流控芯片技术和生物分析技术的发展均具有重要的意义。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的表面修饰技术，具体涉及一种采用超支化聚合物对聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片进行表面修饰的方法及使用该修饰方法得到的聚甲基丙烯酸甲酯微流控涂层芯片及其应用。
技术介绍
微流控芯片技术是指采用微细加工技术，在一块几平方厘米的芯片上制作出微通道网络结构和其他功能单元，并将进样、预处理、生物与化学反应、分离和检测等基本操作集成在芯片上进行的一门新技术。它充分体现了21世纪分析设备微型化、集成化和便携化的发展趋势，并已成为生物、化学等诸多学科的研究热点和发展前沿。制作微流控芯片的材料有硅片、玻璃和聚合物等。硅材料易碎、价格昂贵，透光及绝缘性能不够好、且表面化学行为较复杂；玻璃芯片的制作过程冗长缓慢，难以得到宽深比大的通道，且芯片封接复杂、费时；以聚甲基丙烯酸甲酯为代表的聚合物微流控芯片因其易于加工，可廉价批量生产，并且具有良好的透光性和介电性等优点，越来越受到关注。但是，聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片也存在一些缺陷：和其他聚合物材料一样，它的表面疏水性很强，多数蛋白质等生物大分子因为疏水相互作用等原因强烈吸附于其微通道表面，导致分析结果失真，分离效能变差，吸附严重时甚至导致分离失败；其次，疏水的表面使得在微米级通道中难以充入水溶液，并且表面非常容易产生气泡，使得流路断开。因此，有必要对聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片表面进行修饰，改善其亲水性，降低对分析物的吸附，提高其分析性能。目前对于聚合物微流控芯片的表面修饰技术主要有动态涂层法和静态诱导接枝改性，前者每次进样都需要在缓冲液中加入欲涂布物质，操作麻烦，涂布物质还可能影响样品或缓冲液的性质；后者虽然能永久地改变芯片的表面性质，但是反应条件苛刻，需要无水、无氧，等离子体或紫外光源照射等，操作的步骤复杂，成本很高，使其广泛应用受到限制。因此有必要寻求一种新的，简捷的，有效的表面改性手段，以抑制分析物在芯片内壁的吸附，满足日益增长的微流控芯片分析生物分子的需求。
技术实现思路
本专利技术针对现有聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片存在的缺陷，提供了一种利用亲水性超支化聚酰胺酯对聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的表面修饰方法，以弥补目前表面修饰技术操作繁琐或改性效果不佳等不足，本方法对芯片表面进行永久的改性，有效地提高了芯片表面的亲水性，抑制了对分析物的吸附，提高了分析效果。本专利技术还提供了通过表面修饰的聚甲基丙烯酸甲酯微流控涂层芯片，本涂层芯片采用超支化聚合物进行表面改性，在芯片表面涂覆上一层致密、连续的亲水性涂层，提高了涂层芯片表面的亲水性，有效弥补了聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片表面疏水性强的缺陷。本专利技术还提供了新生成的聚甲基丙烯酸甲酯微流控涂层芯片的应用。-->基于上述问题，本专利技术首次提出利用亲水性的超支化聚酰胺酯对聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片表面进行改性，利用亲水性的超支化聚酰胺酯末端大量的端羟基，在催化剂作用下与聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片微通道表面上的酯基和残存的羧基分别发生酯交换反应和酯化反应，以化学键合的的方式将超支化聚酰胺酯涂覆在芯片微通道的内壁，形成一层致密、稳定的亲水性涂层，制得一种聚甲基丙烯酸甲酯微流控涂层芯片。超支化聚合物跟传统聚合物相比具有一些独特的性质如：类似球状的结构，分子链无链缠绕，溶解度高，粘度低，含有大量的活性末端基团等特点，是一种极具潜力的涂层材料，以其作为涂层涂覆在聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片表面，可以克服芯片本身存在的缺陷，其具体方案如下：一种聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的表面修饰方法，其特征是包括以下步骤：（1） 将聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的预处理：将聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片用NaOH溶液在惰性气体压力下冲洗，然后依次用去离子水和二甲基乙酰胺冲洗、惰性气体吹干，备用；（2） 聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的表面修饰：a. 将超支化聚酰胺酯和催化剂用二甲基乙酰胺配成涂层溶液；b. 将涂层溶液用惰性气体压入微流控芯片的微通道中，保持5-30min，将剩余的涂层溶液用惰性气体缓慢吹出；c. 将涂覆后的微流控芯片加热至60-100℃，使超支化聚酰胺酯与微流控芯片的微通道充分键合，然后依次用甲醇和去离子水冲洗干净，得聚甲基丙烯酸甲酯微流控涂层芯片。本专利技术所用的超支化聚合物是一种亲水性的超支化聚酰胺酯，具体为第二代超支化聚酰胺酯，第三代超支化聚酰胺酯或第四代超支化聚酰胺酯。本专利技术所用的第二、三、四代超支化聚酰胺酯均为现有技术，其得到方法在本课题组以前申请的专利（申请号：200910016097.4）上有报道，本领域技术人员可根据现有技术的记载得到第二、三、四代超支化聚酰胺酯，在此不再赘述。第二代超支化聚酰胺酯的结构式如下：-->第三代超支化聚酰胺酯的结构式如下：第四代超支化聚酰胺酯的结构式如下：-->。上述步骤（1）中，将聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片用0.5-1mol/L的NaOH溶液在0.2－0.8Mpa的惰性气体压力下冲洗10-60min。上述步骤（1）中，依次用去离子水和二甲基乙酰胺冲洗用NaOH溶液处理过的微流控芯片各10-30min。上述步骤a中，所加的催化剂为对甲苯磺酸、浓硫酸或氨基磺酸。上述步骤a中，所述涂层溶液中，超支化聚酰胺酯在二甲基乙酰胺中的质量分数为5%-15%，所加的催化剂的量为超支化聚酰胺酯质量的0.1-0.5%。上述步骤b中，压入涂层溶液所用惰性气体的压力为0.2-0.8Mpa，吹出涂层溶液所用惰性气体的压力为0.1-0.5Mpa。上述步骤c中，涂覆后的芯片放入烘箱中，反应6-20h。进一步的，上述工艺条件中，具有下列优选条件：步骤a中，所用催化剂优选对甲苯磺酸；步骤b中，涂层溶液在微流控芯片的微通道中的保持时间优选10-15min；步骤c中，将涂覆后的微流控芯片的加热温度优选为70-80℃。本专利技术所用的惰性气体的目的是防止溶液在芯片的微通道中堵塞，其选择时只要满足性质不活泼，非氧化性气体即可，具体可为氮气、氩气或二氧化碳，其他满足条件的惰性气体也可以。-->经本专利技术的修复方法可得到聚甲基丙烯酸甲酯微流控涂层芯片，该芯片经表面改性提高了涂层芯片表面的亲水性，有效弥补了聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片表面疏水性强的缺陷。本专利技术还提供了本聚甲基丙烯酸甲酯微流控涂层芯片的应用。本专利技术的有益效果是：（a）超支化聚酰胺酯的粘度比传统的线性聚合物改性材料的粘度低得多，可以配成较高浓度的涂层溶液，而不会堵塞芯片的微通道，因此将其作为芯片表面改性材料，很容易涂覆于芯片微通道内壁，形成一层致密、连续的亲水性涂层。空白聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的接触角为89.9°左右，经超支化聚酰胺酯改性后，芯片的接触角有了明显的下降，其接触角可降为24.3°左右，这说明该涂层芯片大大提高了表面的亲水性，有效弥补了聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片表面疏水性强的缺陷。（b）超支化聚酰胺酯分子外围具有大量活性端羟基，因而更易于以化学键合的方式涂覆于芯片微通道内壁，有效提高聚合物涂层的稳定性，延长涂层芯片的使用寿命。（c）本专利技术所制得的聚甲基丙烯酸甲酯微流控涂层芯片，其制备过程未使用比较昂贵的仪器，没有繁琐的操作步骤，方法方便快捷、成本低，更重要的是可使芯片通道内壁保持永久性的亲水性。因此，将这种亲水性的超支化聚酰胺酯作本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的表面修饰方法，其特征是包括以下步骤：（１）将聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的预处理：将聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片用ＮａＯＨ溶液在惰性气体压力下冲洗，然后依次用去离子水和二甲基乙酰胺冲洗、惰性气体吹干，备用；（２）聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的表面修饰：ａ．将超支化聚酰胺酯和催化剂用二甲基乙酰胺配成涂层溶液；ｂ．将涂层溶液用惰性气体压入微流控芯片的微通道中，保持５－３０ｍｉｎ，将剩余的涂层溶液用惰性气体缓慢吹出；ｃ．将涂覆后的微流控芯片加热至６０－１００℃，使超支化聚酰胺酯与微流控芯片的微通道充分键合，然后依次用甲醇和去离子水冲洗干净，得聚甲基丙烯酸甲酯微流控涂层芯片。
【技术特征摘要】
1.一种聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的表面修饰方法，其特征是包括以下步骤：（1）将聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的预处理：将聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片用NaOH溶液在惰性气体压力下冲洗，然后依次用去离子水和二甲基乙酰胺冲洗、惰性气体吹干，备用； （2）聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的表面修饰：a.将超支化聚酰胺酯和催化剂用二甲基乙酰胺配成涂层溶液；b.将涂层溶液用惰性气体压入微流控芯片的微通道中，保持5-30min，将剩余的涂层溶液用惰性气体缓慢吹出； c.将涂覆后的微流控芯片加热至60-100℃，使超支化聚酰胺酯与微流控芯片的微通道充分键合，然后依次用甲醇和去离子水冲洗干净，得聚甲基丙烯酸甲酯微流控涂层芯片。2.根据权利要求1所述的表面修饰方法，其特征是：所述的超支化聚酰胺酯为具有结构式Ⅰ的第二代超支化聚酰胺酯、具有结构式Ⅱ的第三代超支化聚酰胺酯或具有结构式Ⅲ的第四代超支化聚酰胺酯，结构式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ如下： 。3.根据权利要求1所述的表面修饰方法，其特征是：所述催化剂为对甲苯磺酸、浓硫酸或氨基磺酸。4.根据权利要求3所述的表面修饰方法，其特征是：所述催化剂为对甲苯磺酸。5.根据权利要求1所述的表面修饰方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：寿崇琦，林栋，杨文，刘冰，许林，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：88
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