聚二甲基硅氧烷芯片粘接强度的实验研究

聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料广泛地应用于制作微流控芯片.本文研究了PDMS预聚体与固化剂的配比、固化温度和固化时间、固化模具以及紫外光照射等重要因素对PDMS芯片封接强度的影响,得到PDMS芯片封接的最佳条件为:基片和盖片所用PDMS预聚体与固化剂的最佳质量配比为10∶1,最佳固化温度为75℃,固化时间为40 min;采用不同材料模具制作PDMS片,其表面均方根粗糙度控制着芯片的粘接强度.在研究的三种模具材料中,用有机玻璃模具制作的PDMS片间的粘接强度最高,用玻璃模具制作的PDMS片间粘接强度最小;PDMS片经紫外光照射表面处理后,粘接强度会增加.     

聚二甲基硅氧烷微流控芯片的紫外光照射表面处理研究

研究了紫外光化学表面改性对聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片的片基间粘接力及毛细管通道电渗流性能的影响.PDMS片基经紫外光射照后,粘接力增强,可实现PDMS芯片的永久性封合,同时亲水性得到改善,通道中的电渗流增大.与文献报道的等离子体表面处理方法比较,采用紫外光表面处理,设备简单,操作方便,耗费少,是一种简单易行的聚二甲基硅氧烷芯片表面处理方法.     

键合方法对聚二甲基硅氧烷液滴型微流控芯片的影响

液滴型微流控芯片表面性质是影响其性能的重要因素. 研究了不同键合方法对基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的液滴型微流控芯片微管道表面性质的影响, 并分别观察和评价了不同键合方法所制作液滴型微流控芯片应用于制备油包水和水包油两种液滴分散体系的效果. 结果显示热扩散键合方法适用于制作油包水型PDMS液滴型微流控芯片, 而等离子键合方法制作的PDMS芯片适于形成水包油型的液滴分散体系.     

超支化聚胺-酯改性聚二甲基硅氧烷微流控芯片的紫外检测应用

采用超支化聚胺-酯对经过氧气氛处理的PDMS微流控芯片表面进行改性.成功地将超支化聚胺-酯涂覆到PDMS表面,使其表面的接触角由108°±1°降到32°±20°,改善了其亲水性;改性过后通道内的电渗流得到了有效抑制,远低于未改性通道内的电渗流.同时,将芯片通过专门设计的通道与毛细管连接在一起,在紫外检测波长214nm,...     

聚二甲基硅氧烷-聚苯乙烯复合微流控芯片室温不可逆封合法的研究

研究了一种基于紫外光/臭氧(UV/O₃)表面改性和硅烷化技术的聚二甲基硅氧烷(PDMS)与聚苯乙烯(PS)的不可逆封合的新方法. 首先, 用UV/O₃处理PS使其表面产生羟基、羧基等极性基团; 然后用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对UV/O₃处理后的PS硅烷化, 使其表面形成氨丙基硅分子链; 再将硅烷化后的PS与拟封合的PDMS同时用UV/O₃处理, 使两者表面均产生硅羟基. 最后将处理后的PDMS与PS贴合, 通过硅羟基之间的缩合实现两者的不可逆封合. 以接触角、XPS和ATR-FT-IR对封合过程进行表征. 封合的PDMS-PS复合芯片可承受大于0.5 MPa的压强. 采用该方法制备了PDMS-PS复合微流控芯片用于HeLa细胞的培养. 实验表明, HeLa细胞在PDMS-PS复合芯片通道内的生长状况大大优于在全PS芯片、略好于在全PDMS芯片内的生长状况.     

聚二甲基硅氧烷基质微流控芯片通道的氧气氛改性研究

通过将新制的PDMS微流控芯片置于氧气氛中对通道表面进行处理的简单方法,使电渗流大小及稳定性有了显著的改善。同时研究了氧气处理PDMS通道表面的时间对电渗流的影响,得到氧气处理的最佳时间为3d。讨论了氧气作用于PDMS芯片表面的机理。在氧气处理3d的PDMS微流控芯片上进行氨基酸分离实验,得到较好的分离效果。     

聚二甲基硅氧烷高聚物微流控芯片的制作与功能性修饰及其在手性分子识别中的应用

以紫外光作为光源,实现了聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片的不可逆键合.同时实现了通道表面修饰的前处理,在PDMS芯片通道中修饰了手性分子识别剂β-CD.并用于苯并类和联苯类药物的手性拆分.采用紫外检测可获得很髙的信噪比.     

基于热阻梯度加热系统的温度梯度芯片毛细管电泳用于DNA突变检测

建立了一种简单、可靠的空间温度梯度芯片毛细管电泳DNA突变分析系统, 制作了热阻呈梯度均匀变化的硅橡胶(PDMS)基片, 利用其热阻变化对热传导的影响, 在基片表面形成稳定的空间温度梯度. 通过改变PDMS基片的厚度差, 可得到范围不同的温度梯度, 且形成的温度梯度在6 h内保持稳定. 利用该温度梯度加热装置对玻璃微流控芯片进行加热, 在10 ℃温度梯度范围内对209 bp的DNA突变标准样品进行分离检测, 单次样品分析时间为8.3 min, 并成功用于3例大肠癌患者石蜡组织切片中K-ras基因突变的检测.     

聚二甲基硅氧烷基质微流控芯片封接技术的研究

考察了聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)预聚体与固化剂间的配比、固化温度及固化时间对PDMS芯片封接强度的影响,得出PDMS芯片封接的最佳条件基片和盖片所用PDMS预聚体与固化剂质量配比分别为10∶1与5∶1,固化温度为75℃,固化时间分别为35～50min和25～40min,封接后继续加热60min.在该条件下封接制作的微芯片历经半年50多次的分析、冲洗及抽液后未见明显损坏,足以满足一般分析任务的要求,并将芯片成功用于两种氨基酸的快速毛细管电泳分离.     

基于时间分辨免疫分析的冰毒检测微流控芯片

研制了一种聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)-多聚赖氨酸(Poly-l-lysine,PLL)玻片杂合微流控芯片,每张芯片有24条反应通道,每条反应通道体积仅为2.5μL,实现了基于时间分辨免疫分析技术的高通量冰毒(Methamphetamine,MET)定量检测。此芯片利用PDMS和PLL对蛋白质的吸附特性在反应通道内表面固定冰毒完全抗原(MET-BSA),使其与待测样品中的冰毒抗原(MET-Ag)共同竞争标记有冰毒抗体(MET-Ab)的乳胶微球。乳胶微球表面标记了镧系元素,在紫外光的照射下会发出红色荧光,根据竞争法检测原理,冰毒浓度越高,与反应通道内表面冰毒完全抗原结合的乳胶微球数量越少,所发出荧光强度越低。本芯片的结果读取采用紫外照射荧光成像方法,仅需对芯片拍摄荧光图像,即可实现24个样本的同时检测分析。本方法样品消耗量少,通量大,可以在100~3000 ng/m L浓度范围内实现对冰毒的定量检测,可用于缉毒的初步筛查,具有较好的应用前景。     

聚苯乙烯/聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物的表面形态研究

采用原子力显微镜(AFM)和透射电镜(TEM)研究了聚苯乙烯/聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物(PS-b-PDMS)薄膜的相形态.结果表明,当采用甲苯作为溶剂,旋转涂膜的薄膜样品呈现网络状的形态分布在表面,而样品所对应的透射电镜照片中,PDMS相作为球状分布在PS的连续相中.退火温度对共聚物表面形态有一定的影响,当退火温度高于PDMS的玻璃化温度,表面中PDMS相增多.PS-b-PDMS嵌段共聚物的表面形态随着所用溶剂的变化而有所不同,当采用甲苯作为溶剂时,样品的PS相形成凹坑分布在PDMS的相区之中,而采用环己烷作为溶剂时,PS相作为突起分布在PDMS相区之中.另外,基底对共聚物薄膜表面形态的有较大的影响,当采用硅晶片作为基底时,样品中的PDMS相和PS相呈现近似平行于表面的层状结构.     

溶菌酶蛋白在聚合物防污膜表面的吸附

采用分子动力学模拟方法比较了溶菌酶蛋白在两种典型聚合物防污材料聚乙二醇(PEG)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面的吸附行为, 在微观上探讨了聚合物膜表面性质对蛋白质吸附的影响. 根据蛋白质与聚合物膜之间的相互作用、能量变化及表面水化层分子的动力学行为, 解释了PEG防污涂层相对于PDMS表面具有更佳防污效果的原因: (1) 相比PDMS涂层, 蛋白质与PEG涂层的结合能量较低, 使其结合更加疏松; (2) 蛋白质吸附到材料表面要克服表面水化层分子引起的能障, PEG表面与水分子之间结合紧密, 结合水难于脱附, 造成蛋白质在其表面的吸附需要克服更高的能量, 不利于蛋白质的吸附.     

溶菌酶蛋白在聚合物防污膜表面的吸附

采用分子动力学模拟方法比较了溶菌酶蛋白在两种典型聚合物防污材料聚乙二醇(PEG)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面的吸附行为,在微观上探讨了聚合物膜表面性质对蛋白质吸附的影响.根据蛋白质与聚合物膜之间的相互作用、能量变化及表面水化层分子的动力学行为,解释了PEG防污涂层相对于PDMS表面具有更佳防污效果的原因:(1)相比PDMS涂层,蛋白质与PEG涂层的结合能量较低,使其结合更加疏松;(2)蛋白质吸附到材料表面要克服表面水化层分子引起的能障,PEG表面与水分子之间结合紧密,结合水难于脱附,造成蛋白质在其表面的吸附需要克服更高的能量,不利于蛋白质的吸附.     

超疏水性聚二甲基硅氧烷膜的制备及其表面吸附性研究

采用简单的激光刻蚀方法制备了具有类“菜花”状多级结构的粗糙聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜, 并用CCD与高敏感性微电力学天平观察和测量PDMS表面对水的吸附情况. 结果表明, 该膜表面具有超疏水性, 同时对水滴具有超低的吸附力. 还对其表面特殊多级结构产生的机理进行了分析, 并探讨了在化学组成和表面结构对超疏水性以及吸附性产生的影响.     

功能型微流控芯片实验室的研究及其应用

功能型微流控芯片实验室由芯片、芯片工作站、功能芯片试剂盒等3部分组成. 开展了不同类型的芯片设计,研制了有不同集成度和不同结构的玻璃芯片以及PMMA、PDMS和SU-8等塑料芯片,其中注塑型PMMA塑料芯片已具备规模生产的能力.     

用于细胞三维培养的集成微柱阵列的微流控芯片设计与验证

设计并验证了一种用于细胞三维培养的集成微柱阵列的微流控芯片.芯片由一片聚二甲基硅氧烷(PDMS)沟道片和一片玻璃盖片组成, 在PDMS沟道片上集成了一个由两排微柱阵列围成的细胞培养室和两条用于输送培养基的侧沟道.微柱间距直接影响了芯片的使用性能, 是整个芯片设计的关键.基于数值模拟和实验验证, 本研究对微柱间距进行了优化设计.优化后的微流控芯片可以很好地实现细胞与细胞外基质模拟材料混合液的稳定注入、培养基中营养物质向培养室内的快速扩散和细胞代谢物的及时排出.在芯片上进行了神经干细胞的三维培养, 证明了芯片上构建的细胞体外微环境的稳定性.     

聚二甲基硅氧烷/玻璃微流控芯片永久性粘合方法及其微通道表面改性研究及其应用

近年来,聚二甲基桂氧烷[Poly(dimethylsilloxane),PDMS]基质微流控芯片因其透光性能好,价格便宜,加工容易,适合大规模生产,成为微全分析系统(Micro total analysis system,μ-TAS)发展的一个热点^[1].PDMS易于复制微通道形状,且具有较高的保真度,省去了玻璃芯片刻蚀的复杂过程;而玻璃具有易于集成功能单元,散热性能好的优点,PDMS-玻璃杂合微流控芯片同时结合了PDMS和玻璃的优点,具有良好的发展前景^[2].     

整体式PDMS电泳芯片快速成型及高灵敏化学发光检测氨基酸

通过再铸模法将聚二甲基硅氧烷(PDMS)预聚物固化在由微细金属丝构成的微流体孔道的印模中,一次成型制作了整体式PDMS芯片.将所制作的芯片与化学发光检测器集成构建了微芯片毛细管电泳分析系统.初步考察了不经过衍生化时该系统分离检测氨基酸的性能.实验结果表明,精氨酸和天门冬氨酸在80s内完全分离,分离度为2.45,精氨酸的浓度检测限为3.50μmol/L.     

微芯片毛细管电泳电化学/电化学发光同时检测药物分子

提出了基于毛细管电泳芯片的电化学和电化学发光同时检测技术.在此芯片系统中,三联吡啶钌Ru(bpy)₃²⁺[Tris(2,2'-bypiridyl) ruthenium(Ⅱ)]既作为电化学发光(ECL)检测所需的发光试剂与被分析物反应,生成激发态的Ru(bpy)₃^2+*,从而产生电化学发光信号;又具有催化作用参与电极表面的电化学反应,从而得到增强的电流响应.电化学信号与电化学发光信号同时产生并被分别纪录,从而实现了电化学和电化学发光的同时检测.这种芯片由两部分构成,分别是带有分离和进样通道的聚二甲基硅氧烷(PDMS)层和ITO(Indium tin oxide)工作电极底片.PDMS层与ITO电极底片采用可逆键合的方式组成芯片,该芯片大大简化了操作过程,提髙了发光信号的采集效率.在整个实验过程中,ITO电极表现出良好的稳定性,可长时间多次使用.选用山莨菪碱和氧氟沙星两种药物分子作为被分析物,对芯片系统性能进行了表征.     

聚苯乙烯/聚二甲基硅氧烷嵌段与接枝共聚物表面聚集态的研究

利用ATR单点全反射技术以及XPS(X光电子能谱 )测试方法对聚苯乙烯 聚二甲基硅氧烷嵌段 (PS b PDMS)和接枝共聚物 (PS g PDMS)进行了研究 ,发现聚合物膜表面存在着有机硅富集层 ,PS b PDMS有机硅表面富集程度要高于PS g PDMS ,而且不同溶解度参数的成膜溶剂和不同极性的成膜介质对有机硅富集程度有一定的影响 .