一种S型弯道微流控液滴萃取芯片及其制备方法

本发明属于微流控，具体涉及一种s型弯道微流控液滴萃取芯片及其制备方法。

背景技术：

1、随着微流控技术是一种微米尺度范围内对微通道内的微流体进行操纵的技术，具备样品消耗和成本等优势，被广泛的应用在生物、化学和医学分析过程中。而将微流控技术与液相萃取相结合，是目前常用的检测液相特征物的一种方法。相比较传统的搅拌萃取方法，基于微流控技术的液相萃取方法具有自动化、可控和样本消耗少等优势。

2、在微流控萃取方法中，尤为突出的是基于层流法萃取和液滴萃取，层流主要是不相溶两相以规则路径平滑流动，在接触面发生的传质萃取过程。而液滴萃取是利用互补相容的两种液体作为连续相和离散相，通过控制微管结构和两相流速比来控制液滴的形成。在液滴滚动过程中，连续相和离散相发生传质萃取过程。相比于层流法，因液滴具有较大比表面积，因此其萃取效率更高。

3、公开号为：cn103203258b的中国专利公开了一种液滴萃取的微流控芯片，在连续流动的样品溶液中通入单分散的萃取剂液滴，并通过液滴收集通道与检测器相连完成萃取和检测，提高了液相萃取的自动化和稳定性。但由于液滴与样品溶液接触过程稳定，导致液滴萃取效率不高问题，难以满足微量特征物萃取检测的需求。

技术实现思路

1、针对上述背景技术所提出的问题，本发明的目的是：旨在提供一种s型弯道微流控液滴萃取芯片及其制备方法。

2、为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种s型弯道微流控液滴萃取芯片，包括玻璃底板，所述玻璃底板内设有pdms基板，所述pdms基板的顶部一侧设有连续相入口和离散相入口，所述连续相入口与离散相入口的输出端连接有s型弯道，所述s型弯道的输出端设有检测区域，所述检测区域的输出端连接有直线通道，所述直线通道的输出端设有液体出口。

4、进一步限定，所述连续相入口的输出端呈水平方向设置，所述离散相入口的输出端呈竖直方向设置。

5、进一步限定，所述s型弯道呈来回蜿蜒盘旋结构设置。

6、一种s型弯道微流控液滴萃取芯片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

7、s1：掩模版制作；利用autocad程序创建的芯片设计图纸，制作高分辨率透明胶片；

8、s2：阳模模具制作；利用无水乙醇和去离子水清洗硅片后烘干，再在硅片表面上用匀胶机(kw-4a)均匀地覆盖上一层su-8光刻胶，以制备出厚度为100μm的su-8层，把具有光刻胶层的硅片放置在100℃高温中烘烤15min完成软烘的操作，之后将s1绘制的微流控芯片设计图打印在高分辨率透明胶片上作为掩模版，然后使用光刻机(ure-2000/35)对硅片进行曝光，从而把掩膜上微流控芯片设计图案通过曝光成像的原理转移到光刻胶层，达到固化沟道形状的效果，之后把曝光后的硅片放在95℃高温中烘烤4min，再用su-8显影液进行显影，最后用加热板进行加热固化，留下的su-8胶图案即为阳模模具；

9、s3：微流控芯片制作：

10、称量pdms预聚物和固化剂：在电子天平上放上称量纸，再将塑料杯放入，然后将天平清零，往塑料杯中倒入pdms预聚物，倒入速度由快至慢，直至得到18gpdms预聚物，然后天平清零，再用塑料滴管将pdms固化剂滴入塑料杯中，直至得到1.8gpdms固化剂，所需的预聚物和固化剂的比例为10：1；

11、搅拌至混合均匀：使用胶头滴管或者玻璃棒将pdms的预聚物和固化剂搅拌，达到混合液内气泡分布均匀的程度即可；

12、抽真空：将塑料杯放入真空干燥器中进行抽真空的操作，由于气泡会影响届时对于微流芯片管道内情况的观察，因此需要混合液中气泡都消失方可进行下一步；

13、将pdms倒入阳模：首先将由微通道结构的阳模硅片用锡纸将边缘包裹住，再放入培养皿中，防止后续操作中pdms溢出，再缓慢的倒入配置好的pdms，保证阳模上的pdms分布均匀且液面水平度较好，厚度为lmm左右；

14、抽真空：由于在倒入的过程中仍旧会有气泡的产生，因此需要再进行一次抽真空操作，需要抽至完全无气泡的程度；

15、烘烤：将培养皿放入烘箱中，温度调至70℃，固化时间约为2个小时，固化的流程是pdms的粘度值越来越高，状态从液体转变为凝胶，最后形成固体弹性体；

16、切割脱模：使用手术刀将由微流通道的部分切割至合适大小，然后脱模，用镊子夹至培养皿中；

17、打孔：由于微流通道的两相入口处和出口处需要开孔来方便软管的插入，因此需要使用pdms手动打孔器对芯片进行垂直打孔操作；

18、键合：将具有微流通道的pdms盖片和载玻片用无水乙醇和去离子水清洗并烘干，再将盖片和载玻片放入等离子体清洁机(pdc-002hp)中，选择的射频功率为high(约45w左右)，氧等离子处理的时间为3min，经过氧等离子体处理后，pdms表面亲水的-oh基团很快会因为缩合反应而消失，因此为了保持住-oh基团的亲水性质，需要在从等离子体清洁机中拿出载玻片以及pdms盖片后，应立即用镊子将它们经过氧等离子处理过的那一面相贴合，由于基片和盖片表面的硅羟基相接触可以发生缩合反应，缩合反应能够使基片和盖片发生不可逆的永久键合，完成微流控芯片制作。

19、进一步限定，在所述s2中，匀胶机的转速设置为900rpm，并在这个转速下旋转涂层45s。

20、进一步限定，在所述s3中，所需的预聚物和固化剂的比例为10：1。

21、进一步限定，在所述s3中，打孔过程中，需将打孔器及芯片中的pdms残余全部清理出来。

22、本发明的有益效果为：本发明通过设置s型弯道，通过s型弯道式设计提高两相接触效率，实现对连续相中待测物的高效萃取，本发明对操作人员的要求低，自动化程度和稳定性较高，并提升了液滴萃取效率，有益于检测低浓度特征物检测。

技术特征：

1.一种s型弯道微流控液滴萃取芯片，其特征在于：包括玻璃底板(1)，所述玻璃底板(1)内设有pdms基板(2)，所述pdms基板(2)的顶部一侧设有连续相入口(3)和离散相入口(4)，所述连续相入口(3)与离散相入口(4)的输出端连接有s型弯道(5)，所述s型弯道(5)的输出端设有检测区域(6)，所述检测区域(6)的输出端连接有直线通道(7)，所述直线通道(7)的输出端设有液体出口(8)。

2.根据权利要求1所述的一种s型弯道微流控液滴萃取芯片，其特征在于：所述连续相入口(3)的输出端呈水平方向设置，所述离散相入口(4)的输出端呈竖直方向设置。

3.根据权利要求2所述的一种s型弯道微流控液滴萃取芯片，其特征在于：所述s型弯道(5)呈来回蜿蜒盘旋结构设置。

4.一种基于权利要求1～3任意一项所述的s型弯道微流控液滴萃取芯片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种s型弯道微流控液滴萃取芯片的制备方法，其特征在于：在所述s2中，匀胶机的转速设置为900rpm，并在这个转速下旋转涂层45s。

6.根据权利要求5所述的一种s型弯道微流控液滴萃取芯片的制备方法，其特征在于：在所述s3中，所需的预聚物和固化剂的比例为10：1。

7.根据权利要求6所述的一种s型弯道微流控液滴萃取芯片的制备方法，其特征在于：在所述s3中，打孔过程中，需将打孔器及芯片中的pdms残余全部清理出来。

技术总结
本发明公开了一种S型弯道微流控液滴萃取芯片，包括玻璃底板，玻璃底板内设有PDMS基板，PDMS基板的顶部一侧设有连续相入口和离散相入口，连续相入口与离散相入口的输出端连接有S型弯道，S型弯道的输出端设有检测区域，检测区域的输出端连接有直线通道，直线通道的输出端设有液体出口。一种S型弯道微流控液滴萃取芯片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：掩模版制作；S2：阳模模具制作；S3：微流控芯片制作。本发明通过S型弯道式设计提高两相接触效率，实现对连续相中待测物的高效萃取，本发明对操作人员的要求低，自动化程度和稳定性较高，并提升了液滴萃取效率，有益于检测低浓度特征物检测。

技术研发人员：史海洋,张玲君,张思雨,罗坤松,廖江平,莫乾群,易涛
受保护的技术使用者：重庆交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1