专利名称：集成有微电极的塑料微流控芯片及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种微全分析技术，特别涉及一种集成有微电极的塑料微流控芯片及
其制作方法。
背景技术：
随着微机电系统技术、纳米技术日益成熟，微型化技术、集成化技术在日常生活、 生命科学与医学工程等领域中的应用是当今科技不可逆转的潮流，芯片产业则是目前发展 最快的产业之一。在过去十年中，微型化科学与技术研究在化学领域与生命科学领域中的 潜力与影响正在变得日益明显起来。科学家利用微型化技术平台，开发了微全分析系统 (iiTAS， Micro Total Analysis Systems)，又称之为"芯片实验室"(Lab on a Chip)的一 门新兴的学科。它涵盖了生物化学、物理化学以及物理学、微电子、微加工、微机械等多个学 科，是以解决特定生物医学、生物化学等问题为指向的，具有在微米尺度上起功能效用的微 结构或微组件及其组合物或集成物；是一系列基于微流控技术加工过程的产物。在过去的 几年里它已经成为当今世界上最前沿的科技领域。微全分析系统已经开始在生命工程、药 物学、临床诊断和治疗等领域得到实际应用。微流控技术(Microfluidics)作为微全分析 系统的核心技术依旧有很多迫切解决的问题比如，微流控芯片技术的集成化问题，微流控 芯片可以做到很小，整体尺寸只有几个平方厘米大，然而相对应的样品注入技术、外电场的 施加、检测手段等如何相应地能做到与微流控芯片尺寸相符的层次，依然有待解决。
微流控芯片技术由于其所特有的优点，比如，样品用量少、反应速度快、检测灵敏 度高、耗时少、实用方便等，得到越来越多的应用。借助集成电路中的一些光刻等微加工技 术，微流控芯片可以用软光刻方法批量生产。依据毛细管电泳的理论，微流控芯片毛细管电 泳技术也得到了长足的发展，现在已能在基因组学、疾病诊断当中发挥重要作用，在将来的 蛋白质组学中也会起到不可忽视的作用。在微流控芯片上利用电场已经能实现对颗粒、细 胞的操控和分选，对蛋白质、DNA等生物分子进行分离、纯化等操作。微流控芯片与电场之 间结合的越来越密切。传统的在微流控芯片上施加电场是通过若干个电极插入样品池或其 它储存液池中来实现的，这种方法虽然简单，但有很多缺点比如，电极的对准问题、与溶液 的接触面太大以至于产生大量的焦耳热使得样品的蒸发问题等等。这也会造成微流控芯片 与电源之间的接口体积大，不利于集成化等问题。借助集成电路中电极与芯片集成在一起 成为一个带有接口的专用的，可标准化生产这样一个方式，希望在微流控芯片中也能够将 电极与芯片集成起来。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种集成有微电极的塑
料微流控芯片及其制备方法。 本发明的目的是这样实现的 —、集成有微电极的塑料微流控芯片
集成有微电极的塑料微流控芯片包括微电极和塑料微流控芯片，微电极集成在塑 料微流控芯片上； 所述的塑料微流控芯片，其材料选用聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)或聚碳酸酯(PC)等有机高聚物； 所述的微电极，其材料选用碳、金、银、导电胶或铂钛合金等导电性能好的材料。
工作原理 集成有微电极的塑料微流控芯片使电极与芯片之间能够能较好地接触，从而使电 极与溶液的接触更充分，使电场的施加更均匀。
相对于以往的微流控芯片材料，比如硅、玻璃等，塑料具有更多的优点比如价格 便宜、延展性好、有良好的绝缘性和热稳定性，具有一定的化学惰性和良好的透光性。
传统的电极都是将电极材料制作成一个较大的电极丝，造成材料的大量浪费，增 加了芯片使用成本。
二、集成有微电极的塑料微流控芯片的制备方法(简称制备方法)
本制备方法包括下列步骤 ①根据设计的芯片沟道结构通过电铸法制备微流控芯片的电铸模具； ②将制备塑料微流控芯片所需的材料浇注在电铸模具上，经固化后得到塑料微流
控芯片； ③将微电极通过丝网印刷碳电极法、塑料电镀法、化学镀法或磁控溅射法集成在 塑料微流控芯片上即得集成有微电极的塑料微流控芯片； ④根据需要，制成一种具有疏水性的、亲水性的或具有部分疏水性和部分亲水性 相结合的微流控芯片。
本发明具有以下优点和积极效果 ①由于是把微电极集成在塑料微流控芯片上，因此集成度高，体积小，有利于产品 规格的标准化； ②制备工艺简单，操作方便，生产成本低，有利于产业化生产； ③可以一次性使用，减小不同次测试之间的样品污染，大大提高了工作效率； ④应用范围广，特别适合于药物研究、疾病诊断、基因诊断等领域。
具体实施例方式下面通过具体实施方式
详细说明
—、集成有微电极的塑料微流控芯片 1、所述的塑料微流控芯片是一种具有疏水性的、亲水性的或具有部分疏水性和部 分亲水性相结合的微流控芯片。 2、所述的微电极的厚度在100nm 100iim之间。
二、集成有微电极的塑料微流控芯片的制备方法
1、选用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为材料时 将聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)熔融后浇注在制备好的电铸模具上，经冷却固化后 得到塑料微流控芯片； 2、选用聚二甲基硅氧烷(P匿S)为材料时
将聚二甲基硅氧烷(P匿S)预聚物和黏合剂按照5 : 1 20 : 1的比例混合后浇
注在在电铸模具上，在12(TC烘箱中烘烤2小时固化后得到塑料微流控芯片。 3、利用亲水性有机物(葡萄糖、壳聚糖、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮等)
在微流控芯片沟道表面进行修饰，或者在塑料有机高聚物中加入亲水性有机物进行整体修
饰；依据修饰的程度，得到疏水性的、亲水性的或具有部分疏水性和部分亲水性相结合的微
流控芯片。
权利要求
集成有微电极的塑料微流控芯片，其特征在于集成有微电极的塑料微流控芯片包括微电极和塑料微流控芯片，微电极集成在塑料微流控芯片上；所述的塑料微流控芯片，其材料选用聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯有机高聚物；所述的微电极，其材料选用碳、金、银、导电胶或铂钛合金导电性能好的材料。
2. 权利要求1所述的集成有微电极的塑料微流控芯片，其特征在于所述的塑料微流控芯片是一种具有疏水性的、亲水性的或具有部分疏水性和部分亲水性相结合的微流控芯片。
3. 权利要求1所述的集成有微电极的塑料微流控芯片，其特征在于所述的微电极的厚度在100nm 100iim之间。
4. 按权利要求1所述的集成有微电极的塑料微流控芯片的制备方法，其特征在于包括下列步骤① 根据设计的芯片沟道结构通过电铸法制备微流控芯片的电铸模具；② 将制备塑料微流控芯片所需的材料浇注在电铸模具上，经固化后得到塑料微流控芯片；③ 将微电极通过丝网印刷碳电极法、塑料电镀法、化学镀法或磁控溅射法集成在塑料微流控芯片上即得集成有微电极的塑料微流控芯片；④ 根据需要，制成一种具有疏水性的、亲水性的或具有部分疏水性和部分亲水性相结合的微流控芯片。
5. 按权利要求4所述的制备方法，其特征在于利用亲水性有机物在微流控芯片沟道表面进行修饰，或者在塑料有机高聚物中加入亲水性有机物进行整体修饰；依据修饰的程度，得到疏水性的、亲水性的或具有部分疏水性和部分亲水性相结合的微流控芯片。
全文摘要
本发明公开了一种集成有微电极的塑料微流控芯片及其制作方法，涉及一种微全分析技术。集成有微电极的塑料微流控芯片是将微电极集成在塑料微流控芯片上。其制备方法是①根据设计的芯片沟道结构通过电铸法制备微流控芯片的电铸模具；②将制备塑料微流控芯片所需的材料浇注在电铸模具上，经固化后得到塑料微流控芯片；③将微电极集成在塑料微流控芯片上即得集成有微电极的塑料微流控芯片；本发明集成度高，体积小，有利于产品规格的标准化；制备工艺简单，操作方便，生产成本低，有利于产业化生产；可以一次性使用，减小不同次测试之间的样品污染，大大提高了工作效率；应用范围广，特别适合于药物研究、疾病诊断、基因诊断等领域。
文档编号B81C1/00GK101693513SQ20091027243
公开日2010年4月14日 申请日期2009年10月16日 优先权日2009年10月16日
发明者刘威, 翁毅 申请人:武汉普赛微流科技有限责任公司;