PDMS微流控芯片-光纤传感器系统测定载脂蛋白apoB 100

以聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料为研究对象,在微流控反应芯片内通过氧等离子体处理和聚乙烯亚胺-戊二醛交联法修饰PDMS微通道表面,实现了芯片内apoB 100的快速捕获和检测。设计了分立的集成了光纤传感器和"U"型PDMS微流控芯片的检测体系,根据催化反应前后颜色变化测定apoB 100浓度,消除了复杂的生物化学环境对光学检测的干扰。测试结果表明,由于微通道具有的较大的表面积/体积比,微流控免疫芯片把整个免疫反应及检测过程缩短至1h以内。该方法的检测限为1ng/mL,线性范围在1~20ng/mL。因此微流控免疫芯片-光纤传感器检测系统在临床应用和现场检测领域具有较大的发展潜力。     

基于树状PAMAM修饰的PDMS微流控芯片分离检测两种蛋白质

为提高聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流体芯片的亲水性,抑制其对蛋白质的吸附,利用树状PAMAM通过物理涂覆的手段对其微通道的表面进行了修饰。对修饰后PDMS微流控芯片的亲水性和电渗流进行了考察,同时利用修饰后芯片对溶菌酶,核糖核酸酶A两种蛋白质进行了分离检测。结果表明,修饰后的PDMS微流控芯片微通道表面形成了一层均匀、稳定的亲水性涂层,有效抑制了对蛋白质的吸附,成功地对溶菌酶和核糖核酸酶A实现了分离,柱效分别达到6.93×104plates/m和7.92×104plates/m,同时修饰后的芯片具有良好的重现性和较长的使用寿命。     

智能微流控检测芯片的构建及其Pb2+检测性能

通过将具有Pb²⁺响应性的聚（N-异丙基丙烯酰胺-共聚-苯并-18冠-6丙烯酰胺）智能微凝胶与H型微通道相结合，构建了一种能便捷、灵敏、可视化检测水溶液中Pb²⁺浓度的新型智能Pb²⁺检测微流控芯片。该微流控检测芯片主要由软光刻技术构建，并结合紫外光照聚合在H型微通道中原位构建智能微凝胶。基于该微凝胶的Pb²⁺响应性体积相变和H型微通道中的流体流动，该微流控检测芯片能将Pb²⁺浓度信号有效转换为易于检测读取的、可视化的H型微通道中指示液覆盖的指示柱数目的变化信号。通过光学显微镜便捷观察测量指示液覆盖的指示柱数目的变化，实现了对水溶液中痕量Pb²⁺浓度的超灵敏定量检测。该微流控检测芯片为水环境中的痕量Pb²⁺浓度的便捷、灵敏、可视化检测提供了新策略。     

用于蛋白质酶解的一体化PDMS微流控芯片

介绍了一种自制的一体化微流控芯片的制作方法。芯片由玻璃片作模具,聚二甲基硅氧烷（PDMS）为基质。该种方法制得的芯片无需封装,微通道、贮液池在聚二甲基硅氧烷单体固化过程中一体形成,用于与质谱联接萌接口也在固化过程中被固定。在芯片微通道中固定酶,从而实现蛋白质在芯片微通道中酶解,质谱检测。     

聚(双环戊二烯-co-环辛二烯)微流控芯片的制备

本文报道了聚(双环戊二烯-co-环辛二烯)微流控芯片的制备方法。引入环辛二烯作为共聚单体,与双环戊二烯通过开环易位聚合制备得到弹性共聚物。当环戊二烯与环辛烯的质量比是1 : 1时,制得共聚物的力学性能接近于聚二甲基硅氧烷(PDMS),弹性共聚物具有较高的微尺寸结构成型精度。利用聚双环戊二烯半固化凝胶的反应特性,实现共聚物与聚双环戊二烯基底之间的稳定键合。共聚物微流控芯片可以通过类似于PDMS的连接方式,实现简单、高效的密封连接。利用共聚物微流控芯片制得单分散的微液滴,控制连续相的流速即可实现微液滴尺寸的调变。关键词：聚双环戊二烯共聚物；环辛烯；弹性体；微流控芯片；单分散液滴；中图分类号：TQ630 文献标识码： A 文章编号：1003-5214 (2020) 01-0000-00     

基于PMMA材料的微通道快速加工技术

近年来,基于聚合物的微加工制造技术已经成为微细加工领域的研究热点,已广泛应用于制备芯片实验室和微流控芯片。以热压技术为基础,研究利用加热电阻丝制备微流控芯片微通道的快速加工技术,并最终实现了基于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料的微通道快速加工,获得了电阻丝压印微通道的最优条件,在电流1. 8 A、时间5s、压力为44. 59 N条件下获得的微通道宽度变形率约为8. 5%,深度变形量约为8. 9%,可以在2 h左右制备完成PMMA微流控芯片。最后,利用该加工技术制作了十字型流动聚焦型微流控芯片,可稳定生成34～74 nL范围内的微液滴,实验结果显示利用本快速加工技术所获得的微通道圆润光滑、性能稳定、键合密封牢固。     

基于黏弹性模型的PMMA微流控芯片模内键合微通道变形研究

针对聚合物微流控芯片模内键合过程中微通道变形的问题,采用黏弹性材料模型对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微流控芯片模内键合过程中具有梯形截面的微通道变形进行了仿真分析;研究了在105℃下,芯片微通道在不同键合压力和键合时间下微通道的变形。结果表明:微通道不能保持键合前的尺寸,温升对微通道变形影响很小;微通道顶部与两侧的黏合使得微通道顶部宽度和微通道高度变形远大于底部宽度变形,并随着键合压力的增大而增大;当键合时间超过50 s后,键合时间对微通道变形影响很小,可以采用较长的键合时间来保证键合强度而不影响微通道形貌。     

聚合物微流控芯片微通道复制成型技术

阐述了复制成型技术在实现微流控芯片批量化生产过程中的重要意义。分析了微流控芯片对材料的要求,介绍了常用于制作微流控芯片的聚合物材料及其模塑性能。比较了目前常用的加工复制成型模具凸模微结构的加工方法。综述了热压成型、注射成型以及浇铸成型在微流控芯片微通道成型中的应用,并对其进行了比较分析,展望了未来微流控芯片复制成型技术的发展趋势。     

粗糙表面微通道电渗流的数值模拟

电渗流（EOF）广泛应用于微流控芯片中的流体的传输与混合。针对带有粗糙表面的平行板微通道,建立了描述EOF的控制方程,基于有限元分析方法对具有不同粗糙度和EDL厚度的微通道内的EOF进行了数值模拟。结果表明,当EDL厚度接近0.3倍粗糙度大小时,粗糙度对EDL的影响较大,EOF受到粗糙度的阻力作用较为明显,而当EDL厚度相对粗糙度较大和较小时,EOF速度受到粗糙度的影响相对较小;粗糙表面微通道中部EOF速度与相对EDL厚度的关系呈“V”型曲线,EOF平均速度呈“L”型曲线。研究结论对于微通道表面的优化设计以及微流控芯片中流体的精确操控具有一定的参考意义。     

微芯片上金属离子检测研究进展

总结了最近10年微流控芯片上金属离子常用的检测方法,主要有光学检测、电化学检测、质谱检测和其他检测方法.提出了微流控芯片在金属离子检测中存在的问题,并对微流控芯片检测的发展和应用进行了展望.     

基于PMMA材料的微流控芯片批量注塑技术研究

微流控芯片可以操控微纳尺度上流体,借助尺度效应的帮助进行检测,具有检测过程迅速、检测准确、试剂消耗量小等特点,常应用于高效筛选、分析化学、食品安全、环境检测等领域。伴随微流控技术的发展,聚合物材料逐渐取代传统的玻璃、硅等材料成为微流控芯片的主流基体材料。面向聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材质的微流控芯片,开展了设计、数值模拟仿真、注塑模具设计及微流控芯片注塑成型的全过程研究,对未来微流控芯片的大规模注塑制备具有一定借鉴意义,最后也对未来微流控芯片与注塑加工工艺相结合的发展趋势进行了展望。     

微流控芯片超声振动注射成型模具设计

针对目前微流控芯片注射成型中微通道充填困难、成型精度低等问题,研究超声振动辅助注射成型微流控芯片的方法,设计出微流控芯片超声振动模具。创新性地引入热流道系统,实现了超声振动系统与注射成型模具的有效集成;独特的流道和型腔布置实现了芯片的基片和盖片同模同时成型;改进的二次顶出机构实现了芯片的无损脱模。     

基于微流控芯片的液相微萃取的研究进展

微流控芯片通过微通道网络,将样品的采集、混合、反应、分离和富集等分析过程集成在芯片上完成,为化学反应的微型化提供了一个良好的操作平台。利用液体在微观尺度下表现出的特殊的表面物理性质,将液相微萃取技术移植到微流控芯片上,可以实现小体积样品中低含量目标分析物的萃取。本文介绍了基于微流控芯片的液相微萃取近年的研究进展,并总结了层流、液滴、捕陷液滴几种基本的萃取模式。     

微流控合成与制备含能材料新进展

<正>微流控（Microfluidics）是指在数十到数百微米的微尺度上操作和控制流体的科学和技术。与微流控概念密切相关的还有微反应器、流动化学、微化工等。这些领域研究的侧重点有所不同，但共性都是基于化学芯片、微通道、微结构等形成的微尺度流体开展工作。南京理工大学“微纳含能器件工业和信息化部重点实验室”的朱朋、沈瑞琪课题组，近期发展了多种微流控形式，构建了具有在线检测、快速筛选与小批量制备等功能的高通量微流控系统，用于合成与制备高品质含能材料。     

微流控芯片上的细胞培养研究进展

细胞培养技术在过去的很长一段时间内都没有很大的进展,微流控技术的发展为细胞生物学的研究带来了巨大的机遇.微流控芯片的通道尺寸和细胞的尺寸十分匹配,微流控芯片的诸多优势使之成为生物学技术极富吸引力的平台.其中,微流控技术最关键之处在于能够在相对空间和时间尺度对细胞的微环境进行调控.本文综述了近几年来在芯片上培养细胞的最新...     

PMMA微流控芯片高效键合工艺研究

利用有限元软件对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微流控芯片键合过程进行仿真分析,而后以缩短键合时间为目的,针对键合温度、键合压力进行了相应的实验研究。结果表明,当键合温度低于聚合物材料的玻璃化转变温度时,芯片易产生未键合区域,当键合温度高于玻璃化转变温度时,微通道随温度的升高发生严重变形,最佳键合温度值应在材料玻璃化转变温度附近进行选取;键合温度105℃,键合压力1.0 MPa时,可在5 min的键合时间内得到微通道变形较小且完全键合的微流控芯片,满足模内键合的需求,大大缩短了芯片的制造周期。     

选择性紫外曝光法修饰微流控芯片用于制备高度均一的单乳液和复乳液

利用选择性紫外曝光法对聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片通道内壁进行了部分亲/疏水改性,通过接触角和原子力显微镜对改性表面进行表征,并利用改性后的芯片制备出了高度均一的单乳液和复乳液. 结果表明,在芯片的非曝光区域,光引发剂二苯甲酮使PDMS表面粗糙且保持疏水性,接触角为101o;而在曝光区域,由于聚合形成的聚丙烯酸交联到PDMS上使其表面光滑且具有亲水性,接触角为62o,形成的亲/疏水特性可维持30 d以上. 利用改性后芯片制备的大豆油、三羟甲基丙烷丙烯酸酯和氟碳油3种单乳液的粒径变异系数均低于3%,而复乳液外径和内径的变异系数分别为3.5%和2.9%.     

T型微通道内流体流动的FLUENT模拟

在流体力学研究中,微流控技术是当今研究的一个热点。利用微尺度下流体流动的一些特性可以提高流体间传质、传热以及反应速率。T型微通道是一个比较常见的微流控装置,利用ICEM CFD软件建立T型微通道的几何模型;然后通过FLUENT软件对微通道内流体流动进行模拟仿真。模拟实验结果表明,通道内两相流体的速度和粘度对流型有显著影响。     

混合增强的微流控通道进展

以微尺度过程强化为特征的微流控技术具有传质传热效率高、反应速率快、反应器尺寸小、可控性高以及易于放大等特点,被广泛应用于各个方面。其中,在流体混合领域,微流控技术所采用的微通道能够增强多相流体之间的传质,实现样品的快速混合,从而强化反应过程。常用的增强混合的方法可分为改变各通道结合处的通道类型（如从T型变到同轴流动聚焦）、改变通道内部结构（如从普通微通道变为含内部挡板微通道）以及改变流体的流形（如从层流变为泰勒流）三种。本文主要介绍了近年来微尺度过程强化技术在微流控通道设计方面的研究进展,分析了不同类型微流控通道的设计及原理,简述了不同类型微流控通道的混合增强效果,并介绍了微流控通道在制备纳米颗粒等功能材料方面的应用。未来,精细化、集成化且制造简单的微流控装置将会在过程强化中得到更充分的应用。     

基于PDMS-PMMA材料的微流控芯片等离子体键合工艺研究

为了提高聚二甲基硅氧烷(PDMS)盖片和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基片的复合式微流控芯片键合的稳定性,开展了微流控芯片等离子处理特性的时间因素的研究。利用红外光谱和扫描电镜对处理前后的PMMA进行表征,确定硅烷化等离子方法的可行性;同时对PDMS、PMMA和硅烷化PMMA不同等离子处理时间的接触角及接触角恢复情况进行测量,采用正交试验法得到了最大键合力所需的最佳等离子处理时间以及有效操作时域,研究结果为确定微流控芯片的等离子体键合工艺参数提供借鉴。