PDMS微流控芯片中的微通道加工技术

传统加工方法制作PDMS微流控芯片中的微通道存在诸多限制,特别是难以实现复杂三维微通道的加工。首先介绍了微通道的传统加工方法,接着简要介绍了不同3D打印技术的基本原理,最后重点阐述了3D打印技术在PDMS微流控芯片微通道加工中的应用。未来,微流控芯片中微通道的加工将会向着高通量、低成本、高精度、三维化、集成化、微型化的方向发展。3D打印、以纳米压印为主要代表的微纳制造技术与传统微通道成型技术的不断融合,为研究人员提供了更多的思路,必将成为微通道加工中的重要技术手段,推动微流控芯片在生物医学、检验检疫、分析化学等领域更广泛的应用。     

医用微流控芯片研究进展

随着微电子学和微机电系统技术不断发展,微流控芯片技术不断创新,一些具有颠覆意义的新型医用芯片不断出现,并成为现代医学技术的支撑工具。首先,概述了医用微流控芯片的概念和应用。然后,介绍了6种具有代表性的新型医用微流控芯片的研究进展,包括基因芯片、即时诊断芯片、免疫芯片、可穿戴式芯片、数字化聚合酶链式反应芯片、循环肿瘤细胞芯片、组织与器官仿生芯片。最后,总结了医用微流控芯片的发展趋势。     

微流控通道加工技术的研究进展

在微流控芯片中,微通道是进行微分析的重要保证,其成型质量直接影响芯片的分析性能.从加工机理、技术特点以及适用范围等方面对激光直写加工、光刻加工、热压印技术、微细铣削加工和3D打印等微流控通道主要加工方法进行了阐述,并总结了这几种加工技术的优缺点,这为实际生产提供了一定参考.最后,对微流控通道加工技术的发展进行了展望,未...     

基于微流控技术的液滴微颗粒分选

微流控技术在医疗分析中具有重要的应用意义.在对样品生物分子分析前通常需要进行分选,达到纯化的目的 .使用不同种类的微颗粒代替生物分子(如细胞、蛋白质和DNA等),可模拟其在海藻酸钠溶液环境中的作用.通过软光刻制备的微流控芯片集成了微颗粒聚焦、液滴包裹微颗粒、液滴减速及液滴颗粒分选4个功能.通过鞘液流使微颗粒聚焦成一行,...     

基于液滴打印的纸质微流控芯片制备

介绍了一种基于液滴打印技术制作纸质微流控芯片的简单方法。蜡以液滴的形式喷射到滤纸上,加热蜡图案形成疏水屏障,用于生物试剂测定。制作的玻璃微喷嘴无需复杂的制造技术,成本低廉,简单且容易制作。喷射蜡滴稳定均匀。通过改变驱动电压、频率和加热温度及时间来实验研究蜡线的宽度,最终在纸质芯片上制备出宽度为2 600μm、长度为10 mm的蜡质疏水流道。用所制的纸质微流控芯片装置实现蛋白质、葡萄糖和pH值的多重测试。采用以液滴打印技术为基础的蜡滴生成系统制作纸质微流控芯片,成本低,简单,易于使用且制作快速。     

基于石蜡打印的PDMS微流控芯片制备及实验应用

介绍了一种基于数字化石蜡液滴微喷射技术制作微流控芯片的方法及其应用,制作的聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片可用于微液滴的生成和两相流的微混合。实验所需玻璃微喷嘴制备简单、成本低廉。石蜡阳模的形状可自主设计,通过调节驱动电压、驱动频率和加热温度可控制石蜡液滴尺寸及石蜡线宽。利用此方法在石英玻璃基底上打印出石蜡阳模,通过PDMS溶液浇注、固化、倒模、清洗再与石英玻璃基板键合等一系列工艺,最终可实现不同内径、不同流道形状的PDMS芯片,制作过程方便快捷,成品质量较好,设计自由度较高。最终通过调整系统各项参量制作出流道内径约为235μm的PDMS微流控芯片,并利用所制作的十字型流道PDMS微流控芯片生成了微液滴,用螺旋形流道的PDMS微流控芯片完成了亮蓝、柠檬黄两种颜色水溶液的微混合。     

微流控芯片的键合技术

微流控芯片实验室的成品率普遍较低,其中密封技术是微流控芯片制造过程的关键步骤,也是难点之一。玻璃等硬质材料常通过热键合和阳极键合技术实现密封,而节能省时的低温玻璃键合技术更受科研人员的青睐。此外,胶黏剂键合和表面改性键合以其便捷性和实用性的优势成为玻璃和聚合物芯片键合领域重要的部分。常用的聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚甲基丙烯酸甲基(PMMA)高聚物材料则依据其不同的适用场合而采用不同的键合方式。介绍和分析了微流控芯片领域常用的玻璃、PDMS和PMMA材质键合方式,为微流控芯片制备方法提供了技术指向,对提高微流控芯片制作的成品率产生积极的影响。     

微流控电泳芯片集成电导检测研究进展

电导检测器具有在微流控电泳芯片上制作微电极较易以及外围信号处理电路较简单的特点,在电泳芯片上的集成研究已得到广泛的关注和开展.该文综述了近几年在微流控电泳芯片上集成电导检测器的原理、系统组成以及影响因素,介绍了MEMS 技术在电泳芯片集成电导检测电极加工中的应用;重点综述了目前国内外相关研究报道中较有特色的在电泳芯片上集成的电导检测器.     

微流控芯片技术在细胞生物学研究中的应用进展

微流控芯片作为生物学研究平台的一种,优势显著,如：集成化、低消耗、高通量等,其所提供的细胞研究条件不仅具有较强的可控性,同时也十分精细,因此,该平台得到了细胞生物学学者的广泛关注。本文介绍了微流控芯片技术的概况,重点阐述了其在细胞生物学研究中的应用。     

玻璃微流控芯片的低成本制作技术

针对玻璃微流控芯片制作中普遍存在的成本高、加工周期长等问题,提出了一种基于湿法腐蚀技术的低成本、实用化制作方法。该方法以商用显微载玻片作为基底材料,采用普通负性光刻胶RFJ-220为腐蚀掩模,通过优化光刻及湿法腐蚀工艺,可得到深度大于40μm（最深可达110μm）,侧向钻蚀比为1．25：1,表面粗糙度小于5．2nm的微沟道。重点解决了光刻胶与基底之间的粘附性问题,并分析了腐蚀液的配比及腐蚀方式等对沟道形貌的影响。整个制作工艺过程简单,成本低,稳定性好,可广泛应用于玻璃微流控芯片的制作中。     

微流控聚合物链式反应芯片的多色荧光检测

为了实现微流控芯片上多目标DNA片段的同时检 测,建立了基于光棒匀光结构的微流控芯片多色 荧光检测系统。根据微流控芯片中的聚合物链式反应(PCR)反应腔的特点,设计了基于超亮 白光LED模组、光棒、二向色镜 和CCD的正交型荧光检测系统。CCD可一次采集微流控芯片上所有PCR反应腔中的荧光信号 ,通过滤光 片轮组合的变换,可实现多种荧光标记物的同时检测。采用荧光素钠溶液对激发光的均匀性 进行了测试, 激发产生的荧光图像均匀度达到93.99%,可满足微流控芯片上多反应 腔同时检测的需求。同时,以pUC-18人工质粒DNA作为标准品,开展了微流控荧光PCR生物实验,对系统性能进行验证。实验结 果表明:微 流控PCR反应腔的 DNA浓度变化与荧光信号的变化相一致,pUC-18样品的检测限达到0.05pg/uL,扩增 效率为97.28%,熔解曲线显示无引物二聚体产生,特异性好,达到了 商业化仪器的水平。     

基于微流控芯片的SAW分选技术研究现状北大核心

声表面波（SAW）分选技术因其无接触性、生物相容性好等特点,在生物医学、诊断学等领域有着广阔的应用前景。概述了声表面波分选芯片的基本结构组成、叉指换能器（IDT）的基本结构及工作原理,分析了行波声表面波（TSAW）和驻波声表面波（SSAW）进入流体后产生的复杂的声流效应。根据声表面波分选技术的分选机理不同,将声表面波分选技术分为驻波声表面波分选技术和行波声表面波分选技术。分别讨论了声表面波分选技术的分选原理和研究现状,指出了声表面波分选技术相对于其他分选技术的优势,并综合国内外研究现状分析了研究过程中存在的问题,提出了声表面波分选技术今后的研究方向。     

基于核酸检测的微流控芯片设计与传热分析

为了解决传统数字聚合酶链式反应(PCR)扩增过程中移液操作产生的问题以及升降温速率慢的弊端,设计了一种连续流数字PCR微流控芯片,能对包含PCR反应体系的微滴进行快速扩增,可以提升核酸检测过程中的扩增效率.用COMSOL对芯片微通道内部的温度分布和两相流体的共轭传热进行了数值模拟.结果 表明,芯片内部能产生95、55和...     

基于数字微流控芯片的液滴驱动及检测集成化

为了精确控制数字微流控(DMF)芯片内液滴的位置及运动范围,在液滴驱动行进过程中需及时检测液滴所在位置,这对于液滴在特定位置进行分离、混合或存储具有重要作用。为了更好地实现驱动与检测技术集成,设计了正交矩阵电极,利用电极间电容值差异获得液滴位置,借助分时工作方式通过电极复用实现驱动与检测的结合,既可有效保证液滴的准确控制,又可大大减少引线密度,降低芯片加工难度。实验结果表明电极上有无液滴时电容值差异明显,差值最大可达1 400 fF,且可靠性良好,电容值误差范围保持在2%以内,经可见光图像验证,液滴位置检测准确率可达100%。根据检测到的液滴位置,利用搭建完成的数字微流控系统为液滴规划路径,完成了高锰酸钾与维生素C溶液的褪色反应,证明本系统可实时完成液滴的可控驱动与准确检测。     

基于超材料的声表面波微流控芯片设计和工艺

声表面波(SAW)是一种能量聚集在基底表面传播的弹性声波.为了克服传统声表面波芯片声场分布不均匀、能量不集中和声场单一等缺点,将声学超材料和声表面波技术相融合,通过对基于声学超材料改进声场的芯片进行有限元仿真分析,实现低功耗声波激励下的声场局域增强、能量均匀分布的效果,进而加工并制作了铜柱阵列微结构的声表面波芯片.仿真...     

基于微流控芯片的图案化ZnO纳米材料阵列的合成

设计并制备了集成微液滴阵列的微流控芯片,通过微腔室捕获液滴形成稳定的液滴阵列,用于图案化ZnO纳米材料的合成。利用液滴诱导和两相流体剪切的模式分别在两种不同的芯片结构中构建微液滴阵列,探究了不同表面活性剂质量分数和不同流体体积流量条件下微液滴阵列的稳定性,并以稳定的微液滴阵列合成单元制备氧化锌纳米材料,分析反应物更新对ZnO纳米材料的形貌和晶体结构的影响。结果表明,两相流体剪切模式芯片中形成的微液滴阵列更为稳定,不需要在矿物油中添加表面活性剂就可以成功构建微液滴阵列,但油相体积流量过大(1 600μL/h)或者过小(5μL/h)会导致微液滴阵列不能成功构建。两相流体剪切模式芯片二在生长时间2 h、更新间隔时间10 min条件下合成的ZnO纳米棒形貌均一,有望实现高效的微液滴阵列构建,并应用于纳米材料的原位合成和分析。     

用于高集成度数字PCR平台的微流控芯片

数字聚合酶链式反应(PCR)是一种强大且应用广泛的核酸检测技术.现有数字PCR平台大多存在体积庞大、集成度低、耗材价格高、样品消耗大和人工干预多等缺点.设计并制备了一款基于样本自分离的低成本数字PCR微流控芯片,该芯片的独立PCR微反应腔室数量达到37 440个.通过对芯片进行进样效率、亲水性改良以及透光性研究,验证了...     

基于BioMEMS技术的样品预处理微流控芯片研制

研制了细胞分离芯片和DNA提取芯片两种样品预处理微流控芯片,介绍该两种芯片的原理、结构和样品预处理效果。基于微过滤原理设计的闸式细胞分离芯片,可实现老鼠外周血中白细胞与红细胞的分离。DNA提取芯片是基于固相萃取原理设计,研制成Si-玻璃和Si-PDMS-玻璃两种结构的DNA提取芯片。采用深刻蚀技术在硅片上刻蚀出20μm宽方柱阵列或直径为10μm的圆柱阵列,刻蚀深度为30～150μm,微柱阵列作为提取DNA的固相载体,成功提取PCR产物中的DNA。     

基于空间光调制器的并行微纳光刻技术研究进展

并行微纳光刻技术是实现微结构快速制造的重要技术手段。在简要介绍并行微纳光刻技术原理和优势的基础上,重点对基于空间光调制器的并行微纳光刻技术进行了分析和论述。按照对入射光场的调制作用,分多焦点和投影并行微纳光刻两类综述了其技术原理和研究进展。最后对两类基于空间光调制器的并行微纳光刻技术的现状及存在问题进行了归纳总结,并对它们的发展前景进行了展望。     

集成电极的PDMS-玻璃微流控芯片的制备

微流控芯片在分析化学和生物检测方面有着广阔的应用前景。对集成电极的PDMS-玻璃微流控芯片的制备工艺进行了研究与分析。最终使用SU-8快速制备阳模,使用PDMS转移图形得到具有微流控通道的PDMS盖片;在玻璃基板上加工Pt电极,除了需要外露的部分电极外,其他部分以薄层PDMS保护,得到电极基板;将PDMS盖片与电极基板半固化键合制得同时具有加热和温度传导电极以及CE高压电极的PDMS-玻璃芯片。ANSYS模拟分析证明加热芯片热惯性小,加热时温度分布效果好。