[发明专利]一种聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的表面修饰方法及微流控涂层芯片和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的表面修饰技术，具体涉及一种采用超支化聚合物对聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片进行表面修饰的方法及使用该修饰方法得到的聚甲基丙烯酸甲酯微流控涂层芯片及其应用。

背景技术

微流控芯片技术是指采用微细加工技术，在一块几平方厘米的芯片上制作出微通道网络结构和其他功能单元，并将进样、预处理、生物与化学反应、分离和检测等基本操作集成在芯片上进行的一门新技术。它充分体现了21世纪分析设备微型化、集成化和便携化的发展趋势，并已成为生物、化学等诸多学科的研究热点和发展前沿。

制作微流控芯片的材料有硅片、玻璃和聚合物等。硅材料易碎、价格昂贵，透光及绝缘性能不够好、且表面化学行为较复杂；玻璃芯片的制作过程冗长缓慢，难以得到宽深比大的通道，且芯片封接复杂、费时；以聚甲基丙烯酸甲酯为代表的聚合物微流控芯片因其易于加工，可廉价批量生产，并且具有良好的透光性和介电性等优点，越来越受到关注。

但是，聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片也存在一些缺陷：和其他聚合物材料一样，它的表面疏水性很强，多数蛋白质等生物大分子因为疏水相互作用等原因强烈吸附于其微通道表面，导致分析结果失真，分离效能变差，吸附严重时甚至导致分离失败；其次，疏水的表面使得在微米级通道中难以充入水溶液，并且表面非常容易产生气泡，使得流路断开。因此，有必要对聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片表面进行修饰，改善其亲水性，降低对分析物的吸附，提高其分析性能。目前对于聚合物微流控芯片的表面修饰技术主要有动态涂层法和静态诱导接枝改性，前者每次进样都需要在缓冲液中加入欲涂布物质，操作麻烦，涂布物质还可能影响样品或缓冲液的性质；后者虽然能永久地改变芯片的表面性质，但是反应条件苛刻，需要无水、无氧，等离子体或紫外光源照射等，操作的步骤复杂，成本很高，使其广泛应用受到限制。因此有必要寻求一种新的，简捷的，有效的表面改性手段，以抑制分析物在芯片内壁的吸附，满足日益增长的微流控芯片分析生物分子的需求。

发明内容

本发明针对现有聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片存在的缺陷，提供了一种利用亲水性超支化聚酰胺酯对聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的表面修饰方法，以弥补目前表面修饰技术操作繁琐或改性效果不佳等不足，本方法对芯片表面进行永久的改性，有效地提高了芯片表面的亲水性，抑制了对分析物的吸附，提高了分析效果。

本发明还提供了通过表面修饰的聚甲基丙烯酸甲酯微流控涂层芯片，本涂层芯片采用超支化聚合物进行表面改性，在芯片表面涂覆上一层致密、连续的亲水性涂层，提高了涂层芯片表面的亲水性，有效弥补了聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片表面疏水性强的缺陷。

本发明还提供了新生成的聚甲基丙烯酸甲酯微流控涂层芯片的应用。

基于上述问题，本发明首次提出利用亲水性的超支化聚酰胺酯对聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片表面进行改性，利用亲水性的超支化聚酰胺酯末端大量的端羟基，在催化剂作用下与聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片微通道表面上的酯基和残存的羧基分别发生酯交换反应和酯化反应，以化学键合的的方式将超支化聚酰胺酯涂覆在芯片微通道的内壁，形成一层致密、稳定的亲水性涂层，制得一种聚甲基丙烯酸甲酯微流控涂层芯片。超支化聚合物跟传统聚合物相比具有一些独特的性质如：类似球状的结构，分子链无链缠绕，溶解度高，粘度低，含有大量的活性末端基团等特点，是一种极具潜力的涂层材料，以其作为涂层涂覆在聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片表面，可以克服芯片本身存在的缺陷，其具体方案如下：

一种聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的表面修饰方法，其特征是包括以下步骤：

（1）   将聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的预处理：将聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片用NaOH溶液在惰性气体压力下冲洗，然后依次用去离子水和二甲基乙酰胺冲洗、惰性气体吹干，备用；

（2）   聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的表面修饰：

a.     将超支化聚酰胺酯和催化剂用二甲基乙酰胺配成涂层溶液；

b.     将涂层溶液用惰性气体压入微流控芯片的微通道中，保持5-30min，将剩余的涂层溶液用惰性气体缓慢吹出；

c.     将涂覆后的微流控芯片加热至60-100℃，使超支化聚酰胺酯与微流控芯片的微通道充分键合，然后依次用甲醇和去离子水冲洗干净，得聚甲基丙烯酸甲酯微流控涂层芯片。