[发明专利]一种油水分离的微流控芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种油水分离的微流控芯片及其制备方法，该微流控芯片表面有微结构和微通道，在微通道的左右两侧分别进行亲水和亲油修饰，在电场的作用下，油水混合溶液发生破乳，水往亲水侧移动，油往亲油侧移动，最后实现油水分离，主要应用于变压器油、发电厂透平油、海上原油泄漏事故处理、油田落地油、海上钻井平台浮油、钢铁厂平流油、炼油厂大量含油废水等相关领域。

背景技术

20世纪80年代后期，为了建立更类似于体内环境的培养体系，尽可能使体外环境与体内环境相吻合，从而使细胞间能相互沟通信息，相互支撑生长增殖，人们在细胞培养技术的基础上发展出了细胞共培养技术。细胞共培养技术是将2种或2种以上的细胞共同培养于同一环境中，由于其具有更好地反映体内环境的优点，所以这种方法被广泛应用于现代细胞研究中。

目前，细胞共培养技术最多应用于骨细胞和神经细胞。细胞共培养体系主要通过两种方法建立：①直接共培养体系，即将2种或2种以上的细胞同时或分别接种于同一孔中，不同种类的细胞之间直接接触；②间接共培养体系，即将2种或2种以上的细胞分别接种于不同的载体上，然后将这两种载体置于同一培养环境之中，使不同种类的细胞共用同一种培养体系而不直接接触。

共培养体系主要作用：诱导细胞向另一种细胞分化；诱导细胞自身分化；维持细胞功能和活力；调控细胞增殖；促进早期胚胎发育和提高代谢产物产量。从上世纪30年代开始，细胞培养逐渐成为研究人员实验过程中不可缺少的重要步骤，其载体工具：培养皿/培养瓶也逐步被大家所认可，成为了一种常规的实验耗材。虽然到目前为止，很多科学家认为培养皿/培养瓶的这种体外培养条件与体内生长环境有着显著的不同，但是由于没有更好的培养载体来改变这个现状，所以生物学家们也只能退而求次的默认这种情况的存在。但是近来，一种Petaka细胞培养系统的问世，获得美国、欧洲广大生物科学家的青睐，培养皿/培养瓶的一些致命缺陷又再一次被提及，成为研究人员热烈讨论的话题之一。

常规的细胞培养皿很难完成多种细胞的共培养，因此，发展一种便捷、快速、高效、低成本的多细胞培养技术，是细胞生物学等领域的迫切需求。近年来，微流控芯片分析技术已成为分析化学中一个重要的研究方向，是其中最活跃的一支，无论是在科研还是应用领域都获得了广泛的重视。微流控芯片作为一种新型的分析检测平台，具有高通量、集成化、多重平行分析、便携式、易操作、成本低等优点，已经在众多领域获得了广泛应用。然而，采用微流控芯片，在其表面制备微结构和微通道，依靠微通道中多层液体之间的层流效应驱动样品微流体，同时完成多种细胞的植入技术，目前在多种细胞共培养的应用领域尚未有实质性的突破。

多种细胞共培养微流控芯片能将2种或2种以上的细胞共同培养于同一环境中，能更真实地反映人体组织细胞之间的互相影响，有利于实验者观察细胞与细胞之间互相作用，特别是多个细胞对一个细胞的影响，也有利于快速筛选新药的疗效和毒性。

发明内容

本发明的目的是提供了一种油水分离的微流控芯片及其制备方法，该微流控芯片表面有微结构和微通道，在微通道的左右两侧分别进行亲水和亲油修饰，在电场的作用下，油水混合溶液发生破乳，水往亲水侧移动，油往亲油侧移动，最后实现油水分离。微流控芯片由刻有微米级别的微结构和微通道的芯片和粘性薄膜封合而成，微结构和微通道通过微加工技术制备。

为实现上述目的，本发明采用以下的操作步骤：

(1)用计算机辅助设计软件设计和绘制微流控芯片中各层芯片的微结构和微通道图形。

(2)通过微加工技术在各层微流控芯片基材表面和粘性薄膜上加工所需的微结构和微通道，包括进样孔、分离主通道和分离分通道。

(3)利用双层粘性薄膜，将各层离心式微流控芯片对齐、粘合、加压封合，组成油水分离的微流控芯片。

(4)将油水混合溶液从样品池加入，施加一定电场，使油水混合溶液进行破乳。

(5)溶液迅速破乳后，利用亲水和亲油界面的同性相吸原理，完成油水的分离。

本发明中，油水分离的微流控芯片的芯片基材可以是PMMA、PC、PVC、COC、铜、铝、不锈钢、硅片、玻璃圆片，也可是市售的各类普通CD光盘。

本发明中，油水分离的微流控芯片和粘性薄膜的微结构和微通道可以通过数控铣刻、激光刻蚀、LIGA技术、模塑法、热压法、化学腐蚀制备，也可用软刻蚀技术制备。

本发明中，油水分离的微流控芯片是由两层芯片组成，各层芯片之间用粘性薄膜贴合，粘性薄膜可以是双层力致粘性薄膜，也可是普通双面胶薄膜。