[发明专利]一种表面图案化修饰的基片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于表面改性领域，更具体地，涉及一种表面图案化修饰的基片及其制备方法。

背景技术

近年来，微流体系统在化学工程、生物工程以及转化医学等领域产生重大影响。这种微流体系统结合材料科学，化学工程，微机电加工等技术可以对样品进行进样、预处理、加样、取样、反应、检测等一系列的操作。通过建立大规模集成的操作系统，使得分析、筛选通量更高，更为简单有效。因其是在微米尺度的操作，同时还能节约样品成本，提高每一单元实验的准确度。微流体系统的发展，带来的将是筛选和检测成本的大幅下降和效率的提高。因为发展微流体系统有极其巨大的经济价值，尤其是在药物筛选，转化医学等高精尖成本巨大的行业之中。

表面图案化修饰技术，作为微流体技术中的一个部分，近年来也受到了很多学者的重视。然而现有技术中多是通过微接触压印、或者等离子体处理等方式，来实现亲疏水区域的图案化修饰，如专利文献CN200580042844公开了一种通过表面处理以图案化改性的方法，通过孔眼掩膜限定亲疏水区域之后，再进行疏水或者亲水修饰，最后用后处理除去孔眼掩膜，从而使得衬底表面有图案化的亲疏水特性。然而这些方式多是通过对衬底表面活性基团的化学修饰来改变表面性质，其亲疏水性质并不稳定，同时操作步骤也相对繁琐。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种表面图案化修饰的基片及其制备方法与应用，其目的在于通过在衬底的部分表面覆盖PDMS薄膜，从而图案化的改变衬底表面的亲疏水性状，从而制备出能应用于微阵列芯片的基片，从而解决现有技术中图案化的疏水修饰不稳定的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种表面图案化修饰的基片，包括衬底以及图案化的纳米薄层，所述衬底表面带有亲水基团，所述纳米薄层为厚度小于1μm的PDMS(聚二甲基硅氧烷)薄膜；所述图案化的纳米薄层与所述衬底键合，形成没有纳米薄层的亲水区域和具有纳米薄层的疏水区域，所述亲水区域用于吸附微流体，所述微流体的形状为微液滴、微液流或者微液滴与微液流的组合，所述微流体的成分为水、溶液、悬浊液或者凝胶。

优选地，所述衬底表面带有的亲水基团为硅氧基、羟基、羧酸基、磺酸基、磷酸基、氨基或季铵基。

作为进一步优选地，所述衬底为玻璃、表面带有二氧化硅氧化层的硅片以及石英片。

优选地，所述溶液为药物溶液、荧光素溶液以及凝胶因子溶液，所述悬浊液为细胞悬浊液、细菌悬浊液或者纳米颗粒悬浊液。

优选地，所述亲水区域的形状为圆形、规则多边形或者线形，且圆形以及规则多边形的直径或者线形的宽度小于等于5mm。

按照本发明的另一个方面，提供了一种上述基片的制备方法，包括以下步骤：

(1)根据所需疏水区域与亲水区域的形貌，设计并制备出PDMS印章，所述PDMS印章包括凸起部和凹陷部，所述凸起部与所需疏水区域形貌一致；

(2)将所述PDMS印章与衬底用等离子体处理，使得PDMS印章与衬底表面产生自由基；

(3)将所述PDMS印章的凸起部与所述衬底表面键合后剥离，使得衬底表面与所述凸起部键合的区域残留一层厚度小于1μm的PDMS薄膜，形成疏水区域，其他区域即为亲水区域，制得所述基片。

其中，键合的时间与等离子体处理的电压、时间、气体的组分，以及氧等离子体设备的老化程度都有关，可能为1s～2h之间不等。

优选地，所述步骤(2)中等离子体处理所用的气体为惰性气体，空气，含氧元素的气体(如O₂、O₃、CO和CO₂)，或者含氮元素的气体(如N₂、HN₃、NO₂和NO)。

作为进一步优选地，所述步骤(2)中等离子体处理所用的气体为O₂或者O₃。

作为进一步优选地，在等离子体处理的电压为420V，等离子体处理所用的气体为O₂，且流量为600mL/min～800mL/min，等离子体处理时间为60s～90s时，键合的时间为10s～30s。

按照本发明的另一方面，还提供了一种包括上述基片的微阵列芯片，所述基片包括多个亲水区域，所述亲水区域表面吸附有第一微液滴，所述第一微液滴为水、溶液、悬浊液或者微凝胶。

优选地，所述第一微液滴为第一微凝胶，所述第一微凝胶由包含凝胶因子的液态的第一微液滴固化后形成。