[发明专利]一种液滴阵列芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物化学分析领域，尤其涉及一种液滴阵列芯片及其制备方法。

背景技术

近年来，基于液滴阵列的微全分析系统以其微型化、集成化、自动化、通 量化、快速、灵敏、便携等优点在生命分析化学研究等领域得到了广泛应用， 许多典型的实验操作，如混合、搅拌、取样、计量等都可以在液滴阵列中进行， 并且，可实现多组分同时检测。目前已有多种液滴阵列芯片投入实际使用，比 如用于样品DNA的制备、PCR反应、电泳检测、电喷雾离子质谱检测等。

然而，目前普遍采用的液滴结构生成方法多是微流控芯片液滴技术，如常 用的T型通道芯片技术、流式聚焦芯片技术和共轴流芯片技术，其基本原理是 利用微通道中连续相液体提供的剪切力将分散相液体分割成快速流动的液滴 串。但这种方法不仅加工工艺复杂，更需要微流体驱动器、液滴装载器等辅助 设备，难以实现对微液滴大小和均匀度的有效控制，成本较高，操作不便。另 一方面，微流控芯片液滴技术因微通道的局限性，不能够形成任意形状及排布 的液滴结构，且易产生通道堵塞、流速不稳等不良现象。此外，基于现有技术 的电学筛选、光学操纵和气动阀技术等液滴生成的技术途径难以实现同时大批 量液滴的生成、捕获、筛选及分析，限制了其在实际中的广泛应用。

发明内容

一方面，本发明克服现有技术存在的不足之处而提供了一种液滴阵列芯片， 本发明的液滴阵列芯片利用其表面的亲疏水性可精确高效地生成大量形貌均 一、可控的阵列式液滴结构，为基于液滴的复杂生物化学应用提供基础。

本发明的液滴阵列芯片，其包括：基底；所述基底具有相互交替排布的亲 水区和疏水区以形成亲疏水阵列。

优选地，所述亲水区通过物理吸附亲水材料或化学修饰亲水性官能团、亲 水性单分子层及亲水性聚合物而形成于所述基底上。

优选地，所述亲水材料包括亲水性有机物、亲水性无机物和金属材料。

更优选地，所述亲水性有机物选自以下物质中的至少一种：丙烯酸、聚乙 二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和聚甲基丙烯酸羟乙酯。

更优选地，所述亲水性无机物包含下列材料中的至少一种：砷化镓、二氧 化硅、二氧化钛、氧化铁、氮氧化硅、氧化铝和氮化铝。

更优选地，所述金属材料包含下列材料中的至少一种：金、银、铜、钯和 铂。

更优选地，所述亲水性官能团为以下官能团中的至少一种：氨基、羧基、 羟基、磺酸基、磷酸基和季铵阳离子。

更优选地，所述亲水性官能团是通过等离子体处理或化学试剂处理的方法 形成于所述基底上。

更优选地，所述亲水性单分子层由含有下列基团的材料构成：氨基、羧基、 羟基、磺酸基、磷酸基和季铵阳离子。

更优选地，所述亲水性单分子层通过自组装的方法形成于所述基底上。

更优选地，所述亲水性聚合物通过化学接枝的方法形成于所述基底上。

优选地，所述疏水区通过物理吸附疏水材料或化学修饰疏水性官能团、疏 水性单分子层及疏水性聚合物而形成于所述基底上。

更优选地，所述疏水性材料选自以下物质中的至少一种：聚四氟乙烯、聚 苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯酸六氟丁酯。

更优选地，所述疏水性官能团为以下官能团中的至少一种：烃基、硝基、 氟、氯。

更优选地，所述疏水性官能团是通过等离子体处理或化学试剂处理的方法 形成于所述基底上。

更优选地，所述疏水性单分子层由包含烃基、硝基、氟、氯的基团的材料 构成。

更优选地，所述疏水性单分子层通过自组装的方法形成于所述基底上。

更优选地，所述疏水性聚合物通过化学接枝的方法形成于所述基底上。

优选地，所述基底由以下材料中的至少一种制备而成：硅、二氧化硅、玻璃、 石英、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯、 聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对二甲苯和聚酰亚胺。

优选地，所述亲疏水阵列包括平面液滴阵列。

优选地，所述亲疏水阵列中的亲水区或疏水区形成为相对于基底下凹，从 而使所述亲疏水阵列形成为微腔或微孔液滴阵列。

优选地，所述亲疏水阵列中的亲水区或疏水区形成为相对于基底向上凸出， 从而使所述亲疏水阵列形成为微柱液滴阵列。