[实用新型]经特殊浸润性优化的声表面波分选芯片

说明书

本新型公开了经特殊浸润性优化的声表面波分选芯片。该芯片将浸润性优化、宽频/变频叉指换能器技术、水力分选的部分特征与声表面波分选方法相融合，实现对细胞/粒子高通量富集、特定细胞/粒子高纯度分选。芯片工作时，叉指换能器产生的声表面波对微流道内的流体及细胞/粒子施以声场及声辐射力的作用。此外，因分选流道的基底采用特殊浸润性优化处理，不同浸润性微区域界面内将存在表面张力、黏附力、剪切力及壁面滑移等差异。当排列成队的细胞经过分选区域时，在声流效应、声辐射力、粘性力(斯托克斯力)等作用下细胞将偏离其原始流线轨迹，在特殊浸润性优化基底的耦合作用下，细胞/粒子的偏移速度和距离增大，提高了分选通量和效率。

技术领域：

本新型涉及声表面波分选芯片，特别涉及新型的经特殊浸润性优化的声表面波分选芯片。

背景技术：

表面浸润性是固体表面的重要特征之一，通常以接触角(contact angle,CA)来表征液体对固体的浸润程度。一般来说，固体表面与水的接触角大于90°时，称之为疏水表面；小于90°时，称之为亲水表面。而当接触角大于150°或接近0°时，这两种极端浸润性表面称之为超疏水和超亲水表面。特殊浸润性表面包括三类：超亲水/超疏水可逆转变、超亲水-超疏水图案化表面和梯度渐变浸润性表面。特殊浸润性表面在自清洁、防雾、耐腐蚀、油水分离、液体无损转移、液体运输、血液相容材料等方面具有巨大应用前景。表面浸润性优化技术已经相对成熟，各种形态与结构的浸润性优化表面的获得也较为容易，溶胶－凝胶法、电化学方法、静电纺丝法、等离子体技术、氧化还原法、水热法、相分离法、气相沉积法、层层自组装法、模板法等表面改性技术获得了较为普遍应用。

近几十年来，微流控分选技术已经成为医学、生物工程、制药以及化学领域的一个重要平台，特别在癌症细胞检测、疾病诊断、药物筛选以及组织学工程上都有着广泛的应用。目前已有很多的研究团队致力于微流控粒子分选技术的研究，基于微流控芯片的分选技术主要可以分为两大类，分别是主动分选技术和被动分选技术。其中主动分选技术主要包括介电泳分选、声分选、磁分选以及光分选等，其是通过施加外部力场使微流道中的不同悬浮粒子或细胞沿不同的轨迹运动，进而达到分选的目的。被动分选技术主要包括惯性分选、微结构过滤、确定性侧向偏移、场流及水力分选、亲和性分选等，其是利用一些特殊结构或者流体对悬浮粒子产生的斯托克斯力使不同悬浮粒子或细胞的运动轨迹发生改变，进而实现流体中悬浮粒子的分选。每一种分选技术都具有各自的优势和特点，通常来说，被动分选技术具有较高的通量，而主动分选技术操控更精确，更易实现高精度的分选。

基于声表面波(SAW)的微流控粒子分选技术是近些年新兴的一种分选技术。根据作用原理的不同,声表面波在粒子分选中的应用主要分为两类：声表面波驻波分选和声表面波行波分选。声表面波驻波分选的原理是声表面波驻波作用微流道中的流体时，基于声流效应，流道内会形成周期分布的压力节点和压力反节点，悬浮粒子在声辐射力的作用下会迁移至压力节点或压力反节点，进而实现分选；声表面波行波分选的原理是声表面波单方向作用微流道中的流体时，不同属性(密度，直径，可压缩率)的悬浮粒子受到声辐射力的大小不同，因此侧向迁移距离也不同，进而实现分选。

通量和纯度在大多数分选技术中往往是相互制约的两个指标，通量上升则意味着纯度下降，反之亦然。而现有的被动分选技术一般通量高但分选精度低，而主动分选技术一般分选精度高但通量低。

发明内容：

本新型的目的是为了解决上述问题，而提供了经特殊浸润性优化的声表面波分选芯片，该芯片包括压电基底、压电基底上的宽频/变频叉指换能器(IDT)和分选流道系统组成，其中分选流道系统由经特殊浸润性优化的分选流道基底和经具有低黏附力的类似于“荷叶效应”的超疏水改性处理的PDMS流道组成。且PDMS流道采用浸润性优化后，将提高分选芯片对气泡的去除和抗干扰能力以及自清洁能力，提高其工作稳定性和可靠性。

本新型的经特殊浸润性优化的声表面波分选芯片可用于基于行波声表面波分选原理的分选芯片和基于驻波声表面波分选原理的分选芯片。