[发明专利]一种基于诱导电荷电渗和介电泳的微尺度颗粒分离芯片及其制备方法与应用

摘要

一种基于诱导电荷电渗和介电泳的微尺度颗粒分离芯片及其制备方法与应用，它涉及一种基于诱导电荷电渗和介电泳的微尺度颗粒分离芯片及其制备方法与应用。本发明要解决现有的基于介电泳连续性颗粒分离方法中颗粒聚集过程需要复杂地流体操控和不紧凑的外接设备，无法直接与其它微流控芯片进行集成等问题。芯片：基于诱导电荷电渗和介电泳的微尺度颗粒分离芯片由PDMS盖片和ITO玻璃基底组成；所述PDMS盖片键合在ITO玻璃基底上，在PDMS盖片上印刷有通道。制备方法：一、电极的加工；二、通道模具的加工；三、PDMS盖片加工；四、芯片的制备。基于诱导电荷电渗和介电泳的微尺度颗粒分离芯片用于微尺度颗粒分离。

主权项

1.一种基于诱导电荷电渗和介电泳的微尺度颗粒分离芯片的制备方法，其中微尺度颗粒分离芯片由PDMS盖片(9)和ITO玻璃基底(13)组成；所述PDMS盖片(9)键合在ITO玻璃基底(13)上，在PDMS盖片(9)上印刷有通道；所述通道的左端设置有入口(15)，所述通道的右端设置有第三出口(10)，所述通道中间位置的垂直方向上对称设置有第一出口(2)和第二出口(12)，在所述第三出口(10)的侧下方设置有第四出口(11)，所述第三出口(10)的出口方向与所述第四出口(11)的出口方向呈6°角设置；在所述通道的中间位置分隔为三个区域，左侧为聚集区(17)，右侧为分离区(18)，中间为过渡区(19)；所述分离区(18)的左端为窄入口(20)，所述第一出口(2)、第二出口(12)和窄入口(20)设置在过渡区(19)内；设置在分离区(18)内的通道的一侧为电极侧，电极侧相对称的另一侧为第四出口侧；所述的ITO玻璃基底(13)上固定有第一激发电极(1)、第二激发电极(14)、第三激发电极(3)、第四激发电极(4)、第五激发电极(5)、第六激发电极(6)、第七激发电极(7)、第八激发电极(8)和悬浮电极(16)；所述悬浮电极(16)设置在聚集区(17)内；所述第一激发电极(1)的内侧和第二激发电极(14)的内侧分别设置在悬浮电极(16)的两侧，且关于悬浮电极(16)中心线对称；所述第三激发电极(3)的内端部、第四激发电极(4)的内端部、第五激发电极(5)的内端部、第六激发电极(6)的内端部、第七激发电极(7)的内端部和第八激发电极(8)的内端部从左至右依次设置在电极侧；所述的第一激发电极(1)、第二激发电极(14)、第三激发电极(3)、第四激发电极(4)、第五激发电极(5)、第六激发电极(6)、第七激发电极(7)、第八激发电极(8)和悬浮电极(16)是在ITO玻璃基底(13)的表面导电侧通过软光刻技术处理得到的；其特征在于所述制备方法具体是按以下步骤进行的：一、电极的加工：①、清洗ITO玻璃：首先将ITO玻璃依次置于丙酮、酒精和去离子水中超声清洗10min～15min，氮气吹干，然后将氮气吹干后的ITO玻璃置于温度为100℃～120℃下加热10min～15min，自然冷却至室温，得到预处理后的ITO玻璃；②、甩胶：在通风洁净的环境下，向预处理后的ITO玻璃上滴加AZ光刻胶，当滴加一滴体积为20微升的光刻胶后要翻转预处理后的ITO玻璃，在5min中内将AZ光刻胶覆盖至处理后的ITO玻璃表面三分之二的面积，得到涂胶后的ITO玻璃，然后将涂胶后的ITO玻璃送入匀胶机中，在转速为3300r/min的条件下进行匀胶，得到匀胶后的ITO玻璃；③、曝光：在温度为100℃的热板上，将甩胶后的ITO玻璃加热6min，自然冷却至室温，然后利用曝光箱进行曝光，曝光时间为195s，得到曝光后的ITO玻璃；④、显影：利用正光刻胶显影液对曝光后的ITO玻璃进行显影，显影时间为5min～7min，得到显影后的ITO玻璃，采用清水对显影后的ITO玻璃进行冲洗后，采用氮气吹干，置于显微镜下观察，如显影不彻底可再次进行显影，最终得到显影完全的ITO玻璃；⑤、坚膜：在温度为120℃的热板上，将显影彻底的ITO玻璃进行坚膜，坚膜时间为6min～8min，自然冷却至室温，得到坚膜后的ITO玻璃；⑥、刻蚀：将坚膜后的ITO玻璃放入浓盐酸中进行刻蚀，刻蚀时间为25min～35min，在刻蚀过程中每隔5min进行一次摇晃，采用清水对刻蚀后的ITO玻璃进行清洗，采用氮气吹干，置于显微镜下观察，如刻蚀不彻底可再次进行刻蚀，最终得到刻蚀彻底的ITO玻璃；⑦、去除光刻胶：将刻蚀完全的ITO玻璃置于去胶溶液中浸泡，去除光刻胶，然后依次采用洗洁精、酒精和去离子水进行冲洗，氮气吹干，置于烤箱中烘干，得到ITO玻璃基底(13)；二、通道模具的加工：①、采用长为6厘米宽为4厘米的玻璃作为通道模具的基底，先采用洗洁精清洗后再采用去离子水冲洗，采用氮气吹干，得到洁净的玻璃；②、在温度为120℃的条件下洁净的玻璃进行烘烤，自然冷却至室温，得到干燥的玻璃；③、在没有白光的条件下，将干膜按照干燥的玻璃的尺寸进行裁剪，然后将干膜粘贴在干燥的玻璃上，得到粘贴有干膜的玻璃；④、对贴好干膜的玻璃依次进行曝光和显影后，在温度为50℃的条件下，将显影完全的粘贴有干膜的玻璃置于烤板上进行坚膜，坚膜时间为3min～6min，自然冷却至室温，得到通道模具；三、PDMS盖片加工：①、PDMS盖片材料的配制：将PDMS与固化剂混合，搅拌均匀，得到PDMS盖片材料；所述的PDMS与固化剂的质量比为10:1；②、浇筑通道：用锡箔纸将通道模具包覆成方形开口槽，且通道模具的通道一侧朝上放置，然后把锡箔纸包好的通道模具放置在真空釜中，将70μL～100μL的三甲基氯硅烷注入真空釜中，抽真空3min～4min，静置10min～15min，再在三甲基氯硅烷处理后的通道模具上浇筑步骤三①中配制的PDMS盖片材料，抽真空35min～40min，保证无气泡后，置于温度为80℃～100℃下加热2.5h～3.5h，进行固化；③、PDMS通道处理：采用刀片将位于通道模具边缘外侧的固化后的PDMS盖片材料切除，将PDMS盖片材料和通道模具通过镊子进行分离，得到PDMS盖片(9)；四、芯片的制备：将ITO玻璃基底(13)设有电极的一侧和PDMS盖片(9)设有流道的一侧朝上，并列置于等离子机的腔室内，在腔室压力为700毫托及等离子发生器功率为20W的条件下曝光32s，然后在显微镜下，将ITO玻璃基底(13)设有电极的一侧和PDMS盖片(9)设有流道的一侧相对放置，将ITO玻璃基底(13)上的电极和PDMS盖片(9)上的通道按照对应的位置进行对齐后静置15min；保证ITO玻璃基底(13)和PDMS盖片(9)不发生错位的情况下，将它们移动到热板上，在温度为50℃的环境中进行加固处理，加固处理时间为1h，得到基于诱导电荷电渗和介电泳的微尺度颗粒分离芯片。