微流控芯片材料pdms表面改性

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1、微流控芯片材料PDMS表面改性目录第1章微流控芯片11.1微流控芯片应用11.2微流控芯片材料11.3PDMS2第2章蛋白质在材料表面的吸附42.1蛋白质吸附过程中的相互作用力42.2蛋白质吸附和脱附过程52.3蛋白质在材料表面吸附过程影响因素62.3.1蛋白质62.3.2溶液62.3.3材料6第3章PDMS表面改性83.1PDMS表面改性方法83.1.1物理修饰法83.1.2化学修饰法83.2PDMS紫外光照处理93.3PDMS表面枝接聚乙二醇（PEG）103.3.1枝接过程103.3.2实验结

2、果和表征113.3.3枝接PEG抗蛋白质吸附机理12参考文献14微流控芯片材料PDMS表面改性第13页第1章微流控芯片20世纪90年代，ManzA等人首先提出微型全分析系统（miniaturizedtotalanalysissystem，μ-TAS）的概念，其中芯片式μ-TAS也称芯片实验室（Labonachip），根据原理不同分为微流控芯片和微阵列芯片。微流控芯片又称芯片实验室（LabonaChip），是微机电加工技术（MEMS）的一个典型应用，在硅、石英、玻璃或高分子聚合物[1]等基质材料上加

3、工出微管道、微阀、微泵、微反应器、电极等功能单元，基于分析化学的相关理论和技术，实现生物或者化学领域所涉及的样品纯化、反应、萃取、分离、检测等一系列功能的实验装置，以微尺寸效应为基础，以微管道网络为基本特征，以微流体为核心。微流控芯片结合“微”和“全”的优点，具有较高的分析效率和极大的试剂消耗量，实现生物样品分析检测的集成化、自动化、便携化。从本世纪初开始，微流控芯片技术得到飞速发展。作为微流控芯片的基本载体，材料对芯片加工精度和功能等有极其重要的意义，芯片材料的研究也在不断深入。1.1微流控芯片

4、应用微流控芯片所表现出的整体性和系统性具有难以估量的潜在能力，使得微流控芯片具有了强大的发展活力和美好的应用前景。随着研究工作的深入展开，微流控芯片的发展已经远远超越了发展初期的雏形—毛细电泳芯片，主要应用方向包括蛋白质[2]、核酸和肤等的分离分析，以及酶分析、免疫分析、多相化学反应等，己经涉及的应用领域包括疾病诊断、环境检测、食品安全、司法鉴定、体育竞技以及反恐、航天等事关人类生存质量的诸多方面。1.2微流控芯片材料微流控芯片材料主要分为硅质材料、聚合物材料和其他材料，其基质材料具体分类、优缺点

5、如表1-1所示。微流控芯片材料PDMS表面改性第13页表1-1微流控芯片材料种类优点缺点硅片化学惰性一般、热稳定性好易碎、价格昂贵、紫外光透过率低加工工艺成熟、键合较难表面化学行为复杂、电绝缘性不好玻璃化学惰性好、光学性质优良易碎、加工成本高易于光刻和蚀刻、键合工艺多样可重复试用石英化学惰性好、光学性质优良难以成型深宽比大的微通道电渗性质良好、表面性质稳定材料成本高，键合困难高聚物成本低廉、种类繁多、可批量生产导热性能差、不耐高温加工方法丰富、便捷表面改性较难、对有机溶剂适应性差硅材料具有良好的化

6、学惰性与热稳定性，基于微电子领域的加工技术，最早用于制作微流控芯片。但是硅材料易碎，成本高，透光性差，电绝缘性能差及表面化学行为较为复杂，这些都大大限制了其在微流控芯片中的应用。石英和玻璃具有良好的电渗和优良的光学性质，其表面吸附和表面反应能力都有利于表面改性，但是价格相对较高。使用与硅片类似的光刻和表面改性技术可以将微结构转移到石英和玻璃上，加工工艺成熟。因此，玻璃材料近来被广泛应用于制作微流控芯片。然而，以玻璃和硅为主要制作材料，其制作过程依赖标准光刻技术，由于成本高、工序复杂、易污染以及通道

7、几何尺寸受限等缺点。高分子聚合物材料种类多，加工成型方便，价格便宜，尤其是高聚物材料有良好的光学性质、化学惰性、电绝缘性和热性能等，使其在微流控芯片领域的应用具有得天独厚的优势。可用于制作微流控芯片的高聚物材料人致可分为三人类：热塑性聚合物、固化型聚合物和溶剂挥发型聚合物。目前，已有大量的高聚物材料被用于微流控芯片加工中，如聚酰胺（PA）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT），聚碳酸酯（PC），聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚二甲基硅氧烷（PDMS）等。1.1PDMS在众多高聚物微流控芯片[3]中，聚二

8、甲基硅氧烷[4]（ploydimethylsiloxane，PDMS）微流控芯片是应用范围最广的芯片之一。其分子式如图1-1所示：微流控芯片材料PDMS表面改性第13页图1-1聚二甲基硅氧烷分子式PDMS以其独特的优势在微流控芯片中得到应用：材料廉价、易得；材料可加工性、成型性好，可以通过快速模塑法制作不同通道形状的微流控芯片；可以透过240nm以上波段的紫外、可见光，适合各种光学检测；不透水，不溶于水和常见电泳缓冲液；可以透过空气，对细胞无毒，适合生物样品检测；表面能低，容易和其