聚二甲基硅氧烷基质微流控芯片通道的氧气氛改性研究

    叶美英 方 群 殷学锋3

    (浙江大学化学系微分析系统研究所,杭州310027)

    摘 要 通过将新制的PDMS 微流控芯片置于氧气氛中对通道表面进行处理的简单方法,使电渗流大小及稳

    定性有了显著的改善。同时研究了氧气处理PDMS 通道表面的时间对电渗流的影响,得到氧气处理的最佳时

    间为3 d。讨论了氧气作用于PDMS 芯片表面的机理。在氧气处理3 d 的PDMS 微流控芯片上进行氨基酸分

    离实验,得到较好的分离效果。

    关键词 聚二甲基硅氧烷(PDMS) ,微流控芯片,氧气氛处理

    2004201204 收稿;2004206220 接受

    本文系国家自然科学基金重大项目资助课题(No. 20299030)

    1 引 言

    近年来,聚合物微流控芯片的加工及其应用已成为微机电加工技术(MEMS) 及芯片实验室(Lab2on2

    chip) 领域的重要研究方向之一1 ～3 。与目前广泛应用的玻璃基质微流控芯片4 ,5 相比,聚合物微流控

    芯片具有成本低、易于批量生产及加工简便等优点6 ～8 。聚二甲基硅氧烷(PDMS) 是常用的芯片材料。

    因聚合物表面具有惰性和憎水性9 ,电渗流的大小和稳定性均低于玻璃或石英材料10 ,使用前,通常需

    进行改性以增强表面的极性或亲水性来提高和稳定电渗流。PDMS 改性中最常用的是等离子体改

    性11 ,12 , 但等离子体氧化处理后的PDMS 微芯片的电渗流极不稳定11 。尽管PDMS 微流控芯片已被应

    用于氨基酸11 、DNA11 ,13 及酶分析12 ,14 中,但对PDMS 长时间下表面性质的变化尚未有研究。

    本实验发现空气中的氧气对PDMS 芯片的电渗流有较大的影响。进一步实验了用氧气处理PDMS

    芯片通道表面后芯片电渗流的长期稳定性,研究了O2 处理时间对PDMS 改性后电渗流稳定性的影响。

    结果表明,采用本实验的改性方法,操作简单, 可有效提高PDMS 微通道的电渗流,在5 个月内电渗流基

    本稳定。处理后的PDMS 微流控芯片成功应用于氨基酸的电泳分离。

    2 实验部分

    2. 1 仪器及试剂

    “十”字通道型(通道宽150μm ,高15μm;分离通道长30 mm ,进样通道长10 mm) 单晶硅阳模(东北

    大学分析科学研究中心) ;XTB21 型体视镜(南京江南光电股份有限公司) ; KGB22 型可调式恒温电热板 ......