微流控芯片在石英和玻璃的加工中,常常利用不同化學方法對其表面改性,然后可以使用光刻和蝕刻技術將微通道等微結構加工在上面。玻璃材料的加工步驟與硅材料加工稍有差異,主要步驟有:1)在玻璃基片表面鍍一層 Cr,再用甩膠機均勻的覆蓋一層光刻膠;2)利用光刻掩模遮擋,用紫外光照射,光刻膠發(fā)生化學反應;3)用顯影法去掉已曝光的光膠,用化學腐蝕的方法在鉻層上腐蝕出與掩模上平面二維圖形一致的圖案;4)用適當?shù)目涛g劑在基片上刻蝕通道;5)刻蝕結束后,除去光刻膠,打孔后和玻璃蓋片鍵合。標準光刻和濕法刻蝕需要昂貴的儀器和超凈的工作環(huán)境,無法實現(xiàn)快速批量生產。硅片微流道加工集成微電極,構建腦機接口柔性電極系統(tǒng)減少手術創(chuàng)傷。河北紙基微流控芯片
微流體的操控的難題:自動精確地操控液體流動是微流控免疫芯片的主要挑戰(zhàn)之一。目前通常依賴復雜的通道、閥門、泵、混合器等,通過控制閥門的開關實現(xiàn)多步驟反應有序進行。盡管各種閥門的尺寸很小,但使閥門有序工作需要龐大的外部泵、連接器和控制設備,從而阻礙了芯片的集成性、便攜性和自動化。為盡可能減少驅動泵等輔助設備以使系統(tǒng)小型化,Mauk等研究人員結合層壓、柔韌的“袋”和“膜”結構來減少或消除用于流體控制的輔助儀器,通過手指按壓充氣囊或充液囊實現(xiàn)流體驅動。此外研究人員還嘗試通過復雜的多層設計,更利于控制試劑加載、液體流動,如Furutani等人開發(fā)了一種6層芯片疊加黏合而成的光盤形微流控設備,每一層都有其特定功能,如加載孔、儲液池、反應腔等,盡可能避免降低敏感性。湖南pdms微流控芯片POCT 微流控芯片通過集成設計,實現(xiàn)無泵閥自動化樣本處理與快速檢測。
微流控芯片的硅質材料加工工藝:是在硅材料的加工中,光刻(lithography)和濕法刻蝕(wetetching)技術是2種常規(guī)工藝。由于硅材料具有良好的光潔度和很成熟的加工工藝,主要用于加工微泵、微閥等液流驅動和控制器件,或者在熱壓法和模塑法中作為高分子聚合物材料加工的陽模。光刻是用光膠、掩模和紫外光進行微制造。光刻和濕法蝕刻技術通常由薄膜沉淀、光刻、刻蝕3個工序組成。在薄膜表面用甩膠機均勻地附上一層光膠。然后將掩模上的圖像轉移到光膠層上,此步驟首先在基片上覆蓋一層薄膜,為光刻。再將光刻上的圖像,轉移到薄膜,并在基片上加工一定深度的微結構,此步驟完成了蝕刻。
安捷倫已有一些儀器使用趨向于具有更多可用性方面的經(jīng)驗,并將這些經(jīng)驗應用到了微流體技術開發(fā)上。微流體和生物傳感器的項目經(jīng)理Kevin Killeen博士在接受采訪時說,安捷倫的目標是為終端使用者解除負擔,“由適宜的儀器產品組裝成的系統(tǒng)可以讓非專業(yè)人士操縱專業(yè)設備”。微流體技術也需要適時表現(xiàn)出其自身的實用性和可靠性,例如,納米級電噴霧質譜分析(nano-electrospray MS)不必考慮其頂端的閉合及邊帶的加寬,Killeen補充道:“對于生物學家來說,微流控技術的價值就在于此?!蓖苿游⒘骺匦酒夹g的進步。
高標準PDMS微流控芯片產線的批量生產能力:依托自研單分子系列PDMS芯片產線,公司建立了從材料制備到成品質檢的全流程標準化體系。PDMS芯片生產包括硅模制備、預聚體澆筑、固化切割、表面改性及鍵合封裝五大工序,其中關鍵環(huán)節(jié)如硅模精度控制(±1μm)、表面親疏水修飾(接觸角誤差<5°)均通過自動化設備實現(xiàn),確保批量產品的一致性。產線配備光學顯微鏡、接觸角測量儀及壓力泄漏測試儀,對芯片流道尺寸、密封性能及表面特性進行100%全檢,良品率穩(wěn)定在98%以上。典型產品包括單分子免疫檢測芯片、數(shù)字ELISA芯片及細胞共培養(yǎng)芯片,單批次產能可達10,000片以上。公司還開發(fā)了PDMS與硬質卡殼的復合封裝技術,解決了軟質芯片的機械強度不足問題,適用于自動化檢測設備的集成應用,為生物制藥與體外診斷行業(yè)提供了可靠的批量供應保障。多材料鍵合技術解決 PDMS 與硬質基板密封問題,推動復合芯片應用。河北紙基微流控芯片
10-100μm 幾十微米級微流控芯片可實現(xiàn)多樣化結構設計與精密加工。河北紙基微流控芯片
微流控芯片(microfluidic chip)是當前微全分析系統(tǒng)(Miniaturized Total Analysis Systems)發(fā)展的熱點領域。微流控芯片分析以芯片為操作平臺, 同時以分析化學為基礎,以MEMS微機電加工技術為依托,以微管道網(wǎng)絡為結構特征,以生命科學為目前主要應用對象,是當前微全分析系統(tǒng)領域發(fā)展的重點。它的目標是把整個化驗室的功能,包括采樣、稀釋、加試劑、反應、分離、檢測等集成在微芯片上,且可以多次使用。包括:白金電阻芯片, 壓力傳感芯片, 電化學傳感芯片, 聲學微流控芯片,微/納米反應器芯片, 微流體燃料電池芯片, 微/納米流體過濾芯片等。河北紙基微流控芯片