一種抗蛋白吸附聚合物芯片電泳微流通道的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種抗蛋白吸附聚合物芯片電泳微流通道的制作方法，采用聚乙二醇預聚物作為雙基片夾心層材料，并采用紫外光刻的方法在夾心層上直接構筑微流通道，所得微流通道的分辨率可達到10μm，具有良好的抗蛋白吸附性能，與聚二甲基硅氧烷微流通道相比，抗蛋白吸附能力提高1倍以上。本方法所用工藝流程簡單，無需制作模具，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，重復性好，易于大規(guī)模生產(chǎn)，制得的微流通道具有優(yōu)良的分辨率和抗蛋白吸附性能，適用于構筑抗蛋白吸附芯片電泳，生物芯片，微流控芯片和微全分析系統(tǒng)等場合。
【專利說明】一種抗蛋白吸附聚合物芯片電泳微流通道的制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及抗蛋白吸附聚合物芯片電泳微流通道的制備方法，確切的說是一種利用聚乙二醇預聚物與雙基片形成的夾心層結構和紫外光刻制備抗蛋白吸附聚合物芯片電泳微流通道的方法。

【背景技術】
[0002]自1990年問世以來，芯片電泳因其體積小、分析速度快、成本低、集成度高、自動化程度高、便于攜帶、易于商業(yè)化等特點而倍受關注，并在環(huán)境保護、生物化學、醫(yī)學衛(wèi)生、臨床檢測、司法鑒定、食品衛(wèi)生、藥品檢測、毒品和興奮劑檢測、農業(yè)化學、生物醫(yī)藥工程和生命科學等領域得到廣泛應用。
[0003]近年來，有機聚合物材料在微流控芯片電泳制備中得到了廣泛的應用。有機聚合物材料相對于無機的玻璃、硅、石英等具有價格便宜、成型容易、柔韌性優(yōu)異等很多優(yōu)點，可以實現(xiàn)微流控芯片電泳的低成本、大批量生產(chǎn)。制備微流控芯片電泳的有機聚合物材料有聚二甲基硅氧烷$01?、聚甲基丙烯酸甲酯⑴―)、聚碳酸酯和環(huán)氧樹脂等。其中以
和最為常用，但這些聚合物芯片電泳的制作過程通常需要額外制備模板或模具而變得比較繁瑣。如:(1)01611等在八咖》雜志2006，153，151-158報道了利用光刻膠別-8為模板制備了 ？013芯片電泳。制作過程分為別-8模板制作、?013澆注成型、？018鍵合等多個步驟；(2) 81111等在《了0111'的1 0？011~0胍1:0狀叩117八》雜志2007，1162，162-166報道了利用熱壓鍵合的方法制備了？1嫩芯片電泳，制作過程分為金屬陽模制作，熱壓成型、?—熱封接鍵合等多個步驟。并且這些有機聚合物芯片電泳材料的抗蛋白吸附性能普遍不佳，還需要對聚合物表面進行后續(xù)的修飾改性等步驟才能夠較好地適用于蛋白質和生物大分子樣品的分析檢測。如0？10&1
811(1 8101116(11081如07818》雜志2010，53，1272-1277報道了通過親核加成反應將抗蛋白吸附的聚乙二醇(9%)分子鏈固定在模板熱壓法所制備的？1嫩通道的表面，提高了生物大分子在芯片電泳分析中的分離效率和分析的重現(xiàn)性。芯片電泳微流通道表面所修飾的分子鏈的抗蛋白吸附性能易受修飾密度、厚度和缺陷等因素的影響，并且存在由于不同材料間的不良鍵合而造成的涂層脫落等問題。
[0004]以上所列的制備方法，普遍工藝設備復雜，需要制備模具，制備流程繁瑣，操作條件苛刻，生產(chǎn)效率偏低，生產(chǎn)成本偏高，所制備聚合物芯片電泳的抗蛋白吸附性能不佳，限制了它們在蛋白質分離分析中的應用。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種簡化抗蛋白吸附聚合物芯片電泳微流通道的制備方法，解決制備工藝流程繁雜、需要制備模具、生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本高、所制備聚合物芯片電泳的抗蛋白吸附性能不佳的問題。
[0006]本發(fā)明目的技術方案是:一種抗蛋白吸附聚合物芯片電泳微流通道的制備方法，其特征在于先將聚乙二醇二丙烯酸酯和光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮混合后形成的聚乙二醇預聚物填充在透明雙基片之間形成夾心層結構，再透過光掩膜對夾心層中的聚乙二醇預聚物進行紫外曝光，用顯影劑將未曝光的聚乙二醇預聚物除去即得抗蛋白吸附微流通道。
[0007]本發(fā)明所用的聚乙二醇預聚物中聚乙二醇二丙烯酸酯的分子量在214至1050，分子量太低，則抗蛋白吸附能力不佳，分子量太高則微流通道的交聯(lián)密度降低，機械強度不佳，優(yōu)選的分子量為258?830。
[0008]本發(fā)明所用的聚乙二醇預聚物中光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的質量百分含量在0.5%至6%，光引發(fā)劑含量太低或太高，則會導致曝光光刻速度過慢或過快，優(yōu)選的含量為1%?5%。
[0009]本發(fā)明所用的雙基片材料為是透明的聚合物片材，石英片或玻璃片。石英片或玻璃片與聚乙二醇預聚物的相容性不佳，優(yōu)選片材為聚合物。
[0010]本發(fā)明所用的紫外曝光光源波長在19311111至40011111，曝光劑量為51107(31112至6001107⑽2。曝光光源波長太短或太長，曝光劑量太高或太低，都會導致光刻微加工的質量下降，優(yōu)選的紫外曝光光源波長在24811111至36511111，曝光劑量為301107(31112至1001107(311^
[0011]本發(fā)明所用的顯影劑是水，乙醇或丙酮。乙醇或丙酮為有機溶劑，顯影成本較高，因此優(yōu)選的顯影劑是水。
[0012]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0013](1)采用本發(fā)明的方法，無須制備任何模板或模具，無須對聚合物芯片電泳微流通道進行任何后續(xù)的抗蛋白吸附改性或修飾，簡化了聚合物芯片電泳微流通道的制備流程，工藝設備簡單，重復性好，所用原料易得，生產(chǎn)成本低；
[0014](2)通過本發(fā)明方法制備的微流通道的分辨率可達到100%具有良好的抗蛋白吸附性能，與聚二甲基硅氧烷微流通道相比，抗蛋白吸附能力提高1倍以上；
[0015](3)本發(fā)明方法制備的抗蛋白吸附微流通道，可用于構筑抗蛋白吸附芯片電泳，生物芯片，微流控芯片和微全分析系統(tǒng)等場合。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是實施例1所得的抗蛋白吸附微流通道截面的掃描電鏡圖；
[0017]圖2是實施例1所得的抗蛋白吸附微流通道的光學顯微鏡圖；
[0018]圖3是實施例2所得的抗蛋白吸附微流通道的光學顯微鏡圖；
[0019]圖4是實施例3所得的抗蛋白吸附微流通道的光學顯微鏡圖；
[0020]圖5是實施例4所得的抗蛋白吸附微流通道的光學顯微鏡圖；
[0021]圖6是實施例5所得的抗蛋白吸附微流通道的光學顯微鏡圖；
[0022]圖7是實施例6所得的抗蛋白吸附微流通道的光學顯微鏡圖；
[0023]圖8是典型的抗蛋白吸附微流通道與聚二甲基硅氧烷微流通道抗蛋白吸附性能的比較。

【具體實施方式】
[0024]以下結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0025]掃描電鏡照片由？21430型掃描電鏡測得。
[0026]光學顯微鏡照片由312-11型數(shù)碼顯微鏡測得。
[0027]抗蛋白吸附性能由濃度為0.1351118/1111的人血清白蛋白以0.21111/11的流速通過微流通道時在管壁的累積吸附量測得。
[0028]實施例1
[0029]將分子量為214的聚乙二醇二丙烯酸酯與質量百分含量為0.5 %的光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮混合后配制成聚乙二醇預聚物，取兩片聚對苯二甲酸乙二醇酯的透明片材作為基片，利用旋轉涂膠的辦法將聚乙二醇預聚物均勻涂覆在基片的上表面，放在波長為19311111的紫外燈下曝光，曝光劑量為5111了八1112，曝光結束后，在其中的一個基片的上表面繼續(xù)旋涂聚乙二醇預聚物，并將另外一個基片的上表面朝下慢慢覆于旋涂好的預聚物之上，形成雙基片夾心層結構，將具有100 ?。?！芯片電泳微流通道圖案的光掩膜放在上層基片上，然后放在波長為19311111的紫外燈下曝光，曝光劑量為5111了八1112，曝光結束在水中顯影后，在夾心層中得到微流通道。如附圖1的掃描電鏡照片和附圖2的光學顯微鏡照片所示，所得微流通道的寬度為109 111。由于聚乙二醇材料具有良好的親水性、電中性和超低的表面能，因此該微流通道具有良好的抗蛋白吸附性能。
[0030]實施例2
[0031]將分子量為258的聚乙二醇二丙烯酸酯與質量百分含量為1%的光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮混合后配制成聚乙二醇預聚物，取兩片聚甲基丙烯酸甲酯的透明片材作為基片，利用旋轉涂膠的辦法將聚乙二醇預聚物均勻涂覆在基片的上表面，放在波長為24811111的紫外燈下曝光，曝光劑量為30111了八1112，曝光結束后，在其中的一個基片的上表面繼續(xù)旋涂聚乙二醇預聚物，并將另外一個基片的上表面朝下慢慢覆于旋涂好的預聚物之上，形成雙基片夾心層結構，將具有2009 0芯片電泳微流通道圖案的光掩膜放在上層基片上，然后放在波長為24811111的紫外燈下曝光，曝光劑量為30111了八1112，曝光結束在乙醇中顯影后，在夾心層中得到微流通道。如附圖3的光學顯微鏡照片所示，所得微流通道的寬度為200 9 ！11。由于聚乙二醇材料具有良好的親水性、電中性和超低的表面能，因此該微流通道具有良好的抗蛋白吸附性能。
[0032]實施例3
[0033]將分子量為830的聚乙二醇二丙烯酸酯與質量百分含量為5%的光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮混合后配制成聚乙二醇預聚物，取兩片聚氯乙烯的透明片材作為基片，利用旋轉涂膠的辦法將聚乙二醇預聚物均勻涂覆在基片的上表面，放在波長為36511111的紫外燈下曝光，曝光劑量為100111了八1112，曝光結束后，在其中的一個基片的上表面繼續(xù)旋涂聚乙二醇預聚物，并將另外一個基片的上表面朝下慢慢覆于旋涂好的預聚物之上，形成雙基片夾心層結構，將具有3009 0芯片電泳微流通道圖案的光掩膜放在上層基片上，然后放在波長為365=0的紫外燈下曝光，曝光劑量為曝光結束在丙酮中顯影后，在夾心層中得到微流通道。如附圖4的光學顯微鏡照片所示，所得微流通道的寬度為300 4 ！11。由于聚乙二醇材料具有良好的親水性、電中性和超低的表面能，因此該微流通道具有良好的抗蛋白吸附性能。
[0034]實施例4
[0035]將分子量為1050的聚乙二醇二丙烯酸酯與質量百分含量為6%的光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮混合后配制成聚乙二醇預聚物，取兩片聚苯乙烯的透明片材作為基片，利用旋轉涂膠的辦法將聚乙二醇預聚物均勻涂覆在基片的上表面，放在波長為40011111的紫外燈下曝光，曝光劑量為600111了八1112，曝光結束后，在其中的一個基片的上表面繼續(xù)旋涂聚乙二醇預聚物，并將另外一個基片的上表面朝下慢慢覆于旋涂好的預聚物之上，形成雙基片夾心層結構，將具有3009 0芯片電泳微流通道圖案的光掩膜放在上層基片上，然后放在波長為400=0的紫外燈下曝光，曝光劑量為^。(^了/⑽2，曝光結束在水中顯影后，在夾心層中得到微流通道。如附圖5的光學顯微鏡照片所示，所得微流通道的寬度為300 ^ I由于聚乙二醇材料具有良好的親水性、電中性和超低的表面能，因此該微流通道具有良好的抗蛋白吸附性能。
[0036]實施例5
[0037]將分子量為575的聚乙二醇二丙烯酸酯與質量百分含量為2%的光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮混合后配制成聚乙二醇預聚物，取兩片透明的石英片材作為基片，利用旋轉涂膠的辦法將聚乙二醇預聚物均勻涂覆在基片的上表面，放在波長為310！?。。。〉淖贤鉄粝缕毓?，曝光劑量為^(^了/⑽2，曝光結束后，在其中的一個基片的上表面繼續(xù)旋涂聚乙二醇預聚物，并將另外一個基片的上表面朝下慢慢覆于旋涂好的預聚物之上，形成雙基片夾心層結構，將具有2509 0芯片電泳微流通道圖案的光掩膜放在上層基片上，然后放在波長為31011111的紫外燈下曝光，曝光劑量為601107(311^,曝光結束在乙醇中顯影后，在夾心層中得到微流通道。如附圖6的光學顯微鏡照片所示，所得微流通道的寬度為2500 1由于聚乙二醇材料具有良好的親水性、電中性和超低的表面能，因此該微流通道具有良好的抗蛋白吸附性能。
[0038]實施例6
[0039]將分子量為918的聚乙二醇二丙烯酸酯與質量百分含量為4%的光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮混合后配制成聚乙二醇預聚物，取兩片透明的玻璃片材作為基片，利用旋轉涂膠的辦法將聚乙二醇預聚物均勻涂覆在基片的上表面，放在波長為380=0的紫外燈下曝光，曝光劑量為400111了八1112，曝光結束后，在其中的一個基片的上表面繼續(xù)旋涂聚乙二醇預聚物，并將另外一個基片的上表面朝下慢慢覆于旋涂好的預聚物之上，形成雙基片夾心層結構，將具有400⑶芯片電泳微流通道圖案的光掩膜放在上層基片上，然后放在波長為38011111的紫外燈下曝光，曝光劑量為4001107(311^,曝光結束在丙酮中顯影后，在夾心層中得到微流通道。如附圖6的光學顯微鏡照片所示，所得微流通道的寬度為4000 1由于聚乙二醇材料具有良好的親水性、電中性和超低的表面能，因此該微流通道具有良好的抗蛋白吸附性能。
【權利要求】
1.一種抗蛋白吸附聚合物芯片電泳微流通道的制備方法，其特征在于先將聚乙二醇二丙烯酸酯和光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮混合后形成的聚乙二醇預聚物填充在雙基片之間形成夾心層結構，再透過光掩膜對夾心層中的聚乙二醇預聚物進行紫外曝光，用顯影劑將未曝光的聚乙二醇預聚物除去即得抗蛋白吸附芯片電泳微流通道。
2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的聚乙二醇預聚物中聚乙二醇二丙烯酸酯的分子量在214至1050，光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的質量百分含量在0.5%至6%。
3.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的雙基片材料為透明的聚合物片材，石英片或玻璃片。
4.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的紫外曝光光源波長在193nm至400nm,曝光劑量為 5mJ/cm2 至 600mJ/cm2。
5.按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于所用的顯影劑是水，乙醇或丙酮。
6.根據(jù)權利要求2或4或5所述的制備方法，其特征在于最優(yōu)工藝條件為:聚乙二醇預聚物中聚乙二醇二丙烯酸酯的分子量為258?830，光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的質量百分含量為I %?5 %，紫外曝光光源波長在248nm至365nm，曝光劑量為3OmJ/cm2 至 100mJ/cm2,顯影劑為水。
【文檔編號】B01L3/00GK104415802SQ201310415738
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權日:2013年9月5日
【發(fā)明者】叢海林, 于冰, 李澤敬, 楊義穎, 任玉敏, 池明, 劉學松 申請人:青島大學