本發(fā)明涉及一種硬質(zhì)微流體芯片的制作方法。

背景技術(shù)：

微流體芯片技術(shù)(microfluidics)又稱芯片實(shí)驗(yàn)室(lab-on-a-chip)，指的是把生物、化學(xué)醫(yī)學(xué)分析等領(lǐng)域中所涉及的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測(cè)等基本操作單元集成或基本集成到一塊核心單元為微米尺寸的芯片上，自動(dòng)完成全過(guò)程分析的一類技術(shù)。它的目標(biāo)是把整個(gè)化驗(yàn)室、生物實(shí)驗(yàn)室的功能，包括采樣、稀釋、加試劑、反應(yīng)、分離、檢測(cè)和樣品轉(zhuǎn)移等集成在微芯片上，縮短操作時(shí)間和人工消耗，提高檢測(cè)靈敏度、準(zhǔn)確率和重復(fù)率，探索科學(xué)新領(lǐng)域和應(yīng)用。由于它在生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的巨大潛力，已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、流體、電子、材料、機(jī)械等學(xué)科交叉的嶄新研究領(lǐng)域。

而微流體芯片(microfluidicchip)是微流控技術(shù)實(shí)現(xiàn)的主要平臺(tái)。其芯片是以微管道網(wǎng)絡(luò)為結(jié)構(gòu)特征，通常包含多個(gè)流體樣品的進(jìn)入口、出入口、連接它們的微通道以及管道中的各種功能結(jié)構(gòu)，如用于過(guò)濾的微柱、用于單細(xì)胞捕獲的微孔、用于樣品混合的y型管道、用于毛細(xì)管電泳的十字交叉管道、用于混合顆粒分離的蛇形彎曲管道等，它們?nèi)菁{流體的有效結(jié)構(gòu)(如所述通道、反應(yīng)室和其它某些功能部件)至少在一個(gè)緯度上為微米級(jí)尺度。這些管道相互連接形成網(wǎng)絡(luò)，以可控流體貫穿流動(dòng)于整個(gè)芯片，流體在微米級(jí)的結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生了與宏觀尺度不同的特殊性能，因此發(fā)展出獨(dú)特的分析性能。微流體芯片被設(shè)計(jì)用以取代常規(guī)生物或化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的各種功能，尤其以生命科學(xué)為目前主要應(yīng)用對(duì)象的研究，是當(dāng)前微全分析系統(tǒng)(μtas,micrototalanalysissystems)發(fā)展的重點(diǎn)。

微流體芯片技術(shù)具有以下特點(diǎn)：(1)集成度高，芯片集成的單元部件和集成規(guī)模也越來(lái)越大。所涉及到的部件包括：和進(jìn)樣及樣品處理有關(guān)的透析膜、固相萃取、凈化過(guò)濾、細(xì)胞裂解、核酸提取等；用于流體控制的微閥(包括主動(dòng)閥和被動(dòng)閥)，微泵(包括機(jī)械泵和非機(jī)械泵)；微混合器，微反應(yīng)器，當(dāng)然還有微通道和微檢測(cè)器等。(2)流程自動(dòng)，分析速度快，減少人員干預(yù)。(3)可并行化，通量高。(4)能耗低，物耗少，污染小。試劑消耗僅幾微升至幾十個(gè)微升，被分析的物質(zhì)體積只需納升級(jí)或皮升級(jí)。(5)廉價(jià)，安全。因此微流控分析系統(tǒng)在微型化、集成化和便攜化方面的優(yōu)勢(shì)為其在生物醫(yī)學(xué)研究、藥物合成篩選、環(huán)境監(jiān)測(cè)與保護(hù)、衛(wèi)生檢疫、司法鑒定、生物試劑的檢測(cè)等眾多領(lǐng)域的應(yīng)用提供了極為廣闊的前景。

在微米或者納米的數(shù)量級(jí)上，可用于芯片的常見(jiàn)材料有晶體硅、玻璃，石英和各 種高分子聚合物材料。其中用于加工微流控芯片的高分子聚合物材料主要有三大類：熱塑性聚合物、熱固型聚合物和溶劑揮發(fā)型聚合物。熱塑性聚合物包括有聚酰胺(pi)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚碳酸酯(pc)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(pet)等；熱固型聚合物有聚二甲基硅氧烷(也稱硅酮彈性體或硅橡膠，pdms)和聚氨酯等，將這兩大類聚合物原料與固化劑混合后澆筑到模具上面，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間固化變硬后得到微流控芯片。溶劑揮發(fā)型聚合物有丙烯酸、橡膠和氟塑料等，將它們?nèi)苡谶m當(dāng)?shù)娜軇┖螅?jīng)過(guò)緩慢的溶劑揮發(fā)而得到固化后的芯片。

在上述材料中，晶體硅、玻璃和石英具有優(yōu)良的電學(xué)、光學(xué)和化學(xué)性質(zhì)，可采用標(biāo)準(zhǔn)的光掩膜刻蝕工藝加工，還能由化學(xué)方法進(jìn)行表面改性，但其化學(xué)刻蝕加工成本較高，芯片的封裝難度較大單片成本高，也不適合實(shí)驗(yàn)室自主制備。高分子聚合材料常用于熱壓、機(jī)械加工、注塑和轉(zhuǎn)印翻模等工藝，它們均依賴于配套設(shè)備，其中熱壓和機(jī)械加工一次只能加工一片，也只適合于數(shù)十微米以上尺寸加工，精度有限；而自動(dòng)注塑雖然是大規(guī)模量產(chǎn)的不二選擇，但其模具的制作成本昂貴，也不適合于原型期開(kāi)發(fā)。轉(zhuǎn)印翻模技術(shù)類似于印刷術(shù)的方案，可以得到高精度復(fù)制的微流體圖案，且操作方便、耗時(shí)少、成本低，適合于小批量生產(chǎn)，在較多場(chǎng)合得到運(yùn)用。

轉(zhuǎn)印翻模所用的聚二甲基硅氧烷(pdms)，雖然制備和封裝方便，使用廣泛，但由于這種材料的彈性，限制了其在高壓、高速的場(chǎng)合應(yīng)用，其透氣的特性也不便于其直接用于pcr反應(yīng)等高溫(90℃)場(chǎng)合。其他微流體材料通常伴有不透明、生物兼容性差、易溶脹于各類化學(xué)試劑等問(wèn)題。其他替代pdms的聚合物材料雖然也能翻模制備出精細(xì)圖案，但一直無(wú)法便捷的與各類基底材料完成鍵和封裝，如熱壓、激光、超聲、硅熔鍵和和陽(yáng)極鍵和，通常都依賴于特定的加工裝備，費(fèi)用高加工耗時(shí)長(zhǎng)，且存在受熱變形等問(wèn)題。而溶解粘接、高溫?zé)徇\(yùn)動(dòng)、膠粘接等方式對(duì)密封粘接面會(huì)造成損傷，易導(dǎo)致管道變形、堵塞等問(wèn)題，且封裝的一致性不佳。

當(dāng)前微流體領(lǐng)域常采用表面氧等離子體和化學(xué)修飾處理來(lái)實(shí)現(xiàn)芯片和基底(包括芯片)之間的鍵合。它們是通過(guò)納米分子層進(jìn)行化學(xué)鍵鍵和，均不會(huì)影響、堵塞管道圖案。其中氧等離子體處理后會(huì)在雙方表面產(chǎn)生羥基納米層，兩者通過(guò)氫鍵鍵和實(shí)現(xiàn)密封，該過(guò)程操作簡(jiǎn)單，只需幾分鐘即可完成密封過(guò)程，但只適用pdms軟質(zhì)材料的封裝；而化學(xué)修飾通常需要在管道芯片一次修飾上氨基/環(huán)氧基功能團(tuán)，而在pdms材料上修飾上環(huán)氧基/氨基功能團(tuán)，兩者通過(guò)氨基和環(huán)氧鍵和實(shí)現(xiàn)密封，這種方式需要在兩種材料上均進(jìn)行修飾，且仍然不能直接形成硬質(zhì)的芯片。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種硬質(zhì)微流體芯片的制作方法，該方法在上層芯片半固化狀態(tài)時(shí)與基底進(jìn)行化學(xué)鍵合，一方面可將微米尺寸的微流體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印下來(lái)，另一方面 可利用如環(huán)氧樹脂等聚合物表面的功能基團(tuán)與各種基底材料直接進(jìn)行鍵和封裝，用時(shí)少、成本低、精度高，且能承受較大壓力。

本發(fā)明提供的一種硬質(zhì)微流體芯片的制作方法，它包括如下步驟：制備上層芯片，在上層芯片半固化狀態(tài)下與基底進(jìn)行化學(xué)鍵和封裝，得到所述硬質(zhì)微流體芯片。

上述的制作方法中，所述上層芯片的材質(zhì)為熱固性聚合物，具體可為環(huán)氧樹脂或氨基樹脂；所述環(huán)氧樹脂是指含有環(huán)氧基團(tuán)的樹脂，包括但不限于雙酚a型環(huán)氧樹脂；所述氨基樹脂是由含有氨基的化合物與甲醛經(jīng)縮聚而成的樹脂；所述環(huán)氧樹脂的預(yù)聚物的粘度低(100～200cps，接近礦物油粘度)，非常便于um乃至nm微小結(jié)構(gòu)的翻模印制。制備所述上層芯片時(shí)加熱固化的溫度可為45～85℃，具體可為80℃，時(shí)間可為15min～8小時(shí)，具體可為25min。

所述半固化狀態(tài)下的上層芯片為“牛皮糖狀”，可方便與基底剝離。未完全固化的樹脂的柔軟特性，在其“牛皮糖狀”、半固化態(tài)時(shí)即保存了模具的微結(jié)構(gòu)特性，還能與基底充分接觸，保證了化學(xué)鍵鍵和所需納米級(jí)的充分接觸，密封所在的功能面平整度為納米級(jí)。此外，該加熱時(shí)間還決定了表面環(huán)氧基團(tuán)的密度，高于所述加熱時(shí)間表面環(huán)氧功能基團(tuán)會(huì)相應(yīng)減少，影響步驟(2)中的鍵和密封效果。

上述的制作方法中，制備所述上層芯片步驟具體可如下：以具有凸微結(jié)構(gòu)的彈性硅基印模為模具，將制備所述上層芯片的預(yù)聚物和固化劑混合后澆筑到所述模具中，經(jīng)加熱后分離，得到具有凹微結(jié)構(gòu)的上層芯片。

所述彈性硅基印模具體可為pdms印模或硅膠印膜；

所述彈性硅基印模的制備方法之一如下：

1)以具有進(jìn)出樣微孔的凹微結(jié)構(gòu)陰母模為模具，將所述彈性硅基印模預(yù)聚物和固化劑澆筑到所述模具上，將其包裹起來(lái)，經(jīng)加熱固化后分離，得到具有進(jìn)出樣微柱的凸微結(jié)構(gòu)以及圍欄的彈性硅基陽(yáng)模，即為所述彈性硅基印模；

所述彈性硅基印模的制備方法之二如下：

1)以具有凸微結(jié)構(gòu)的陽(yáng)母模為模具，將所述彈性硅基印模預(yù)聚物和固化劑澆筑到所述模具上，經(jīng)加熱固化后分離，得到具有凹微結(jié)構(gòu)的彈性硅基陰模；

2)在步驟1)中所述彈性硅基陰模上打孔并進(jìn)行切割，得到開(kāi)設(shè)有出入孔的具有凹微結(jié)構(gòu)的彈性硅基陰模；

3)對(duì)步驟2)所述彈性硅基陰模進(jìn)行鈍化處理(所述鈍化處理可避免其表面與后續(xù)彈性硅基印模的粘附)；

4)以經(jīng)步驟3)處理的彈性硅基陰模為模具，將所述彈性硅基印模的預(yù)聚物和固化劑澆筑到所述模具中，經(jīng)加熱固化后分離，得到具有進(jìn)出樣微柱的凸微結(jié)構(gòu)的彈性硅基陽(yáng)模，即為所述彈性硅基印模。

所述陰母模或者所述陽(yáng)母模是指表面有二維或者三維實(shí)體結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)板，其材質(zhì)通?？蔀橐韵虏牧现械闹辽僖环N：晶體硅、二氧化硅、陶瓷、玻璃、銅、鐵、銀、不銹鋼、鎳、鋁合金、光刻膠、高分子聚合物、橡膠、樹脂等。該陽(yáng)母模的二維或三維結(jié)構(gòu)可以由化學(xué)氣相沉積(cvd)、光刻法(photolithography)、蒸發(fā)濺射、光刻電鑄注塑(liga)等方法增材制備而成。該陰母模的二維或三維結(jié)構(gòu)可由濕法化學(xué)腐蝕、等離子刻蝕(rie)、激光切割或者機(jī)械加工等方式減材制備而成。其結(jié)構(gòu)包含但不限于直管道、彎曲管道、微柱、十字形或螺線形微槽、微坑、微壩、微圍欄。所述三維結(jié)構(gòu)可由三維結(jié)構(gòu)可由多層二維結(jié)構(gòu)逐層堆疊而成，如凹陷的半球形結(jié)構(gòu)，高度不一的懸臂梁結(jié)構(gòu)等。

上述彈性硅基印模的制備方法中，所述加熱固化(pdms的固化)具體可為在80度下經(jīng)1h加熱固化、或在65度經(jīng)2h加熱固化。

上述彈性硅基印模的制備方法中的制備方法二中，所述鈍化處理的步驟可如下：

1)對(duì)所述彈性硅基陰模進(jìn)行氧等離子處理；所述氧等離子處理的條件為：功率為0.75kwh～1.25kwh功率，氧氣濃度為30pa，等離子體處理時(shí)間為30～60s。

2)將經(jīng)步驟1)處理的彈性硅基陰模浸泡在試劑中5～15min，所述試劑為體積分?jǐn)?shù)為1％～3％的聚乙烯醇(pva)水溶液、聚乙烯醚(pve)水溶液或聚乙烯乙二醇(peg)水溶液(處理試劑需不與硅氧烷試劑黏附)，然后取出吹凈(如氮?dú)?并烘干。

上述的制作方法中，制作所述上層芯片的熱固性聚合物(如環(huán)氧樹脂)與硅膠、pdms等硅基材料不粘連，能方便的脫模，便于硅基模具的高保真高重復(fù)地多次復(fù)制，反復(fù)使用和多次芯片制備，可實(shí)現(xiàn)微流體芯片的批量化生產(chǎn)。熱聚合特性不需光敏劑添加，保障了其光學(xué)透明性。

上述的制作方法中，所述化學(xué)鍵合密封均利用了所述上層芯片未完全固化前表面裸露的環(huán)氧功能基團(tuán)；所述熱固性聚合物為環(huán)氧樹脂，所述化學(xué)鍵和為下述1)-3)中的任一種：

1)氫鍵鍵和；鍵合方法如下：1-a)分別對(duì)所述上層芯片和所述基底進(jìn)行氧等離子體照射處理；1-b)將經(jīng)步驟1-a)處理后的上層芯片和經(jīng)步驟1-a)處理后的基底貼緊進(jìn)行氫鍵鍵和；所述基底包括能經(jīng)等離子體照射后產(chǎn)生大量穩(wěn)定羥基的材質(zhì)，如pdms、硅膠等；

氫鍵鍵合的原理為：通過(guò)所述氧等離子體照射在pdms表面形成高密度硅羥基，通過(guò)氧等離子體照射在未完全固化的環(huán)氧樹脂表面形成高密度碳羥基，然后將兩者接觸到一起通過(guò)氫鍵實(shí)現(xiàn)快速化學(xué)鍵和。其中pdms表面的硅羥基可由基團(tuán)硅甲基取代產(chǎn)生，環(huán)氧樹脂表面的碳羥基可由羥基取代環(huán)氧基產(chǎn)生，均為等離子體處理的物理等離子體修飾過(guò)程。

2)氨基與環(huán)氧基的鍵和；鍵合方法如下：2-a)對(duì)基底進(jìn)行氨基修飾；2-b)；將所述上層芯片和經(jīng)步驟2-a)處理后的基底貼緊進(jìn)行氨基與環(huán)氧基的鍵和；所述基底的材質(zhì)可以為玻璃、石英或各類塑料；

鍵合原理為：在所述基底的表面通過(guò)化學(xué)修飾形成高密度氨基功能基團(tuán)，與未完全固化的環(huán)氧樹脂表面自帶的高密度環(huán)氧基團(tuán)，將兩者平面接觸到一起通過(guò)氨基-環(huán)氧基實(shí)現(xiàn)快速化學(xué)鍵和密封。

所述塑料包括但不限于：聚酰胺(pa)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚碳酸酯(pc)、聚乙烯(pe)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚甲醛(pom)、聚丙烯(pp)、聚苯乙烯二乙醚(ppe)、聚苯乙烯(ps)、聚砜(psu)、環(huán)烯烴共聚物(coc)等。

3)氨基和環(huán)氧基的鍵和；所述鍵和方法如下：3-a)將環(huán)氧樹脂的預(yù)聚物和固化劑混合后澆筑模具中，在45～85℃下加熱15min～4小時(shí)，經(jīng)分離后得到環(huán)氧樹脂基底；3-b)所述環(huán)氧樹脂基底進(jìn)行氨基修飾；3-c)將經(jīng)步驟3-b)處理后的環(huán)氧樹脂基底和所述上層芯片貼緊進(jìn)行氨基與環(huán)氧基的鍵和；所述基底的材質(zhì)為環(huán)氧樹脂。

鍵合原理為：在已經(jīng)含有環(huán)氧基團(tuán)的基底表面通過(guò)化學(xué)修飾形成高密度的氨基功能基團(tuán)，與未完全固化的環(huán)氧樹脂表面自帶的高密度環(huán)氧基團(tuán)，將兩者平面接觸到一起通過(guò)環(huán)氧基-氨基-環(huán)氧基實(shí)現(xiàn)快速化學(xué)鍵和密封。

步驟1-a)中，所述上層芯片的氧等離子照射得條件如下：功率為1.0kwh～1.75kwh功率，氧氣濃度為30pa，等離子體處理時(shí)間為40～60s；所述基底的氧等離子照射的條件如下：功率為0.75kwh～1.25kwh功率，氧氣濃度為30pa，等離子體處理時(shí)間為30～40s。

步驟2-a)中，所述氨基修飾的步驟如下：對(duì)所述基底清洗干燥后，進(jìn)行氧等離子體照射處理，然后將經(jīng)所述照射后基底浸泡在氨基硅烷分子的醇溶液中在65℃下反應(yīng)2h，最后取出清洗干燥；所述氨基硅烷分子為含有3-氨丙基的氧基硅烷試劑，所述氨基硅烷分子溶質(zhì)包含但不限于3-氨丙基三乙氧基硅烷(3-aminopropyltriethoxysilane)，3-氨丙基三甲氧硅烷(3-aminopropyltrimethoxysilane)和n-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷n-2(aminoethyl)3-aminopropyltrimethoxysilane等；所述醇溶液中，氨基硅烷分子的體積分?jǐn)?shù)可為1％～3％。該氨基修飾是一種表面枝接的化學(xué)修飾方法，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)使修飾層以共價(jià)鍵結(jié)合在表面上，具體為氨基硅烷分子的硅烷部分與所述基底表面的羥基基團(tuán)化學(xué)鍵結(jié)合，并形成具有活性的氨基功能層。該氨基修飾方法為長(zhǎng)期穩(wěn)定性修飾，修飾后的表面呈親水性，且修飾后的表面在6個(gè)月時(shí)間內(nèi)有效，故該方法制備的基底在制備或加工后，可在6個(gè)月內(nèi)隨時(shí)使用，方便了工業(yè)化運(yùn)用。

步驟3-a)中，所述氨基修飾的步驟如下：將步驟3-a)中所述環(huán)氧樹脂基底浸泡 在多氨基分子的溶液中在15～30℃下反應(yīng)1h，取出清洗吹凈干燥；所述多氨基分子的溶液具體為殼聚糖醋酸水溶液、聚乙烯亞胺醇溶液、二乙烯三胺醇溶液、三乙烯四胺醇溶液或多乙烯多胺醇溶液；所述多氨基分子的溶液的體積分?jǐn)?shù)為1％～3％。該修飾過(guò)程為多氨基分子部分與環(huán)氧樹脂表面的環(huán)氧基基團(tuán)化學(xué)鍵結(jié)合，并在表面暴露部分未完全結(jié)合的氨基基團(tuán)。

上述1)氫鍵鍵和，以及2)和3)氨基與環(huán)氧基的鍵和中，所述貼緊均均只需將未完全固化的柔軟環(huán)氧樹脂芯片與基片/芯片接觸，并以手指擠壓到一起，即可完成兩平面間的化學(xué)鍵和。

所述熱固性聚合物為氨基樹脂，所述化學(xué)鍵和為氨基與環(huán)氧基的鍵和；鍵合方法如下：將所述上層芯片和基底貼緊進(jìn)行氨基與環(huán)氧基的鍵和；所述基底的材質(zhì)為環(huán)氧樹脂。

上述的制作方法中，所述方法在所述封裝之后，還包括進(jìn)一步加熱至完全固化的步驟。所述加熱的溫度可為40～80℃，時(shí)間可為10min～4h，具體可在80℃下烘烤1小時(shí)后冷卻至室溫，所述固化可進(jìn)一步成型增加材料硬度，并釋放殘余應(yīng)力。

上述的制作方法中，為了保證樹脂芯片上下表面的平整性，避免飛邊，所述方法在所述完全固化之前，還包括在所述上層芯片上蓋上pdms膜或?qū)λ錾蠈有酒M(jìn)行密封的步驟。

上述的制作方法，所述基底包括但不限于基片、芯片和薄膜。所述基片是指表面為光滑平面的片狀材料，如生物實(shí)驗(yàn)常用25.4mm*75mm的boiling載玻片，所述芯片是指至少一面具有微流體結(jié)構(gòu)的片狀材料，如上述陰模具母模，所述薄膜是指表面為光滑平面的薄層材料，如100μm厚的pdms薄膜。當(dāng)所述基底為芯片時(shí)，通過(guò)將所述芯片與所述步驟(1)中制備得到的上層芯片進(jìn)行化學(xué)鍵和，即可得到三維結(jié)構(gòu)的微流體芯片，如上層芯片分別與pdms芯片、pmma芯片、玻璃芯片或環(huán)氧樹脂芯片通過(guò)化學(xué)鍵和進(jìn)行封裝，得到不同芯片基底的三維結(jié)構(gòu)的微流體芯。步驟3-a)中，所述環(huán)氧樹脂基底可為環(huán)氧樹脂基片或環(huán)氧樹脂芯片，同上述微流體芯片的制作方法中的上層芯片，均為“半固化”狀態(tài)，表面自帶高密度環(huán)氧基團(tuán)。

上述制作方法中，所述基底的厚度可以為多種尺寸，如50μm、100μm薄膜到1mm、2mm、5mm的薄片。所述基底可以為平面，也可同時(shí)含有直管道、彎曲管道、微柱、微槽、微坑、微壩、微圍欄等微結(jié)構(gòu)，還可以在非鍵和區(qū)域固定有特殊蛋白、功能基團(tuán)分子等，為環(huán)氧樹脂微流體芯片的具體應(yīng)用和靈活設(shè)計(jì)提供了解決方案。

本發(fā)明所述封裝過(guò)程，利用了未完全固化的樹脂的柔軟特性，在其牛皮糖狀、半固化態(tài)時(shí)即保存了模具的微結(jié)構(gòu)特性，還暫時(shí)具備柔軟特性因此能與硬質(zhì)基片/芯片充分接觸，保證了化學(xué)鍵鍵和所需納米級(jí)的充分接觸，密封所在的功能面為納米級(jí)平面。 該鍵和不需高壓高溫條件，鍵和后芯片高度平整，透明度和鍵和強(qiáng)度好。

本發(fā)明的化學(xué)鍵鍵和封裝方式，至少含有兩張芯片/基片的鍵和封裝，也還可由多片芯片二維結(jié)構(gòu)逐層堆疊，重復(fù)鍵和形成含有三維結(jié)構(gòu)的微流體芯片。本發(fā)明密封后外接的軟管為樣品進(jìn)出的流體接口，聯(lián)接各類樣品或試劑到上述微流體芯片。

本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種由上述的制作方法制備得到的微流體芯片，該微流體芯片可形成緊密密封的微流體管道，通入溶液后能承受沸水浴而無(wú)泄漏。其材料彈性模量高不易變形，適合于微小管道中高壓和高流速的流體進(jìn)樣。對(duì)各波段可見(jiàn)光均有較高的透射率(大于90％)，其生物兼容性優(yōu)良可用于芯片上細(xì)胞培養(yǎng)，且不溶于多數(shù)化學(xué)試劑，能長(zhǎng)期用于各類溶劑的生化反應(yīng)。

環(huán)氧樹脂在制備微流體芯片中的應(yīng)用，也在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。環(huán)氧樹脂與硅膠、pdms等硅基材料不粘連，能方便的脫模，便于模具的反復(fù)使用；不需添加光引發(fā)劑，固化后在300nm-900nm波段的光透過(guò)率高于91％，自發(fā)熒光低，生物兼容性好，能便于細(xì)胞的貼壁生長(zhǎng)；固化后楊氏模量高，在高流體速度時(shí)變形量少，且與大多數(shù)無(wú)機(jī)有機(jī)試劑兼容性好，不易發(fā)生溶脹；不易滲透水，不易滲透氣體，可直接用于pcr等生物反應(yīng)。

本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)發(fā)明的芯片制備部分采用了熱聚合環(huán)氧樹脂材料，由預(yù)聚物和固化劑兩種材料混合后使用，其混合后粘度低(接近礦物油粘度)，非常便于um乃至nm微小結(jié)構(gòu)的翻模印制，翻模精度高；該混合物在80度溫度下40min可凝固，縮短了微流體芯片制備時(shí)間，周期短試劑消耗少，便于批量化生產(chǎn)。該環(huán)氧樹脂與硅膠、pdms等硅基材料不粘連，能方便的脫模，便于模具的反復(fù)使用。該材料不需添加光引發(fā)劑，固化后在300nm-900nm波段的光透過(guò)率高于91％，自發(fā)熒光低，生物兼容性好，能便于細(xì)胞的貼壁生長(zhǎng)。該材料固化后楊氏模量高，在高流體速度時(shí)變形量少，且與大多數(shù)無(wú)機(jī)有機(jī)試劑兼容性好，不易發(fā)生溶脹。不易滲透水，不易滲透氣體，可直接用于pcr等生物反應(yīng)。

(2)發(fā)明的芯片封裝部分利用未完全固化環(huán)氧樹脂表面裸露的高密度環(huán)氧基團(tuán)，提供了與pdms薄膜/基片/芯片的氧氣等離子體氫鍵鍵和，與玻璃/石英/各類塑料基片/芯片的氨基修飾化學(xué)鍵鍵和，與自身材料環(huán)氧樹脂基片/芯片的氨基修飾化學(xué)鍵鍵和等多種封裝方案。該封裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)了環(huán)氧樹脂芯片與現(xiàn)有各類微流體芯片材料的靈活封裝與結(jié)合，推動(dòng)了其實(shí)用化和工業(yè)化可行性。該封裝方案采用的等離子體物理修飾方法、表面枝接化學(xué)修飾方法均為簡(jiǎn)單便利的方法，所需步驟少且可用于大批量處理。該方法經(jīng)表面接觸角、表面能量譜分析驗(yàn)證了其確切性，其中環(huán)氧樹脂芯片與玻璃基片、pmma基片、環(huán)氧樹脂芯片的鍵和能承受1184kpa、900kpa、1516kpa以上的剪 切拉力，驗(yàn)證了封裝的機(jī)械強(qiáng)度。該鍵和封裝方式為氫鍵鍵和、氨基-環(huán)氧化學(xué)鍵鍵和，兩平面接觸均能自發(fā)結(jié)合，不依賴外部高溫高壓環(huán)境，封裝強(qiáng)度度高。封裝速度快，方便現(xiàn)場(chǎng)即制即用。

(3)本發(fā)明首次提出了硬質(zhì)材料微流體芯片的制備和高強(qiáng)度封裝方案，便于從硅基微流體模板向批量化塑料芯片過(guò)渡。該環(huán)氧樹脂材料制備的多層微流體芯片，能快速制備3μm的微流體芯片結(jié)構(gòu)，并與pdms/玻璃/石英/自身材料/各類塑料的基片/芯片完成化學(xué)鍵鍵和密封，其封裝固化后的芯片彈性模量高、管道光滑、鍵和面高度透明、鍵和強(qiáng)度高、生物兼容性好。

(4)本發(fā)明所制備封裝的芯片，可兼容微流體芯片所需的管道等微結(jié)構(gòu)、泵閥等功能、免疫pcr等生化反應(yīng)，提供了從實(shí)驗(yàn)室原型設(shè)計(jì)到工業(yè)化塑料芯片生產(chǎn)的過(guò)渡性驗(yàn)證方法，該方法簡(jiǎn)單成本低，也為一次性微流體芯片在環(huán)境污染物檢測(cè)、生物化學(xué)分析和臨床檢驗(yàn)中等有巨大應(yīng)用潛力的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1制作微流體芯片的流程圖。

圖2為實(shí)施例1中經(jīng)過(guò)氧等離子處理的pdms基片與經(jīng)過(guò)氧等離子處理的環(huán)氧樹脂芯片進(jìn)行氫鍵鍵合的示意圖。

圖3為實(shí)施例1制作得到的微流體芯片的照片。

圖4為實(shí)施例2-4制作微流體芯片的流程圖。

圖5為實(shí)施例2或?qū)嵤├?中經(jīng)過(guò)氨基修飾的pmma基片或玻璃基片與環(huán)氧樹脂芯片進(jìn)行氨基和環(huán)氧基化學(xué)鍵合的示意圖。

圖6為實(shí)施例2和實(shí)施例3中制備得到的微流體芯片的照片，其中，圖6(a)為實(shí)施例2微流體芯片的照片，圖6(b)為實(shí)施例3微流體芯片的照片。

圖7為實(shí)施例3中經(jīng)氨基修飾前后的xps能譜掃描結(jié)果圖。

圖8為實(shí)施例4中經(jīng)過(guò)氨基修飾的環(huán)氧樹脂基片與環(huán)氧樹脂芯片進(jìn)行環(huán)氧基-氨基-環(huán)氧基化學(xué)鍵合的示意圖。

圖9為實(shí)施例4中制作得到的微流體芯片的照片。

圖10為實(shí)施例5中對(duì)不同材質(zhì)基底的微流體芯片鍵合強(qiáng)度的測(cè)試結(jié)果圖，其中，圖10(a)為測(cè)試照片，圖10(b)為不同微流體芯片在不同拉伸長(zhǎng)度下的負(fù)載壓力的曲線圖，圖10(c)為不同微流體芯片的鍵合強(qiáng)度的柱形圖。

圖11為實(shí)施例5中彈性模量的測(cè)試結(jié)果圖，其中圖11(a)為不同材料的彈性模量的測(cè)試曲線(內(nèi)嵌圖為測(cè)試樣條的照片)，圖11(b)為不同材料的楊氏模量的柱形圖。

圖12為實(shí)施例5中透光率和自發(fā)熒光的測(cè)試結(jié)果圖，其中，圖12(a)和圖12 (b)為不同測(cè)試塊的透光率隨波長(zhǎng)變化的曲線圖(圖12(a)中的內(nèi)嵌圖為環(huán)氧樹脂基片和pmma基片)，圖12(c)和圖12(d)分別為pmma基片和環(huán)氧樹脂基片不同測(cè)試塊經(jīng)瞬態(tài)熒光光譜儀測(cè)試得到其在不同激發(fā)波長(zhǎng)下不同發(fā)射波長(zhǎng)熒光的測(cè)試結(jié)果圖，圖12(e)為撒上帶熒光標(biāo)記的細(xì)胞后玻璃、pmma和環(huán)氧樹脂基片在顯微鏡下經(jīng)過(guò)gfp和txred通道照射的照片。

圖13生物兼容性的測(cè)試結(jié)果圖，其中，圖13(a)為sysy、cos7和mcf-7腫瘤細(xì)胞系分別在底部被環(huán)氧樹脂覆蓋的培養(yǎng)皿和正常培養(yǎng)皿中的細(xì)胞活力柱形圖，圖13(b)為293t和hela腫瘤細(xì)胞系分別在底部被環(huán)氧樹脂覆蓋的培養(yǎng)皿和正常培養(yǎng)皿中增殖密度和細(xì)胞活力情況的結(jié)果圖，圖13(c)為在環(huán)氧樹脂表面直接點(diǎn)上熒光標(biāo)記的蛋白并進(jìn)行清洗后的熒光照片。

圖14本發(fā)明環(huán)氧樹脂芯片和pdms芯片通入水后在95℃熱板上放置20分鐘后的照片，由左向右依次為環(huán)氧樹脂芯片1、環(huán)氧樹脂芯片2、pdms1和pdms2。

圖15為本發(fā)明環(huán)氧樹脂芯片和pmma芯片加上pcr反應(yīng)體系在平板pcr儀上進(jìn)行擴(kuò)增后的pcr結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法。

下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑得到。

pdms預(yù)聚物和固化劑購(gòu)自dowcorning公司的sylgard184型，其由預(yù)聚物和固化劑以10:1體積比混合，抽真空去掉氣泡后使用。雙酚a型環(huán)氧樹脂可購(gòu)自epo-tek公司的301型樹脂，其預(yù)聚物和固化劑兩種成分構(gòu)成，主要成分為雙酚a(bisphenola)、環(huán)氧氯丙烷(epichlorohydrin)和催化劑氫氧化鈉。

su-8凸模陽(yáng)母模為委托博奧生物有限公司由硅片su-8光刻得到，加工得到。凹模陰母模由購(gòu)買的激光雕刻機(jī)或機(jī)械加工設(shè)備加工得到。實(shí)施例1-3中所用基片的厚度分別為：pdms基底為100μm厚的pdms薄膜，購(gòu)自rogerscorporation公司的ht-6240型產(chǎn)品，pmma基底為購(gòu)自北京市東珠有機(jī)玻璃廠的2mm厚的聚甲基丙烯酸甲酯pmma基片，玻璃基底為購(gòu)自洛陽(yáng)市洛陽(yáng)玻璃廠的bf33玻璃基片。

實(shí)施例1、制作環(huán)氧樹脂微流體芯片(基底材質(zhì)為pdms)

如圖1所示，按照如下步驟制作微流體芯片：

(1)pdms預(yù)聚物和固化劑以10：1體積比混合，除掉氣泡后的混合物，澆筑到模板/模具上，該模板/模具為含有凸微管道結(jié)構(gòu)的陽(yáng)母模(如硅片上光刻形成的su-8凸模)。

(2)將步驟(1)中澆筑有pdms混合物的模具在80度經(jīng)1h烘干后，揭下切去飛邊，清洗成為待復(fù)制的微流體芯片，該芯片為對(duì)應(yīng)凹微結(jié)構(gòu)的pdms微流體芯片。

(3)利用打孔器在pdms芯片上樣品出入口的位置上，打出合適大小的通孔，如0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm等。

(4)對(duì)經(jīng)打孔的pdms芯片管道進(jìn)行鈍化處理，方式為先對(duì)pdms進(jìn)行氧等離子處理(0.75kwh功率，氧氣濃度30pa，等離子體處理40s)增加其親水性，然后浸泡在試劑中10分鐘后氮?dú)獯蹈刹⒑娓尚纬梢粚蛹{米物理涂覆層，處理試劑為1％的聚乙烯醇(pva)水溶液。

(5)將pdms混合物再澆筑到pdms芯片周圍和上表面，在80度經(jīng)1h加熱，制備出和模板/模具圖案一致，但含有進(jìn)出樣孔微柱的pdms陽(yáng)模具，該模具圍欄的高度和(4)中pdms芯片一致。

(6)將環(huán)氧樹脂預(yù)聚物和固化劑以3:1(體積比)混合均勻后，澆筑到pdms模具中去，用以批量復(fù)制出與pdms微流體芯片具有相同凹微結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂芯片。雙酚a和環(huán)氧氯丙烷的反應(yīng)方程式如下：

(7)在pdms模具表面蓋上pdms薄膜(或?qū)dms夾具進(jìn)行密封)，以保證芯片上下表面的平整避免飛邊，在80度經(jīng)25min加熱固化，此時(shí)樹脂芯片為牛皮糖狀，未固化狀態(tài)。

(8)將環(huán)氧樹脂芯片從pdms模具上揭下，注意保存模板的管道出入口微柱。

(9)將制備好的環(huán)氧樹脂芯片和pdms基片，經(jīng)修飾后用手指按壓貼緊，通過(guò)化學(xué)鍵和密封然后80℃下繼續(xù)烘烤1h等卻至室溫，以進(jìn)一步成型增加材料硬度，并釋放殘余應(yīng)力，并在進(jìn)出樣口處用速干性膠密封上接口軟管，形成樣品進(jìn)出管道。修飾的步驟如下：1)對(duì)環(huán)氧樹脂芯片進(jìn)行氧等離子處理，處理參數(shù)如下：0.75kwh功率，氧氣濃度30pa，等離子體處理40s；2)對(duì)pdms基片進(jìn)行氧等離子處理，處理參數(shù)如下：0.75kwh功率，氧氣濃度30pa，等離子體處理40s。等離子體處理的修飾過(guò)程和鍵合過(guò)程如圖2所示。

本實(shí)施例中，制備得到的環(huán)氧樹脂芯片的照片如圖3所示。pdms基底也可為pdms芯片、pdms基片，操作步驟相同。當(dāng)基底為pdms芯片時(shí)，制作得到的微流體芯片為多層芯片結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例2、制作環(huán)氧樹脂微流體芯片(基底材質(zhì)為pmma)

如圖4所示，按照如下步驟制作微流體芯片：

(1)pdms預(yù)聚物和固化劑以10：1體積比混合，除掉氣泡后的混合物，澆筑到模板/模具上，該模板/模具為含有凹微管道結(jié)構(gòu)的陰母模(如激光雕刻機(jī)切割出的pc材料)。雕刻可同時(shí)在陰母模上樣品出入口的位置上，切割合適大小的通孔，如0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm等。

(2)將步驟(1)中澆筑有pdms混合物的模具在80度經(jīng)1h加熱后，揭下切去飛邊，清洗制備出和模板/模具圖案相反，但含有進(jìn)出樣孔微柱的pdms陽(yáng)模具，該芯片為對(duì)應(yīng)凸微結(jié)構(gòu)的帶有圍欄結(jié)構(gòu)的模具。

(3)將環(huán)氧樹脂預(yù)聚物和固化劑以3:1體積比混合均勻后，澆筑到pdms模具中去，用以批量復(fù)制出與pdms微流體芯片具有相同凹微結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂芯片。雙酚a和環(huán)氧氯丙烷的反應(yīng)方程式如下：

(4)在pdms模具表面蓋上pdms薄膜(或?qū)dms夾具進(jìn)行密封)，以保證芯片上下表面的平整避免飛邊，在65度經(jīng)40min烘干，此時(shí)樹脂芯片為牛皮糖狀，未固化狀態(tài)。

(5)將環(huán)氧樹脂芯片從pdms模具上揭下，注意保存模板的管道出入口微柱。

(6)將制備好的環(huán)氧樹脂芯片和修飾過(guò)的pmma基片用手指按壓貼緊，通過(guò)化學(xué)鍵和密封然后80℃下繼續(xù)烘烤1h等卻至室溫，以進(jìn)一步成型增加材料硬度，并釋放殘余應(yīng)力。并在進(jìn)出樣口處用速干性膠密封上接口軟管，形成樣品進(jìn)出管道。修飾的步驟如下：對(duì)pmma基片進(jìn)行氧等離子照射，處理參數(shù)如下：1.25kwh功率，氧氣濃度30pa，等離子體處理60s；然后將經(jīng)照射的基底浸泡在體積分?jǐn)?shù)為1％的3-aptes分子的無(wú)水乙醇溶液中在65℃下反應(yīng)2h，最后取出清洗氮?dú)獯蹈墒覝叵蚂o置。經(jīng)xps能譜掃描結(jié)果可以看出，氨基成功修飾在pmma基片的表面。修飾過(guò)程和鍵合過(guò)程如圖5所示。

本實(shí)施例中，制備得到的環(huán)氧樹脂芯片的照片如圖6(a)所示。pmma基片也可由其它材質(zhì)的塑料基片代替，基片也可由芯片代替，當(dāng)基底為塑料芯片時(shí)，制作得到的微流體芯片為多層芯片結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例3、制作環(huán)氧樹脂微流體芯片(基底材質(zhì)為玻璃)

按照實(shí)施例2中的步驟制備環(huán)氧樹脂微流體芯片，僅將步驟9)中的基底替換為玻璃基片。本實(shí)施例中，xps能譜掃描結(jié)果如圖7所示，圖7中上方的兩條曲線為氨基未修飾的玻璃(樣品1和2)的表面xps能譜掃描結(jié)果，中間兩條曲線為氨基修飾后玻璃(樣品3和4)的表面xps能譜掃描結(jié)果，其中401ev能級(jí)附近的n元素峰在修飾后有明顯的增高，說(shuō)明修飾后玻璃表面確實(shí)有氨基增加。因此由圖7可以看出，本實(shí)施例中氨基成功修飾在玻璃基片的表面。

本實(shí)施例中，制備得到的環(huán)氧樹脂芯片的照片如圖6(b)所示。玻璃基片也可由玻璃芯片代替，制作得到的微流體芯片為多層芯片結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例4、制作全環(huán)氧樹脂微流體芯片(基底材質(zhì)為環(huán)氧樹脂)

如圖4所示，按照如下步驟制作微流體芯片：

(1)pdms預(yù)聚物和固化劑以10：1體積比混合，除掉氣泡后的混合物，澆筑到模板/模具上，該模板/模具為含有凹微管道結(jié)構(gòu)的陰母模(如機(jī)械加工雕刻出來(lái)的鋁制模板)。雕刻可同時(shí)在陰母模上樣品出入口的位置上，切割合適大小的通孔，如0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm等。

(2)將步驟(1)中澆筑有pdms混合物的模具在80度經(jīng)1h烘干后，揭下切去飛邊，清洗制備出和模板/模具圖案相反，但含有進(jìn)出樣孔微柱的pdms陽(yáng)模具，該芯片為對(duì)應(yīng)凸微結(jié)構(gòu)的帶有圍欄結(jié)構(gòu)的模具。

(3)將環(huán)氧樹脂預(yù)聚物和固化劑以3:1體積比混合均勻后，澆筑到pdms模具中去，用以批量復(fù)制出與pdms微流體芯片具有相同凹微結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂芯片。雙酚a和環(huán)氧氯丙烷的反應(yīng)方程式如下：

(4)在pdms模具表面蓋上pdms薄膜(或?qū)dms夾具進(jìn)行密封)，以保證芯片上下表面的平整避免飛邊，在65度經(jīng)40min烘干，此時(shí)樹脂芯片為牛皮糖狀，未固化狀態(tài)。

(5)將環(huán)氧樹脂芯片從pdms模具上揭下，注意保存模板的管道出入口微柱。

(6)將制備好的環(huán)氧樹脂芯片和修飾過(guò)的環(huán)氧樹脂基片用手指按壓貼緊，通過(guò)化學(xué)鍵和密封然后80度固化(固化時(shí)間為30min)冷卻，并在進(jìn)出樣口處用速干性膠密 封上接口軟管，形成樣品進(jìn)出管道。修飾的步驟如下：將采用1～8相同工藝制備的半固化的環(huán)氧樹脂基片(僅將模具替換為制備基片的模具)浸泡在體積分?jǐn)?shù)為1％的殼聚糖(chitosan)醋酸水溶液中在25℃下反應(yīng)1h，最后取出清洗氮?dú)獯蹈墒覝叵蚂o置。經(jīng)xps能譜掃描結(jié)果可以看出，氨基成功修飾在環(huán)氧樹脂基片的表面。修飾過(guò)程和鍵合過(guò)程如圖8所示。

本實(shí)施例中，制備得到的環(huán)氧樹脂芯片的照片如圖9所示。環(huán)氧樹脂基片也可由環(huán)氧樹脂芯片代替，當(dāng)基底為環(huán)氧樹脂芯片時(shí)，制作得到的微流體芯片為多層芯片結(jié)構(gòu)。具體的制作方法如下：

1)上層芯片的制備：按照上述(1)-(8)的步驟制備環(huán)氧樹脂上層芯片(為半固化狀態(tài))；

2)基底環(huán)氧樹脂芯片的制備：按照上述(1)-(9)中的方法制備環(huán)氧樹脂芯片，區(qū)別在固化之前對(duì)環(huán)氧樹脂芯片的表面進(jìn)行氨基修飾，修飾方法與(9)中的氨基修飾方法相同。

3)將步驟1)中的上層芯片和步驟2)中的基底環(huán)氧樹脂芯片用手指按壓貼緊，然后80度固化(固化時(shí)間為30min)冷卻，并在進(jìn)出樣口處用速干性膠密封上接口軟管，形成樣品進(jìn)出管道。

實(shí)施例5、微流體芯片的性能測(cè)試力學(xué)性能

a、鍵合強(qiáng)度

將環(huán)氧樹脂芯片與各類基底材料鍵合后的結(jié)構(gòu)粘接到拉伸測(cè)試鋁塊上如圖10(a)，并以0.5mm/min的速度進(jìn)行拉伸，得到其在不同拉伸長(zhǎng)度下的負(fù)載壓力，如圖10(b)所示，其中曲線resin-pdms表示環(huán)氧樹脂和pdms基片的鍵合，resin-glass表示環(huán)氧樹脂和玻璃基片的鍵合，resin-pmma表示環(huán)氧樹脂和pmma基片的鍵合，resin-resin表示環(huán)氧樹脂和環(huán)氧樹脂的鍵合，1和2分別代表兩個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)，并記錄其斷裂瞬間的負(fù)載壓力，該值除以粘接面積得到鍵合強(qiáng)度值，如圖10(c)所示。

結(jié)果顯示：實(shí)施例1-3中的環(huán)氧樹脂芯片與玻璃基片、pmma基片、環(huán)氧樹脂芯片的鍵和能分別承受1184kpa、900kpa、1516kpa以上的拉伸壓力，因此，本發(fā)明微流體芯片具有極高的機(jī)械鍵合強(qiáng)度，能承受較高的壓力。

b、彈性模量測(cè)量

彈性模量將不同材料制備成astmd638typei標(biāo)準(zhǔn)的拉伸樣條，并在材料測(cè)試機(jī)(z005,zwick,德國(guó))上面進(jìn)行0.5mm/min速度的拉伸測(cè)試。

得到圖11(a)所示測(cè)試曲線，左上角的內(nèi)嵌圖為拉伸樣條的照片，1、2和3分別代表三個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)，并通過(guò)斜率換算(楊氏模量＝斜率/截面積)得到右圖所示結(jié)果。從圖11(b)中可以看出，環(huán)氧樹脂(固化劑和預(yù)聚物和固化劑體積比為1:3)的楊氏 模量為1171.6，pmma的楊氏模量為1485，pdms(固化劑和預(yù)聚物為1:10)的楊氏模量為1.85，熱塑性彈性體(tpe)的楊氏模量為100，丙烯酸聚酯(acrylatedpolyether)的楊氏模量為770，聚碳酸酯(pc)的楊氏模量為2320，聚乙烯(pe)的楊氏模量為1070，紫外固化膠(noa)的楊氏模量為325，硅的楊氏模量為130000。

(2)透光率和自發(fā)熒光測(cè)試

透光率是將各種測(cè)量的測(cè)試塊(分別為3.0mm的超白玻璃、3.8mm的環(huán)氧樹脂基片2、3.6mm的環(huán)氧樹脂基片1、2.9mm的pmma基片和1.2mm的載玻片)，經(jīng)過(guò)紫外-可見(jiàn)光分光光度計(jì)掃描，得到其光透過(guò)率的值，并歸一化到3mm時(shí)的光透過(guò)率，如圖12(a)和圖12(b)所示。其中，圖12(a)中右下角的內(nèi)嵌圖為環(huán)氧樹脂基片和pmma基片的實(shí)物照片，其肉眼觀察無(wú)雜色水頭高，和測(cè)試結(jié)果相符。

自發(fā)熒光是在320nm到650nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)以20nm的步進(jìn)以不同的波長(zhǎng)對(duì)基片進(jìn)行照射，并以10nm的步進(jìn)在320nm到650nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)依次測(cè)量其在不同的波長(zhǎng)下的發(fā)射熒光，采集積分時(shí)間是40μs。經(jīng)過(guò)瞬態(tài)熒光光譜儀測(cè)試得到其在不同激發(fā)波長(zhǎng)下不同波長(zhǎng)熒光的發(fā)散情況，如圖12(d)所示環(huán)氧樹脂自發(fā)熒光較均勻，優(yōu)于pmma等常用塑料，圖12(c)。三種材料在顯微鏡下經(jīng)過(guò)gfp和txred通道照射拍照?qǐng)D12(e)中，撒上帶熒光標(biāo)記的細(xì)胞的玻璃基片(上)、pmma基片(中)和環(huán)氧樹脂基片(下)，圖中小點(diǎn)是細(xì)胞發(fā)射的熒光，該熒光越清晰和背景的差異越明顯越好。樹脂芯片成像的圖片漆黑，得到類似玻璃材料的結(jié)果，而不是pmma那樣明亮的圖片，說(shuō)明其自發(fā)熒光較低。

(3)生物兼容性

生物兼容性實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)兩項(xiàng)測(cè)試。

第一項(xiàng)，將sysy、cos7和mcf-7等腫瘤細(xì)胞系(細(xì)胞系均購(gòu)自americantypeculturecollection標(biāo)準(zhǔn)庫(kù))培養(yǎng)在底部被環(huán)氧樹脂覆蓋的培養(yǎng)皿上，24h后通過(guò)細(xì)胞活力試劑盒cck-8(購(gòu)自日本同仁化學(xué))來(lái)評(píng)價(jià)其細(xì)胞活力，并與正常培養(yǎng)皿對(duì)照，其結(jié)果如圖13(a)所示，活力接近或高于正常培養(yǎng)皿的結(jié)果。

第二項(xiàng)，將293t和hela腫瘤細(xì)胞系(細(xì)胞系均購(gòu)自americantypeculturecollection標(biāo)準(zhǔn)庫(kù))，分別培養(yǎng)在底部被環(huán)氧樹脂覆蓋的培養(yǎng)皿和正常培養(yǎng)皿上，在不同時(shí)間后觀察其增殖后的密度，并利用calciumam(綠色)和pi(紅色)染料對(duì)細(xì)胞進(jìn)行染色，結(jié)果中細(xì)胞被染上綠色越多，被染上紅色越少越好。

結(jié)果如13(b)，被環(huán)氧樹脂覆蓋的培養(yǎng)皿中細(xì)胞擴(kuò)增速率和正常培養(yǎng)皿基本一致，而且細(xì)胞染色結(jié)果也證明，被環(huán)氧樹脂覆蓋的培養(yǎng)皿中細(xì)胞的自由鈣離子濃度較高接近于正常培養(yǎng)皿中的水平。圖13(c)是在環(huán)氧樹脂表面直接點(diǎn)上熒光標(biāo)記的蛋白，經(jīng)過(guò)清洗后蛋白依然存在于芯片上，說(shuō)明蛋白上的氨基已經(jīng)與樹脂表面的環(huán)氧基結(jié)合 上，可用于免疫反應(yīng)。

(4)滲水性和pcr反應(yīng)的測(cè)試

本發(fā)明環(huán)氧樹脂芯片和pdms芯片見(jiàn)圖(14)(其中，樹脂芯片為實(shí)施例3制得的微流體芯片，pdms芯片是pdms和玻璃鍵合的微流體芯片，鍵合方法如下：pdms和玻璃清洗干燥后，對(duì)兩者進(jìn)行氧等離子照射，處理參數(shù)如下：0.75kwh功率，氧氣濃度30pa，等離子體處理30s；然后將貼緊氫鍵鍵合在一起)通入水后，在95℃熱板上放置20分鐘，取下后觀察到樹脂管道中水體積基本沒(méi)變，而pdms水基本消失，如圖14所示，說(shuō)明本發(fā)明樹脂芯片不易滲透水。

制備后的芯片，加上pcr反應(yīng)體系(總體為25μl，包括：fwd擴(kuò)增引物5’-ccctgggctctgtaaagaa-3’濃度10μm體積0.5μl，rev擴(kuò)增引物5’-atcagagcttaaactgggaagctg-3’濃度10μm體積0.5μl，k562dna模板濃度5ng/μl體積2μl，購(gòu)自bioteke的pcrmix體積12.5μl，以及ddh2o體積9.5μl)在平板pcr儀上進(jìn)行擴(kuò)增(96℃加熱5min啟動(dòng)，然后做35個(gè)擴(kuò)增循環(huán)，其溫度和時(shí)間依次是97℃45s，51℃35s和72℃30s，最后72℃10min完成擴(kuò)增)，得到pcr結(jié)果如圖(15)，本發(fā)明環(huán)氧樹脂芯片的對(duì)應(yīng)位置出現(xiàn)擴(kuò)增條帶，說(shuō)明本發(fā)明環(huán)氧樹脂微流體芯片可直接用于pcr反應(yīng)。