玻璃芯片上温控微阀的制备和微流体控制性能研究.pdfVIP

V01．30 高等学校化学学报 No．1 CHEMICALOFCHINESEUNIVERSlllES 2009年1月 JOURNAL 32～36 玻璃芯片上温控微阀的制备和 微流体控制性能研究 李志明，陈恒武，马 丹 (浙江大学微分析系统研究所，杭州310058) 摘要聚Ⅳ_异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)在临界温度(32℃)附近会发生敏锐的相变，导致其体积和表面亲 疏水性的突变．利用这种由温度刺激引起的体积变化，可以控制微通道内微流体的运动状态．本文以2．羟 基之一甲基一l，苯基丙酮为引发剂，水一乙醇混合体系为溶剂，在玻璃芯片通道内局部区域以紫外光诱导聚合 PNIPAAm整体柱寨，制备温控微阀．系统地考察了聚合条件对该阀的形态和性能的影响．在此基础上，建立 了一个芯片上的集成化单温控阀流动注射分析模型，利用镁离子与荧光探针O，0-二羟摹偶氮苯的螫合荧 光反应，表征温控微阀的控流效果．结果表明，所制作的微阀温控效果良好，在微流控领域有应用前景． 关键词 聚N一异丙基丙烯酰胺；温控微阀；微流控芯片；流动注射分析 中图分类号0657 文献标识码A 文章编号0251-0790(2009)01-0032-05 微流体的驱动和控制是微流控分析的基础…．目前，在微流控分析系统中所采用的微流体驱动和 控制技术主要有电渗泵口≯J、气压泵Ho／阀”1、注射泵【6’¨及重力泵”’9’等．电渗彩阀主要应用于芯片 毛细管电泳，另外几种泵和阀则用于微流动注射分析等应用流体动力流的微流控分析系统中，除重力 泵外，一般需要较为复杂和体积较人的外置机械系统．近些年，基于温敏高聚物聚Ⅳ一异丙基丙烯酰胺 等优势而引起了人们的关注．Yu等…1采用硅烷化试剂在玻璃通道内肇引入乙烯皋，再以4，4’．偶氮一双 (4一氰基戊酸)[4，4-Azobis(4-cyanovalerieacid)]为引发剂，通过紫外光诱导的聚合反应，在玻璃通道 对芯片上微流体的操控． propio． PNIPAAm凝胶比采用亲水性引发剂在水相中聚合得到的同类凝胶具有更大的溶胀／收缩体积比，但没 有进一步应用该反应在通道中制备PNIPAAm温敏阀．本文以Daroeure一1173为引发剂，在玻璃芯片通 道的局部区域内，以紫外光诱导聚合PNIPAAm整体柱塞，建立了一种在玻璃芯片通道内快速制备温 控塞状微阀的方法．系统地考察了聚合条件对微脚性能的影响．以微型注射泵驱动溶液，用微型半导 流动注射分析模型(Micro—flowinjection (2．2-Dihydroxyazobenzene，DHAB)的螯合反应表征了该温控微阀操控液流的效果． 1 实验部分 1．1仪器与试剂 JHG-2A型光刻机(上海光学机械厂)；KDSl01注射泵(KD Ilia X6 er(4 mm，天津精易工贸有限公司)；参照文献[13]方法设计制作共聚焦型LIF检测系统；玻璃 收稿日期：2008-07-27， 联系人介绍：陈恒武，男，博士，教授，博士生导师，主要从事微流控分析研究．E-mail：hwehen@zju．edu．cn 万方数据万方数据 No．1 李志明等：玻璃芯片上温控微阀的制备和微流体控制性能研究 33 cmx3．8cmx1．5 芯片(6．2 111111，其结构及通道尺 寸见图1)参照文献[14]方法制作，反应通道上宽 180仙m，阻尼通道上宽130ton，所有通道深40 |Lm· 3一甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(3-Methac— ryloxypropyhrimethoxysilane，MPTMS)、N一异丙基丙 烯酰胺(N-Isopropylacrylamide，NIPAAm)和Ⅳ，Ⅳ’一 亚甲基双丙烯酰胺(