PCR微流控芯片材料的选择与制作技术概述_魏敏.pdfVIP

科技创业家2012 年07(下) TECHNOLOGICALPIONEERS 科 技 前 沿 PC R 微流控芯片材料的选择与制作技术概述 魏敏 （河南护理职业学院 河南安阳 4 5 5 0 0 0 ） 摘 要:微流控芯片技术自出现后即以它分析速度快、高通量、消耗少、廉价、安全等特点迅速成为研究热点。用于放大特定的DNA 片 段PCR 的技术可以在短时间里完成扩增,极大提高了检测灵敏度，已成为分子生物学研究的最重要技术。基于微电子技术的微流控芯片 与PCR技术的结合由于具有所需样品和反应混合物体积小、反应时间短、轻便等优点就成为备受重视的理想选择。本文对PCR微流控芯 片制作材料及制作技术做一简要的概述。 关键词:微流控芯片 材料 1 芯片材料 带包裹芯片无保护层的背面及正面边缘， 片剪成所制掩膜大小相仿的边框作为模 单晶硅片、石英、玻璃和有机高分子聚 保护非刻蚀区域，包裹过程中避免气泡生 具，用少量胶将模具固定在处理好的载玻 合物是制作微流控芯片的主要基质材料。 成。将芯片放入刻蚀液中刻蚀，将芯片从刻 片上。将光胶慢慢注入边框所围位置，将掩 玻璃材质芯片的优点在于：良好的光 蚀液中取出，冲洗干净，在水中去除胶带。 膜小心粘贴在模具上，上面用另一块平板 学性能、力学性能电渗性能和电绝缘性，其 用脱脂棉蘸取丙酮擦洗芯片，除去光胶和 玻璃均匀压实，使光胶充分铺满模具，清除 表面吸附和表面反应能力都有利于对表面 胶带残留的胶，放入除铬液中除铬，重复操 溢出部分的光胶，得到芯片前体。此步骤要 改性，且制作设备与传统工艺设备兼容性 作芯片光洁，冲洗干净后三蒸水冲洗，吹 避免气泡产生。将芯片前体置于光刻机掩 好，容易获得微细完美的沟道。玻璃微流控 干，此时带有通道的玻璃芯片基片制作完 膜板上，启动光刻机曝光，使固化胶固化， 芯片的研究在近10年得到了广泛重视。 成。将芯片上储液池位置投影至盖片上，确 曝光时间根据光胶型号确定。取出初步固 高分子聚合物种类多、加工成型方便、 定打孔位置，作打孔保护处理，用台钻打 化好的芯片，用镊子慢慢揭去掩膜和边框， 原材料价格较低，非常适合于大批量制作。 孔。打孔过程中，为防止钻头过热，要不断 洗去通道内未固化的光胶。此时固化的芯 热塑性聚合物、固化型聚合物和溶剂挥发 在打孔处加入冷却水。将打孔完毕后的盖 片，边缘处仍带有粘性，故而可以从掩膜和 性聚合物是用于制作芯片的常用的高分子 片放入沸水中蒸煮，直到盖片与玻璃片分 基片上揭落，附着于其他载体上。将初步固 聚合物材料，具体包括：聚甲基丙烯酸甲 开。用洗涤液和三蒸水反复清洗盖片和基 化或者另行附着的NOA芯片置烘箱内50℃ 酯、聚二甲基硅氧烷等。最近有报道使用 片，清洗至芯片上没有任何杂质，吹干时没 12h使紫外固化胶老化，完成芯片制作。 SU-8光胶[1]和NOA81紫外固化胶作为芯 有任何可见污点残留。将盖片和基片放入 片的制作材料。 浓硫酸中活化8h以上。小心用清水将活化 参考文献 后的盖片和基片上的浓硫酸冲去，再用三 [1] 2 玻璃芯片制作技术 蒸水反复冲洗干净。在三蒸水中将盖片和 PCR芯片的制作主要包括微通道的形 基片合拢，轻微均匀压紧。至表面皿中，带 成和键合。芯片的制作方法随选择的基片 表面稍干后，置于真空干燥箱中40℃下静 材料不同而变化。对于选用硅、石英和玻璃 置3h，然后110℃加热1h，完成键合。整个芯 [2] 为基片材料的芯片，微通道的形成可以采 片制作完成。在制作完成的芯片上粘结接 用光刻和湿法腐蚀或等离子体刻蚀的的方 口，用于储液池扩展和驱动连接。 法，键合采用热键合或阳极键合的方法；对 于选用高分子聚合物为基片材料的芯片， 3 NOA紫外固化胶芯片制作技术 [3] 其微通道凹槽的形成可以采用热压法[2]、 Denis Bartolo[7]等考察了NOA81紫外 模塑法 [3]、注塑法[4]、软刻蚀[5]、激光切蚀