微流控芯片常用材料

John

微流控芯片种类

微流控芯片是基于微机电系统(micro electro mechanical system, MEMS)发展而来,通过微加工技术将微通道､微阀､微泵和微电极等不同功能的微型元器件集成在一起构成的微全分析系统｡
芯片材料作为微流控芯片的载体,决定了芯片的加工难度､精度､功能以及成本｡选择芯片材料时一般要考虑其化学和生物兼容性､电绝缘性､散热性､可修饰性､光学性能､材料和加工成本等｡
目前常用的微流控芯片材料包括玻璃､高分子聚合物和纸基材料等｡
微流控芯片常用材料及其性能

性能指标	玻璃	PDMS	PMMA	PC	纸基
生物相容性	较好	易非特异性吸附	较好	较好	较好
光学特性	较好	较好	较好	紫外吸收较差	检测背景低
导热系数	较好	低	低	低	低
电绝缘性	较好	较好	较好	较好	较好
热稳定性	－８０～８６０℃	－５０～２００℃	－８０～９０℃	－６０～１２０℃	受热易蒸发
材料成本	适中	适中	适中	适中	低
加工难度	较难	适中	适中	适中	容易

玻璃芯片

玻璃具有非常好的光学特性和电绝缘性,生物兼容性好,非特异性吸附较低,可以利用化学方法进行表面改性,是早期用于微流控芯片的材料之一｡
但由于其难以加工深宽比较大的通道,且加工成本较高,接合难度较大,因此逐渐被其他材料替代｡
高分子聚合物芯片

高分子聚合物是微流控芯片常用的材料之一,主要有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)､聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)､聚碳酸酯(PC)､聚二甲基硅氧烷(PDMS)等｡这些聚合物材料大多具有成本低､能够通过可见光和紫外光､可采用化学方法对其表面改性､易加工深宽比较大的通道等优点,适合批量生产｡但需注意的是,高分子聚合物材料普遍不耐高温､导热性低､易吸附生物大分子(如蛋白质),且表面改性方法仍不成熟｡因此,在制作这类芯片时应根据不同的实验需求,选择合适的聚合物材料｡
纸芯片

纸基材料是制作微流控芯片的新材料,常用的纸基材料有Whatman 1号滤纸､硝化纤维膜､蜡光纸､纸巾等,在使用时要根据需求选择不同类型的纸基材料｡
与传统材料相比,纸基材料成本低､制作简单､生物相容性良好､液体流动无需外力驱动,大多数可自然降解,储存和运输方便,因此逐渐成为微流控芯片领域研究的热点｡
根据制备工艺的不同,纸芯片的制作方法包括丝网印刷法､喷蜡打印法､裁切法､光刻胶掩膜法､凸版印刷法和压印压花法等｡

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