【摘要】：微流控芯片通過對器件中流體的操控,實(shí)現(xiàn)不同的功能,并廣泛用于化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。基于微流控芯片,對其功能材料表面修飾,可以實(shí)現(xiàn)材料物理或者化學(xué)性質(zhì)改變,拓展材料應(yīng)用。聚二甲基硅氧烷(PDMS)具有性質(zhì)穩(wěn)定、價格便宜、易固化成型等特點(diǎn)。因此選用PDMS為微流控芯片制備材料。通過設(shè)計(jì)芯片通道,實(shí)現(xiàn)對其物理性能的改變。然后對芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行化學(xué)修飾實(shí)現(xiàn)其化學(xué)改性。本文基于微流控技術(shù),通過不同的修飾方法對其表面修飾,開展了以下3個方面的工作。1.基于微流控芯片,對其制備材料PDMS進(jìn)行調(diào)控,改變通道結(jié)構(gòu)形狀,從而影響液滴行為。外加電場于微流控裝置中,通過液滴在電場中的行為,探索通道結(jié)構(gòu)對微液滴的影響。設(shè)計(jì)不同矩形的通道結(jié)構(gòu),利用流動聚焦法生成油包水液滴,觀察液滴在電場中不同運(yùn)動軌跡。發(fā)現(xiàn)液滴的帶電量與通道結(jié)構(gòu)有關(guān)。改變水相為NaCl溶液,發(fā)現(xiàn)溶液離子濃度與通道流動電勢負(fù)相關(guān),然后對微結(jié)構(gòu)處鍍金再鍵合芯片,通過化學(xué)方法進(jìn)行表面修飾,發(fā)現(xiàn)鍍金通道修飾后,流動電勢增加,液滴偏轉(zhuǎn)更加明顯。2.設(shè)計(jì)微柱型PDMS芯片,通過靜電紡絲在微柱上耦合網(wǎng)狀聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)納米纖維,制備出既有微米結(jié)構(gòu)又有納米結(jié)構(gòu)的三維網(wǎng)絡(luò)支架。通過化學(xué)法對納米纖維進(jìn)行表面修飾連接抗體,發(fā)現(xiàn)在既有紡絲又有微柱的PDMS結(jié)構(gòu)基底,當(dāng)捕獲時間為30 min,捕獲效果最好。當(dāng)紡絲時間為4 min時,納米纖維的密度也有利于細(xì)胞捕獲。3.在微流控芯片內(nèi)部刻蝕微柱通道,微柱表面仍然耦合PLGA納米纖維。用化學(xué)方法在納米纖維表面修飾連接抗體。模擬血液流動,實(shí)現(xiàn)從靜態(tài)到動態(tài)的對流動細(xì)胞的捕獲。這種“微臺型”微柱的三維網(wǎng)絡(luò)纖維結(jié)構(gòu)在微流控中,展現(xiàn)出對MCF-7良好捕獲效果,捕獲效率達(dá)91.53%,通過掃描顯微鏡對捕獲的細(xì)胞進(jìn)行形貌表征,發(fā)現(xiàn)捕獲細(xì)胞出現(xiàn)偽足,并且與紡絲基底之間相互作用。這對于研究細(xì)胞與材料間的相互作用以及細(xì)胞檢測平臺的建立具有重要的意義,也為腫瘤疾病的診斷及臨床分析中提供了一定的研究價值。
【學(xué)位授予單位】：江漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TB34;R318.08
【圖文】：

圖 1-1 微流控芯片應(yīng)用方向：（a）材料合成[1]，（b）癌癥檢測[2]，（c）基因診斷[3]，（d）細(xì)胞分選[4]，（e）器官芯片[5]，（f）微液滴應(yīng)用[6]1.2.1 微流控芯片材料的選用微流控芯片可以實(shí)現(xiàn)一個實(shí)驗(yàn)室完整的功能，通過調(diào)控芯片中的微通道產(chǎn)生流體，以實(shí)現(xiàn)不同功能。微流控技術(shù)，降低試劑使用量，具有較快的分析速度，更重要的是，芯片的使用成本較低。芯片的制備是整個微流控系統(tǒng)的核心，材料對于芯片的構(gòu)建又起著直接作用。用來制備微流控芯片的材料有很多，不同的材料會賦予芯片不同的功能。最早使用的是硅材料，包括硅片、玻璃、石英等。隨著高分子材料的快速發(fā)展，越來越多的高聚物也應(yīng)用于微流控芯片制備。例如：聚碳酸酯(PC)、PDMS、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。硅材料仍然是制備微流控芯片的主要材料，具有良好

而且在經(jīng)過等離子清洗機(jī) (Plasma)清洗后，PDMS 和玻璃表面會產(chǎn)生大量羥基基團(tuán)，可以與其它硅材料發(fā)生鍵和反應(yīng)，形成微流控芯片。目前是使用最為廣泛的一種聚合物材料。1.2.2 微流控芯片制作方法微流控芯片的制備過程包括結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、材料的選用以及芯片的制備等步驟。對于 PDMS 芯片，一般采用的是軟光刻技術(shù)，利用蝕刻和光刻技術(shù)在基底材料上得到設(shè)想的微通道結(jié)構(gòu)。而后再將 PDMS 澆注于通道結(jié)構(gòu)上固化成型。軟光刻技術(shù)是在基底材料上利用紫外光進(jìn)行曝光，再將掩模板上的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠表面，制備出微米級結(jié)構(gòu)。主要的實(shí)驗(yàn)步驟可分為：首先清潔基底，然后甩上一層均勻的光刻膠，前烘后經(jīng)過紫外曝光處理，再后烘，顯影得到微結(jié)構(gòu)，最后通過對基底表面微結(jié)構(gòu)進(jìn)行 PDMS 復(fù)制，PDMS 上即可得到設(shè)計(jì)的微結(jié)構(gòu)。方法可以參考圖 1-2。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 李山山;何素文;胡祖明;于俊榮;陳蕾;諸靜;;靜電紡絲的研究進(jìn)展[J];合成纖維工業(yè);2009年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 吳平;液滴微流控的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用和理論研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

本文編號：2728436