一种PDMS微流控芯片表面修饰方法及其应用

摘要

微流控芯片是21世纪最为重要的前沿技术之一，已在生物医学、化学、物理学、信息学等众多领域获得了快速发展和广泛应用。聚二甲基硅氧烷(PDMS)是目前应用最广泛的微流控芯片材料之一，具有光学透明性好、容易封合、无毒、电导率低和价格低廉等特点。然而PDMS表面具有很强的疏水性，严重影响了微通道内流体的操纵过程，未经任何处理的芯片内表面对分析物有强烈的吸附作用，大大限制了被分析物的种类。研究表明，通过对PDMS微通道表面进行适当的修饰，可以有效降低疏水性，降低非特异性吸附，提高分析效率，因此开发一种亲水性强、稳定性好、操作简便的PDMS表面修饰方法迫在眉睫。本论文研究内容如下:
　　1.通过两步操作简便快速地将二甲基丙烯酸甲酯(DMA)和聚甲基丙烯酸酯缩水甘油酯(GMA)共聚组装于PDMS芯片表面上。与未经修饰的PDMS芯片相比，修饰层整齐均匀的组装于芯片表面，水的接触角从120度降低至7度，实现了PDMS表面的高度亲水化。亲水的PDMS表面能稳定存在至少半年的时间，并有效地抑制了蛋白质等生物大分子在芯片表面的非特异性吸附。
　　2.将DMA-GMA修饰后的PDMS芯片应用于溶菌酶和核糖核酸酶的分离。与未修饰的PDMS芯片相比，在最优实验条件下，成功地实现了溶菌酶和核糖核酸酶的高效分离，分离效率和分析灵敏度得到明显提高。
　　3.将DMA-GMA修饰后的PDMS芯片应用于细胞排布。利用血管内皮细胞仅生长于裸PDMS表面、不生长于修饰后表面的这一现象，精确地控制细胞区域间的距离，为细胞与细胞相互影响的研究提供了有力的技术方法。
　　4.将DMA-GMA修饰后的PDMS芯片应用于微流控肝肠循环芯片的构建。本研究中构建了可以用于实现肝肠循环过程的芯片，其包括多个芯片单元和复杂流体控制，为了改善微通道内流体的操纵过程，将芯片微通道进行了亲水修饰，增强了亲水性，成功地实现了流体的顺畅流通。