高聚物微流控芯片加工技术与分析性能的研究

摘要

该论文的工作旨在建立高聚物微流控芯片制作及性能研究的基础平台,并在加工和制作高聚物微流控芯片的基础上在制作技术和应用方面有所创新.论文包括五章内容:第一章综述了高聚物微流控芯片的研究现状.第二章研究了单晶硅阳模的制作工艺,讨论了延长硅阳模寿命的方法.考察了光胶,前烘、后烘的温度,刻蚀剂浓度、组成及刻蚀温度等因素对单晶硅阳模质量的影响.第三章研究了聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)基质微流控芯片的制作和封接技术,研究了氧气氛处理PDMS微流控芯片通道表面对电渗流的影响.考察了PDMS与固化剂间的配比、固化温度及加热时间对PDMS芯片封接性能的影响.PDMS材料的表面具有惰性和疏水性,因此在使用PDMS微流控芯片前通常需要进行改性以增强表面的极性来提高和稳定电渗流.该文通过试验氧气氛对PDMS微流控芯片通道表面的处理,使电渗流大小及稳定性有了显著的改善.同时研究了氧气处理时间对PDMS微流控芯片表面电渗流的影响,得到氧气处理的最佳时间为3天.第四章在自制的热压系统的基础上研究了聚碳酸酯(PC)微流控芯片加工及封接的最佳条件.第五章在PC微流控芯片上应用低粘度的筛分介质HPMC-50分离了DNA样品.研究了温度对DNA分离的影响,优化了DNA样品分离的条件.

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

§1.1引言

§1.2高聚物的种类

§1.3高聚物微流控芯片的加工方法

§1.3.1加工阳模的方法

§1.3.2热压成型

§1.3.3浇铸成型

§1.3.4注射成型

§1.3.5激光烧蚀法

§1.3.6立体光刻

§1.3.7厚光胶光刻

§1.4高聚物微流控芯片的封装

§1.4.1热键合

§1.4.2层压法

§1.4.3胶水粘合

§1.4.4等离子体活化

§1.4.5界面化学反应

§1.5高聚物微流控芯片的改性

§1.5.1紫外激光处理

§1.5.2等离子体处理

§1.5.3表面接枝

§1.5.4表面涂层

§1.5.5化学反应

§1.6高聚物微流控芯片的应用

§1.6.1 DNA分离

§1.6.2氨基酸分离

§1.7参考文献

第二章单晶硅阳模的制作

§2.1引言

§2.2实验部分

§2.2.1仪器及试剂

§2.2.2单晶硅阳模制作

§2.3结果与讨论

§2.3.1牺牲层的选择

§2.3.2光胶及涂胶

§2.3.3光胶与硅片间的粘附力

§2.3.4曝光

§2.3.5显影

§2.3.6 SiO2刻蚀

§2.3.7硅片刻蚀

§2.3.8硅阳模的寿命

§2.4结论

§2.5参考文献

第三章PDMS微流控芯片的制作及应用

§3.1引言

§3.2实验部分

§3.2.1仪器及试剂

§3.2.2芯片粘接强度测定试验

§3.2.3 PDMS微流控芯片的制作

§3.2.4氧气氛处理PDMS芯片

§3.2.5芯片毛细管电泳

§3.3结果与讨论

§3.3.1固化温度和配比对PDMS固化速度的影响

§3.3.2 PDMS芯片的封接

§3.3.3 PDMS芯片的氧气氛处理

§3.3.4 PDMS芯片氧气氛改性机理

§3.3.5氨基酸的芯片毛细管电泳分离

§3.4结论

§3.5参考文献

第四章聚碳酸酯基质微流控芯片的制作

§4.1引言

§4.2实验部分

§4.2.1仪器及试剂

§4.2.2热压机的搭建

§4.2.3 PC芯片的热压封接

§4.3结果与讨论

§4.3.1热压成型

§4.3.2 PC微流控芯片的封接

§4.3.3热压系统

§4.3.4硅阳模的寿命

§4.4结论

§4.5参考文献

第五章聚碳酸酯微流控芯片在DNA分离上的应用

§5.1引言

§5.2实验部分

§5.2.1仪器

§5.2.2试剂

§5.2.3溶液配制

§5.2.4 DNA电泳分离

§5.2.5数据处理

§5.3结果与讨论

§5.3.1筛分介质的选择

§5.3.2 HPMC-50浓度对DNA分离的影响

§5.3.3分离距离对DNA分离的影响

§5.3.4温度对DNA分离的影响

§5.4结论

§5.5参考文献

附录 攻读博士学位期间完成的论文和工作

致谢

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