微流控PDMS芯片定制加工

1 PDMS芯片材料

PDMS，全称为聚二甲基硅氧烷，一种常见的微流控芯片原型制造的有机高分子聚合物。本身具有弹性、透明、透气、化学惰性。适合细胞培养、药物筛选、细胞捕获等相关的芯片制造，材料本身是疏水特性，可以通过化学或物理的方式进行表面改性。

PDMS芯片材料优点：

• 光学透明度： PDMS 的光学透明度有利于成像和显微术。例如，它允许对微流控细胞培养室进行实时成像和监测。

• 低成本且易于制造： PDMS 微流控芯片的制造方法非常标准且直接，如下所述。此外，与热塑性塑料相反，PDMS 可以很容易地粘合以密封并形成封闭的通道。

• 高分辨率和精细特性： PDMS 芯片通常是通过将液体预混物浇注在母模上制成的。这种铸造工艺甚至可以在宽高比范围内的 PDMS 上印上精细的特征（低至几微米）。

• 灵活性：随着微流体研究的发展，其应用也在增长。例如，柔性电子研究人员已经开始使用 PDMS 微芯片，因为它具有灵活性。

• 生物惰性： PDMS 是一种生物惰性材料，可确保其在生物应用中的中性，使其成为细胞培养基质的合适选择。

• 可调节性： PDMS 的弹性模量相对较低，可通过调整固化剂比例轻松调节，从而提供广泛的材料刚度。还有一些方法可以调整 PDMS 微流控芯片的电学和热学特性。

• 透气性： PDMS 是一种透气性材料，与 PMMA 和 PC 不同，氧气的扩散系数约为2000-4000µm²/s ，CO2 的扩散系数约为 1000µm²/s。这使 PDMS 在长期细胞培养中具有优势。然而，这种渗透也会导致疏水性小分子非特异性吸收到微流体通道中。

常用的PDMS芯片材料

常用的PDMS有两种，一种是迈图的PDMS RTV-615，一种是道康宁 PDMS Sylgard 184 。这两种材料的成分目前还属于商业秘密，不被外人所知，根据多年的经验，可以给出选择如何选用PDMS的一些建议：

迈图PDMS RTV-615：

1）制备微阀的选择；

2）坚固，键合力强，试用于多层键合的芯片；

3）不耐脏，易脏。

道康宁PDMS Sylgard 184

1）较为清洁

2）适用于单层键合，不适合多层键合

3）多用于细胞培养、人体器官芯片

2 微流控PDMS芯片制备

PDMS芯片制备采用软光刻技术，从芯片模具（硅模具、SU8模具、PFCT模具、亚克力模具、金属模具）上复制反向结构，此方法可以容易地复制特征尺寸小于0.1um的结构，同时，通过等离子体表面处理，PDMS可以和PDMS本身、玻璃、硅进行键合，形成密闭流道。

2.1 配胶

PDMS胶水为双组分，分为A胶和B胶，使用电子秤，配比重量为10：（0.9~1），A胶和B胶的配比越大，胶体凝固后越软。

2.2 匀胶、除泡

将A胶、B胶充分搅拌，放入真空斧中，真空环境中静止时间约30分钟，待气泡除尽后取出待用。

2.3 浇筑模具

微流控PDMS芯片模塑法可采用的模具有硅模具、SU8模具、Pefect模具、亚克力模具、金属模具，将模具清理干净后，将PDMS浇筑到模具中，放入恒温干燥箱中85℃静置30到40分钟。

2.4 剥胶

模具稍冷却后，将固化后的微流控PDMS芯片与模具分离，注意不用损坏模具、微流控PDMS芯片结构。

2.5 切割

采用专用PDMS芯片切割器或者美工刀，沿着芯片边框进行切割，保持边缘整齐即可。

2.6 打孔

采用PDMS芯片打孔器给微流控PDMS芯片进行打孔，并用胶带纸对微流控PDMS芯片进行清理

2.7 键合

采用等离子清洗机处理衬底（PDMS、玻璃）、PDMS芯片表面，键合功率80~90W，时间20~30s（不同等离子体处理的射频功率和时间长度有所差异），取出后，30s内进行贴合，放置在80度温箱中30分钟左右即可。

3 顶旭微控

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