(4)注塑法
注塑法的工藝是通過光刻和刻蝕技術在硅片上刻蝕出電泳芯片陰模,用此陰模進行24h左右的電鑄,得到0.5 cm厚的鎳合金模,再將鎳合金模加厚,精心加工制成金屬注塑模具,將此模具安裝在注塑機上批量生產聚合物微流控芯片基片。
在注塑法制作過程中,模具制作復雜,技術要求高,周期長,是整個工藝過程中的關鍵步驟。一個好的模具可生產30 ~ 50萬張聚合物芯片,重復性好,生產周期短,成本低廉,適宜于已成型的芯片生產。
(5)LIGA技術
LIGA是德文Lithographie,Galvanoformung,Abformung三個字的字頭縮寫。LIGA技術是由光刻、電鑄和塑鑄三個環節組成。
準LIGA技術是用紫外光光源來代替LIGA技術中的同步輻射X光深層光刻,然后進行后續的微電鑄和微復制工藝。它不需要同步輻射X光光刻和特制的X光掩膜板,有利于實現微機械器件的大批量生產。根據紫外光深層光刻的工藝路線的不同,準LIGA技術又可分為多層光刻—LIGA、硅模深刻蝕—LIGA和SU-8深層光刻—LIGA三類。
(6)激光燒蝕法
激光燒蝕法是一種非接觸式的微細加工技術。它可直接根據計算機CAD的數據在金屬、塑料、陶瓷等材料上加工復雜的微結構,已應用于微模和微通道的加工。 這種方法對技術設備要求較高,步驟簡便,而且不需超凈環境,精度高。但由于紫外激光能量大,有一定的危險,需在標準激光實驗室中進行操作,使用安全保護裝備和防護眼鏡。
(7)軟光刻
軟光刻(soft lithography)是相對于微制造領域中占據主導地位的光刻而言的微圖形轉移和微制造的新方法,以自組裝單分子層、彈性印章和高聚物模塑技術為基礎的微細加工新技術。它能制造復雜的三維結構及不規則曲面;能應用于生物高分子、膠體、玻璃、陶瓷等多種材料;沒有相關散射帶來的精度限制,可以達到30 nm ~ 1 μm級的微小尺寸; 因此軟光刻是一種便宜、方便,適于實驗室使用的技術。
軟光刻技術的核心是彈性模印章,可通過光刻蝕和模塑的方法制得。PDMS是軟光刻中最常用的彈性模印章。軟光刻的關鍵技術主要包括微接觸印刷、再鑄模、微傳遞成模、毛細管成模、溶劑輔助成模等。
軟光刻技術還存在著一些缺陷,如PDMS固化后有1%的收縮變形,而且在甲苯和乙烷的作用下,深寬比將出現一定的膨脹;PDMS的彈性和熱膨脹性使其很難獲得高的準確性,也使軟光刻在多層面的微加工中受到限制;由于彈性模太軟,無法獲得大的深寬比,太大或太小的寬深比都將導至微結構的變形或扭曲。
如今微流控芯片已經成為涵蓋了從分離分析、化學合成、醫學診斷學、細胞生物學、神經生物學、系統生物學、結構生物學、微生物學等一系列應用研究領域的綜合性交叉學科。
微流控技術的應用
基于微流控芯片的代表性關鍵技術
① 微流控分析芯片是新一代床旁診斷(Point of care testing, POCT)主流技術,可直接在被檢對象身邊提供快捷有效的生化指標,使現場檢測、診斷、治療成為一個連續的過程;
② 微流控反應芯片以液滴為代表,是迄今為止最重要的微反應器,在高通量藥物篩選,單細胞測序等領域顯示了巨大的威力;
③ 微流控細胞/器官操控芯片是哺乳動物細胞及其微環境操控最重要技術平臺,渴望部分代替小白鼠等動物模型,用于驗證候選藥物,開展藥物毒理和藥理作用研究。
1、新一代床旁診斷(POCT)技術——Microfluidics-based POCT
POCT可直接在被檢者身邊提供快捷有效的生化指標,現場指導用藥,使檢測、診斷、治療成為一個連續過程,對于疾病的早期發現和治療具有突破性的意義。
POCT儀器發展趨勢應是小型化、“傻瓜”式,操作簡單,無需專業人員,直接輸入體液樣本,即可迅速得到診斷結果,并將信息上傳至遠程監控中心,由醫生指導保健。目前,市場上有多種即時診斷方法,簡單的流動測試工作沒有流體管理技術,而當測試復雜性增加時,微流控技術是必要的。
微流控芯片所具有的多種單元技術在微小可控平臺上靈活組合和規模集成的特點已使其成為現代POCT技術的首選,經過近年的發展,已涌現了一批微流控芯片POCT分子診斷和免疫診斷的成功案例。
POCT-用于免疫檢測主動式微流控芯片