Pdms微通道的表面修飾方法及改性pdms微通道的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料改性方法，尤其是聚二甲基硅氧烷(PDMS)微通道的表面修飾方法，以及通過(guò)該方法獲得的改性PDMS微通道。
【背景技術(shù)】
[0002]聚二甲基硅氧烷(PDMS)微通道是指基于軟刻的方法所制備PDMS功能性高分子流體通道。由于PDMS單體可低溫聚合、熱穩(wěn)定性高、優(yōu)良的光學(xué)特性、良好的絕緣性、以及化學(xué)惰性等特征，PDMS微通道廣泛的應(yīng)用于微流體研究領(lǐng)域，達(dá)到可操縱流體的目的?；谶@一特征，PDMS微通道可把化學(xué)與生物等領(lǐng)域涉及的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測(cè)等基本單元集成至一塊幾平方厘米的微流控芯片上，可取代常規(guī)的化學(xué)或生物實(shí)驗(yàn)室。
[0003]利用PDMS微通道的大的表面積/體積比率特征實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)可以在傳質(zhì)、傳熱、恒溫等方面表現(xiàn)出的巨大優(yōu)勢(shì)，自面世以來(lái)迅速引起相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业臐夂衽d趣和關(guān)注。
盡管如此，如何對(duì)化學(xué)惰性的PDMS通道進(jìn)行表面修飾是一個(gè)亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。到目前為止，PDMS微通道的表面可以分為如下幾種方法:(I)化學(xué)氣相沉積，可以有選擇的沉積目標(biāo)分子至微通道表面，但是這種方法對(duì)反應(yīng)條件苛刻，并不適應(yīng)于所有的材料；(2)共價(jià)鍵修飾，采用接枝聚合是一種有效的修飾PDMS通道表面的方法，比如說(shuō)光引發(fā)聚合可以選擇性的修飾高分子于PDMS通道，不過(guò)未反應(yīng)單體的除去需要多次洗滌，這使得這一過(guò)程變得復(fù)雜；(3)溶膠凝膠法，采用溶膠凝膠法是一種在PDMS通道表面生成無(wú)機(jī)涂層的方法，溶膠經(jīng)陳化膠粒間緩慢聚合可以形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠，然后固化制備出分子乃至納米亞結(jié)構(gòu)的表面涂層，這種方法操作簡(jiǎn)單，但是僅限定于無(wú)機(jī)，或者含有無(wú)機(jī)組分的復(fù)合功能材料對(duì)PDMS微通道的表面修飾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:提供一種聚二甲基硅氧烷微通道的表面修飾方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題。
[0005]技術(shù)方案:一種PDMS微通道的表面修飾方法，包括如下步驟:
步驟1.采用氧氣等離子處理PDMS微通道，使其表面具有負(fù)電特征；
步驟2.使帶正電的高分子進(jìn)入所述PDMS微通道，在微通道的表面形成一層帶正電的高分子層；
步驟3.使帶負(fù)電的納微顆粒進(jìn)入所述PDMS微通道，形成納微顆粒層。
[0006]進(jìn)一步的，所述步驟I進(jìn)一步為:采用軟刻法制備槽形PDMS微通道，將槽形PDMS微通道與PDMS膜置于氧氣等離子腔中，經(jīng)氧氣等離子處理后鍵合形成四周封閉、兩端開(kāi)口的PDMS微通道。
[0007]進(jìn)一步的，所述步驟2進(jìn)一步為:配置聚丙烯氯化銨的氯化鈉水溶液，并將其引導(dǎo)至PDMS微通道內(nèi)，使其充滿(mǎn)整個(gè)PDMS微通道。
[0008]進(jìn)一步的，所述聚丙烯氯化銨的氯化鈉水溶液中，氯化鈉的濃度為0.l-3mol/Lo
[0009]進(jìn)一步的，所述聚丙稀氯化錢(qián)的分子量為15kDa~60kDa ;所述聚丙稀氯化錢(qián)的氯化鈉水溶液中，聚丙烯氯化銨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%_1%。
[0010]進(jìn)一步的，所述步驟3中的納微顆粒包括量子點(diǎn)、羧基修飾的貴金屬納米粒子、羧基修飾氧化物納米粒子和羧基修飾的亞微米微球。
[0011]進(jìn)一步的，所述量子點(diǎn)包括CdTe，CdS和CdSe/ZnS，所述羧基修飾的貴金屬納米粒子中貴金屬為Ag，Au或Pt ;羧基修飾的氧化物納米粒子中的氧化物納米粒子為Fe3O4或S12;羧基修飾的亞微米微球包括PS微球、PMMA微球。
[0012]進(jìn)一步的，所述PDMS微通道的表面修飾方法還包括步驟4:
重復(fù)步驟2和步驟3若干次。
[0013]一種改性PDMS微通道，包括采用氧氣等離子法形成于微通道表面的負(fù)電特性層，通過(guò)靜電作用力組裝于負(fù)電特性層表面的正電高分子層，以及形成于正電高分子層表面的納微顆粒層。
[0014]一種采用上述任一 PDMS微通道的表面修飾方法制備的改性PDMS微通道。
[0015]有益效果:通過(guò)采用正負(fù)電荷靜電吸引力的方法負(fù)載納微顆粒于PDMS微通道表面，本發(fā)明具有簡(jiǎn)單易操作，無(wú)需后處理通道表面的優(yōu)點(diǎn)，更為重要的是，利用層層組裝的特性，可以根據(jù)多次的流體注入控制負(fù)載納微顆粒的密度。進(jìn)一步的，可以利用納微顆粒豐富的物理化學(xué)特征，獲得功能化的PDMS微通道，拓展PDMS微通道在微流體領(lǐng)域的應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明的實(shí)施流程圖。
[0017]圖2a至圖2c為本發(fā)明實(shí)施例1的SEM顯微鏡照片。
[0018]圖3a至圖3d為本發(fā)明實(shí)施例2的SEM顯微鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1所示，本發(fā)明PDMS微通道的表面修飾方法的基本步驟如下:
步驟1.采用氧氣等離子處理PDMS微通道，使其表面具有負(fù)電特征；
步驟2.使帶正電的高分子進(jìn)入所述PDMS微通道，在微通道的表面形成一層帶正電的高分子層；
步驟3.使帶負(fù)電的納微顆粒進(jìn)入所述PDMS微通道，形成納微顆粒層。
[0020]從該實(shí)施例可以看出，由于PDMS微通道與帶電的納微顆粒間存在靜電吸引作用力，納微顆粒可以自動(dòng)的吸附于通道表面，其納微顆粒的負(fù)載密度可以根據(jù)實(shí)際需要施以一次或者多次的靜電組裝。因此本發(fā)明開(kāi)辟了一種通用性強(qiáng)的PDMS微通道表面修飾手段。
[0021]在進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例中，所述步驟I進(jìn)一步為:采用軟刻法制備槽形PDMS微通道，將槽形PDMS微通道與PDMS膜置于氧氣等離子腔中，經(jīng)氧氣等離子處理后鍵合形成四周封閉、兩端開(kāi)口的PDMS微通道。一般來(lái)說(shuō)，微通道的寬度5-5000微米，高度10-500微米，長(zhǎng)度1-5000毫米。經(jīng)氧氣等離子處理后，微通道表面呈現(xiàn)親水并帶有負(fù)電的特性，可以認(rèn)為該表面形成了一個(gè)負(fù)電層。
[0022]在進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例中，所述步驟2進(jìn)一步為:配置聚丙烯氯化銨的氯化鈉水溶液，并將其引導(dǎo)至PDMS微通道內(nèi)，使其充滿(mǎn)整個(gè)PDMS微通道。所述聚丙烯氯化銨的氯化鈉水溶液中，氯化鈉的濃度為0.l-3mol/Lo將溶液引導(dǎo)至PDMS微通道中的方法較多，例如可以采用注射栗將聚丙烯氯化銨溶液注入PDMS微通道。溶液的停留時(shí)間不小于I分鐘，聚丙烯氯化銨與PDMS通道反應(yīng)后，獲得表面帶正電的PDMS微通道。
[0023]進(jìn)一步的，對(duì)聚丙烯氯化銨的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選:所述聚丙烯氯化銨的分子量為15kDa~60kDa;所述聚丙烯氯化銨的氯化鈉水溶液中，聚丙烯氯化銨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%-1%0
[0024]在進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例中，所述步驟3中的納微顆粒包括量子點(diǎn)、羧基修飾的貴金屬納米粒子、羧基修飾氧化物納米粒子和羧基修飾的亞微米微球。所述量子點(diǎn)包括CdTe，CdS和CdSe/ZnS，所述羧基修飾的貴金屬納米粒子中貴金屬為Ag，Au或Pt ;羧基修飾的氧化物納米粒子中的氧化物納米粒子為Fe3O4或S1 2;羧基修飾的亞微米微球包括PS微球、PMMA微球。其中，PMMA為甲基丙烯酸甲酯，PS為聚苯乙烯。
[0025]在進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例中，所述方法還包括步驟4:重復(fù)步驟2和步驟3若干次。
[0026]從上述描述可知:本發(fā)明的改性PDMS微通道，包括采用氧氣等離子法形成于微通道I表面的負(fù)電特性層2，通過(guò)靜電作用力組裝于負(fù)電特性層表面的正電高分子層3，以及