基于3d打印技術(shù)的微流控芯片制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微流控芯片制備方法，具體地說，涉及一種基于桌面3D打印技術(shù)的微流控芯片的快速制備方法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]微流控系統(tǒng)是對微小體積液體(10_9 -1(T18L)在幾十到幾百微米管道內(nèi)操控的過程，該技術(shù)在生物醫(yī)學，環(huán)境監(jiān)控，食品安全具有非常廣泛的應(yīng)用前景。微流控器件具備下列優(yōu)點，體積小，減少試劑消耗，多樣品平行檢測等優(yōu)點。然而，傳統(tǒng)的微流控芯片制備需要制備掩膜版、甩膠、光刻、顯影等復(fù)雜工藝完成，其制備工藝復(fù)雜，制備周期長，成本高，對加工技術(shù)要求高，需要在凈化間內(nèi)完成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于3D打印技術(shù)的微流控芯片制備方法及其應(yīng)用。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]第一方面，本發(fā)明涉及一種基于3D打印技術(shù)的微流控芯片制備方法，所述方法包括如下步驟:
[0006]步驟一，采用三維繪圖軟件設(shè)計微流控管道，通過3D桌面打印機打印出細絲，作為微流控芯片通道模板；
[0007]步驟二，將打印出的細絲轉(zhuǎn)移到表面皿中，將細絲固定到基底上，待固定后，然后澆筑PDMS膠體，固化，脫模，打孔，鍵合制備微流控芯片。
[0008]優(yōu)選的，所述3D桌面打印機是采用熔融沉積型打印機。
[0009]優(yōu)選的，所述細絲的材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或聚乳酸樹脂。
[0010]優(yōu)選的，所述細絲的直徑為0.1-lmm。
[0011]優(yōu)選的，步驟二中，所述將細絲固定到基底上是指:采用PDMS膠體固定或取微量的細絲緊貼在基底放置。
[0012]優(yōu)選的，步驟二中，澆筑PDMS膠體時，細絲需要與基底完全固定后進行澆筑。
[0013]第二方面，本發(fā)明還涉及前述方法制備的微流控芯片的應(yīng)用，將所述基于3D打印技術(shù)制備的微流控芯片應(yīng)用于三聚氰胺中的表面增強拉曼拉曼檢測。
[0014]優(yōu)選的，所述微流控芯片在表面增強拉曼檢測應(yīng)用，具體包括如下步驟:
[0015]第一步，采用上述3D打印工藝制備微流控芯片，在管道中間設(shè)計一個小長方體；
[0016]第二步，在微流控芯片小長方體部位制備具有多孔狀的整體柱；
[0017]第三步，在微流控芯片管道內(nèi)進行銀微球固定，利用管道內(nèi)制備的多孔狀整體柱對銀微球的物理阻擋，實現(xiàn)銀微球在微流控芯片整體柱前固定；
[0018]第四步，采用上述第三步得到的含有固定銀微球的微流控芯片對三聚氰胺表面增強拉曼檢測:采用注射泵將含有三聚氰胺樣品溶液以2-20yL/min注入到微流控芯片，利用芯片中銀微球?qū)θ矍璋返奈?，進行對樣品中三聚氰胺的富集，最后，采用表面增強拉曼對吸附在銀微球上的三聚氰胺進行拉曼檢測。
[0019]優(yōu)選的，所述第二步，具體步驟:
[0020]步驟1，制備整體柱溶液:采用甲基丙烯酸縮水甘油酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二正辛酯，按照重量比2:3:5混合，再加入混合物總重量5%的光引發(fā)劑二羥甲基丙酸，超聲混合，放置4°C冰箱保存；
[0021]步驟2，將整體柱溶液采用移液槍注入到微流控芯片管道內(nèi)，并充滿整微流控芯片管道；
[0022]步驟3，采用紫外點光源對注入整體柱溶液后的微流控芯片小長方體處進行紫外曝光時間60s，其整體柱溶液曝光區(qū)域固化，與微流控芯片管道整合一體；
[0023]步驟4，分別采用甲醇、丙酮和水通過注射泵以2-50 μ L/min洗滌10_30min，除去未參與反應(yīng)的整體柱溶液以及洗滌掉固化后整體柱中的苯二甲酸二正辛酯，即得到具有多孔狀整體柱的微流控芯片，其所得整體柱為多孔結(jié)構(gòu)，其孔徑大小在I ym內(nèi)。
[0024]優(yōu)選的，所述第三步，具體為:采用的銀微球大小為1-2 μ m，將5 μ L分散在甲醇中的銀微球注入微流控芯片管道，采用甲醇以10-50yL/min的流速注入微流控芯片通道。
[0025]本發(fā)明上述芯片可以應(yīng)用于醫(yī)學診斷，環(huán)境監(jiān)控，食品安全等的檢測領(lǐng)域，比如檢測食品中三聚氰胺，殺蟲劑、水環(huán)境中的重金屬，臨床生物樣本、致病菌檢測等。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0027](I)本發(fā)明采用桌面3D打印細絲作為微流控芯片通道，然后澆筑PDMS，制備微流控芯片，該方法非常簡單、方便、制備成本低，一般實驗室條件下均可完成，并將其應(yīng)用于表面增強拉曼檢測。
[0028](2)本發(fā)明制備加工方便，無需采用復(fù)雜的工藝設(shè)備，省卻了大量繁瑣的微加工工藝；設(shè)計更加靈活，生產(chǎn)制備周期顯著縮短；可以快速批量生產(chǎn)，成本極低，所用耗材少；操作方便，非專業(yè)人員亦可以迅速掌握。
【附圖說明】
[0029]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0030]圖1為本發(fā)明實施例1采用3D-max繪圖軟件設(shè)計微流控管道效果圖；
[0031]圖2為本發(fā)明實施例1基于3D打印制備的細絲在表面皿基底上的固定實物圖；
[0032]圖3為本發(fā)明采用3D打印技術(shù)制備的微流控芯片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖4為本發(fā)明實施例1采用3D打印技術(shù)制備的微流控芯片實物圖；
[0034]圖5為本發(fā)明實施例1中銀微球在微流控整體柱芯片的固定顯微照片；
[0035]圖6為本發(fā)明實施例1中檢測二巰基吡啶拉曼信號結(jié)果；
[0036]圖7為本發(fā)明實施例1中采用表面增強拉曼檢測在微流控整體柱檢測三聚氰胺結(jié)果O
【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0038]實施例1
[0039]本實施例涉及一種基于3D打印技術(shù)的微流控芯片制備方法，所述方法包括如下步驟:
[0040]步驟一，采用三維繪圖軟件設(shè)計微流控管道，該管道設(shè)計如圖1所示，采用熔融沉積3D打印出微流控通道線條，線條的直徑范圍0.5-lmm，將打印出的線條細絲裁割成芯片通道；
[0041]步驟二，然后轉(zhuǎn)移到表面皿中，通過少許PDMS膠體，將其固定到基底上，如圖2，在表面皿中澆筑PDMS膠體，放置80度烘箱2h，固化脫模，打孔鍵合，制備微流控芯片；
[0042]上述制備的微流控芯片在表面增強拉曼檢測應(yīng)用，具體包括如下步驟:
[0043]第一步，基于3D打印制備的微流控芯片結(jié)果示意圖如圖3所示，微流控芯片設(shè)計形狀如圖1所示，芯片管道長X寬X高=15mmx0.4x0.3mm,在管道中間設(shè)id個小長方體，其尺寸長X寬X高=1x0.8x0.3mm ；
[0044]第二步，在微流控芯片小長方體部位制備具有多孔狀的整體柱，具體步驟:
[0045]1，制備整體柱溶液，采用甲基丙烯酸縮水甘油酯，乙二醇二甲基丙烯酸酯，鄰苯二甲酸二正辛酯，按照重量比2:3:5混合，再加入其總重量5%的光引發(fā)劑二羥甲基丙酸，超聲混合，放置4°C冰箱保存；
[0046]2，將整體柱溶液采用移液槍注入到微流控芯片管道內(nèi)，并充滿整了微流控芯片管道;
[0047]3，采用紫外點光源對注入整體柱溶液后的微流控芯片小長方體處，進行紫外曝光時間60s，其整體柱溶液曝光區(qū)域固化，與微流控芯片管道整合一體；
[0048]4，分別采用甲醇、丙酮、和水通過注射泵以2-50 μ L/min洗滌10_30min，除去未參與反應(yīng)的整體柱溶液以及洗滌掉固化后整體柱中的苯二甲酸二正辛酯，即得到具有多孔狀整體柱的微流控芯片，其所得整體柱為多孔結(jié)構(gòu)，其孔徑大小在Ium內(nèi)。如圖4所示。
[0049]第三步，在微流控芯片管道內(nèi)進行銀微球固定:采用的銀微球大小為l-2um，將5uL分散在甲醇中的銀微球注入微流控芯片管道，采用甲醇以10-5