一种基于光固化材料的微流控芯片微通道的可视化方法

1.本发明属于微流控芯片技术领域，具体涉及一种基于光固化材料的微流控芯片微通道的可视化方法。


背景技术：

2.微流控芯片技术(microfluidics)是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。微流控芯片以微管道网络为结构特征，应用于生命科学领域。但是微流控芯片的可视化灌注工艺尚不成熟，如何提高微流控芯片的展示美观度成为一个研究问题。
3.聚乙二醇(二醇)二丙烯酸酯(pegda)是一种空白板岩水凝胶，在光引发剂和紫外光的存在下在室温下快速凝胶化。pegda是用于组织工程和再生医学的新兴支架，因为聚合可以在室温下快速发生并且需要低能量输入，具有高含水量，具有弹性，并且可以定制为包括多种生物分子。pegda水凝胶具有更好的生物相容性，且价格相对低廉，借助紫外装置可以使pegda迅速固化，除此之外，pegda呈透明液态，不与丙烯染料发生化学反应，相对于ab胶，pegda可以与丙烯染料均匀混合，提高固化后的均一度。
4.当前使用ab胶和墨水作为微通道展示的灌注材料，但ab胶存在流动性差，易产生气泡，与染料混合不均匀等问题，并且ab胶相对于pegda来说固化时间长，不利于快速制作可视化芯片。对于墨水而言，仅仅适用于拍摄，不能长期保存与展示，并且墨水不能应用于侵袭芯片的多颜色灌注。因此，寻找适用于微流控芯片可视化，可快速、长期展示的灌注材料成为当前的技术需求。


技术实现要素：

5.鉴于此，本发明的目的是提供了一种基于光固化材料的微流控芯片微通道的可视化方法，致力于提高微流控芯片的美观度和提高微通道可视化制作效率。
6.本发明目的是通过以下方式实现：
7.本发明提供一种基于光固化材料的微流控芯片微通道可视化方法，包括下列步骤：
8.(1)光固化材料选择：选用流动性好和价格低廉的pegda体系；
9.(2)pegda配制：配制单体浓度为1-5wt％的pegda溶液，加入引发剂，加入1-2滴液态染料，混合均匀；
10.(3)芯片修饰及灌注：单通道芯片：在灌注前除去表面杂质，然后将步骤(2)得到的pegda混合溶液注入微流控芯片通道内，或使用负压方式灌注，尽量排除气泡影响；
11.多通道芯片：在灌注pegda前，检查芯片的密封性，避免混合颜料的pegda在通道中混合，与单通道芯片灌注方式相同，逐个灌注，或者多个通道同时灌注；
12.多通道互联芯片：优先灌注中间通道，将除中间通道外所有通道的进液口，出液口密封，通过负压的方式，让步骤(2)得到的pegda混合溶液主动注满整个中间通道；当中间通道固化后，再灌注其他通道，避免带有不同颜色的pegda混合，影响其观赏性；
13.(4)固化：将步骤(3)制备的芯片经紫外光持续照射，微通道内的pegda初步固化，将其表面多余的pegda清理干净，颜色越深，紫外透过率越差，固化时间越长，颜色较深的混合颜料pegda可延长紫外照射时间。
14.基于上述技术方案，进一步地，步骤(1)中pegda的平均分子量在200-400kda。
15.基于上述技术方案，进一步地，步骤(2)中所述的pegda溶液的溶剂为水或pbs缓冲液。
16.基于上述技术方案，进一步地，步骤(2)中所述的引发剂为irgature2959或lap。
17.基于上述技术方案，进一步地，步骤(2)中所述的引发剂的添加量为pegda质量的0.01-0.10％。
18.基于上述技术方案，进一步地，步骤(2)中所述的液态染料为液态丙烯染料或墨水。
19.基于上述技术方案，进一步地，步骤(2)中混合方式为搅拌或使用滴管吹打混合。
20.基于上述技术方案，进一步地，步骤(3)中所述芯片由pdms制作。
21.基于上述技术方案，进一步地，步骤(3)中除去表面杂质的具体过程为使用沾有酒精溶液的湿巾擦拭。
22.基于上述技术方案，进一步地，步骤(4)中固化时间为1-5min。
23.基于上述技术方案，进一步地，所述的酒精溶液为75％酒精溶液。
24.基于上述技术方案，进一步地，步骤(4)中清理干净的具体过程为使用沾有酒精溶液的湿巾擦拭干净。
25.本发明相对于现有技术具有的有益效果如下：
26.本发明利用流动性强，透明度高、价格低廉、无毒无害的pegda在紫外光照射下可迅速固化的特点，将其与丙烯染料混合实现微流控芯片微通道可视化，可以用于不同类型微流控芯片可视化，如单通道芯片、多通道芯片、侵袭式芯片，该发明基于光固化材料的精准控制，在微流控芯片微通道展示等方面具有极大的应用价值。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例涉及的附图进行简单地介绍。
28.图1是灌注芯片的结构示意图，其中，1：灌注pegda通道入口；2：封闭的通道口；3：灌注通道；4：灌注pegda通道出口；5：封闭通道。
29.图2是实施例1中的多通道互联芯片灌注实例图，其中，a：灌注前封闭通道图；b；灌注后芯片整体图；c：灌注后芯片通道图。
30.图3是实施例2中的多通道芯片灌注实例图，其中，a：未灌注芯片图；b：灌注芯片图。
具体实施方式
31.下面结合实施例对本发明进行详细的说明，但本发明的实施方式不限于此，显而
易见地，下面描述中的实施例仅是本发明的部分实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，获得其他的类似的实施例均落入本发明的保护范围。
32.在pegda与引发剂混合体系中加入液体染料，并通过负压方式将其关注进微流控芯片通道内，然后使用紫外灯快速照射灌注区域，使其在通道内迅速固化，制作可视化的微流控展示芯片。下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
33.实施例1
34.一种基于光固化材料的微流控芯片微通道的可视化方法，包括下列步骤：
35.(1)光固化材料选择：选用流动性好和价格低廉的pegda体系；
36.(2)pegda配制：配制单体浓度为2wt％的pegda水溶液，按照pegda质量的0.05％加入引发剂irgature2959，在混合材料中加入1-2滴液态丙烯染料，迅速搅动或使用滴管吹打，使染料与混合材料混合均匀；
37.(3)芯片修饰及灌注：多通道互联芯片，优先灌注中间通道，将除灌注通道外所有通道的进液口，出液口密封，随后通过负压的方式，让液体主动注满整个灌注通道，当中间通道固化后，再灌注其他通道，避免带有不同颜色的pegda混合，影响其观赏性；
38.(4)固化：经过上述步骤制备的芯片经紫外光持续照射，微通道内的pegda初步固化，可将其表面多余的pegda用75％的酒精湿巾擦拭干净，颜色越深，紫外透过率越差，固化时间越长，颜色较深的混合颜料pegda可延长紫外照射时间。
39.实施例2
40.一种基于光固化材料的微流控芯片微通道可视化方法，其特征在于：包括下列步骤：
41.(1)光固化材料选择：选用流动性好和价格低廉的pegda体系；
42.(2)pegda配制：配制单体浓度为5wt％的pegda水溶液，按照pegda质量的0.10％加入引发剂lap，在混合材料中加入1-2滴液态丙烯染料，迅速搅动或使用滴管吹打，使染料与混合材料混合均匀；
43.(3)芯片修饰及灌注：多通道芯片：在灌注pegda前，检查芯片的密封性，避免混合颜料的pegda在通道中混合，同单通道芯片灌注方式，可多个通道同时灌注；
44.(4)固化：经过上述步骤制备的芯片经紫外光持续照射，微通道内的pegda初步固化，可将其表面多余的pegda用75％的酒精湿巾擦拭干净，颜色越深，紫外透过率越差，固化时间越长，颜色较深的混合颜料pegda可延长紫外照射时间。
45.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种基于光固化材料的微流控芯片微通道的可视化方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)光固化材料选择：选用流动性好和价格低廉的pegda体系；(2)pegda配制：配制单体浓度为1-5wt％的pegda溶液，加入引发剂，加入1-2滴液态染料，混合均匀；(3)芯片修饰及灌注：单通道芯片：在灌注前除去表面杂质，然后将步骤(2)得到的pegda混合溶液注入微流控芯片通道内，或使用负压方式灌注；多通道芯片：在灌注pegda前，检查芯片的密封性，与单通道芯片灌注方式相同，逐个灌注，或者多个通道同时灌注；多通道互联芯片：优先灌注中间通道，将除中间通道外所有通道的进液口，出液口密封，通过负压的方式，让步骤(2)得到的pegda混合溶液主动注满整个中间通道；当中间通道固化后，再灌注其他通道；(4)固化：将步骤(3)制备的芯片经紫外光持续照射，微通道内的pegda初步固化，将其表面多余的pegda清理干净。2.根据权利要求1所述的可视化方法，其特征在于，步骤(1)中pegda的平均分子量在200-400kda。3.根据权利要求1所述的可视化方法，其特征在于，步骤(2)中所述的pegda溶液的溶剂为水或pbs缓冲液。4.根据权利要求1所述的可视化方法，其特征在于，步骤(2)中所述的引发剂为irgature2959或lap；所述的引发剂的添加量为pegda质量的0.01-0.10％。5.根据权利要求1所述的可视化方法，其特征在于，步骤(2)中所述的液态染料为液态丙烯染料或墨水。6.根据权利要求1所述的可视化方法，其特征在于，步骤(2)中混合方式为搅拌或使用滴管吹打混合。7.根据权利要求1所述的可视化方法，其特征在于，步骤(3)中所述芯片由pdms制作。8.根据权利要求1所述的可视化方法，其特征在于，步骤(3)中除去表面杂质的具体过程为使用沾有酒精溶液的湿巾擦拭。9.根据权利要求1所述的可视化方法，其特征在于，所述的酒精溶液为75％酒精溶液。10.根据权利要求1所述的可视化方法，其特征在于，步骤(4)中清理干净的具体过程为使用沾有酒精溶液的湿巾擦拭干净。

技术总结
本发明公开了一种基于光固化材料的微流控芯片微通道的可视化方法，属于微流控芯片技术领域。该方法包括通道灌注材料的选择、PEGDA配制、芯片灌注方式的选择以及固化等过程，本发明利用流动性强，透明度高的PEGDA在紫外光照射下可迅速固化的特点，将其混合丙烯染料实现微流控芯片微通道可视化，可以用于不同类型微流控芯片可视化，如单通道芯片、多通道芯片、侵袭式芯片，该发明基于光固化材料的精准控制，在微流控芯片微通道展示等方面具有极大的应用价值。应用价值。应用价值。


技术研发人员：秦建华 郭玉鑫 甘忠桥
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/7/21