PDMS微流控芯片表面修飾的方法

聚二甲基硅氧晶片是目前國內外研究最多、應用最廣的一類高分子聚合物芯片。微流體晶片表面問題復雜。第一， 表面疏水性很高，未處理表面水的接觸角度過大，清洗片與電泳分離時，微通道中極易出現(xiàn)氣泡，第二，該芯片的導熱性較差，比玻璃晶片低約五到六倍的導熱性，對焦耳熱有效散發(fā)極為不利，高分散場的應用受到很大限制，再者，微流控芯片是多孔的，被吸附的疏水小分子如其動力學直徑小于芯片微孔直徑，晶片內部將會擴散、遷移，這不僅會導致試樣丟失，還會引起芯片本身的溶脹性、晶片表面的扭曲和微孔變形;晶片表面是動態(tài)變化的，由于晶片上的分子沒有完全共價交聯(lián)，所以分子具有一定的自由度，靠近表面的分子就能改變其分子構象，晶片內的自由分子能遷移到晶片表面，經(jīng)過表面修飾后的親水性表面能自動恢復其親水性，從而大大限制了晶片的使用時間和穩(wěn)定性。在芯片實驗中減少了重復性。PDMS晶片的復雜表面特性，近年來已成為限制其廣泛應用的主要因素。一直以來，我們都在努力研究PDMS表面特性和表面修飾，尋找種綠色、簡便、高效的PDMS表面修飾技術，來構建抗生物 污染的PDMS芯片?？梢灾鸩浇鉀Q這些問題，從而進一步改善PDMS的表面性能 ，擴大PDMS芯片的應用范圍。下面是最近幾年對PDMS微芯片進行表面修飾的研究進展。

PDMS微流控芯片表面修飾方法主要有高能氧化技術、動態(tài)修飾技術、本體修飾技術、溶膠- -凝膠技術、 層疊組裝修飾、化學氣相沉積、表面共價嫁接技術等。

1、高能量氧化工藝

Lee等人利用氧等離子體對PDMS晶片表面進行處理，使其表面形成帶負電的基團，然后對PDMS表面進行靜電改性，從而有效地抑制PDMS表面蛋白的非特異性吸附。Pruden等人利用氨等離子體對PDMS晶片表面進行處理，通過控制處理時間、溫度及等離子體強度，使PDMS晶片表面、氨基及亞胺基功能化。

2、動態(tài)修整

Ocvirk等人通過改變PDMS芯片微通道上對四基氧化氨（TBAC1）和十烷基硫酸鈉（SDS）進行修飾，以改變其表 面電勢，從而有效控制電滲。對非離子型表面活性劑Tween 20對PDMS芯片微通道進行動態(tài)修飾。因為Tween 20分子內部的疏水鏈可以通過疏水作用來固定在PDMS芯片的微通道表面，而其分子中的P氧乙烯鏈部分可形成親水性的網(wǎng)狀結構排布，該方法能較好地抑制電滲流，同時還能有效地抑制芯片微通道上氨基酸的非特異性吸附，實現(xiàn)四個氨基酸的高效、快速分離。

3，本體修整

Luo等人將碳煉酸（UDA）作為添加劑與液體PDMS混合固化，從而制備出本體修飾的PDMS芯片，提高分析物的分離效率，并改善峰展。在PDMS芯片制造過程中，肖艷等將聚乳酸聚乙醇作為添加劑加入到PDMS芯片預聚體中，實現(xiàn)了摻雜改性。研究發(fā)現(xiàn)，本體修飾的PDMS芯片表面EOF和接觸角均有下降，能有效地抑制PDMS蛋白的非特異性吸附，并成功地用于兩種氨基酸的有效分離。

4溶膠單凝膠工藝

Bertson和ROrTlari使用金屬溶膠凝膠法修飾PDMS芯片表面 ，其過程如下：金屬醇鹽（異丙酶），異丙醇鉻，三異丁釩氧合成氨）是通過水蒸v擴散和修飾PDMS晶片通道表面，經(jīng)水解形成穩(wěn)定的金屬氧化物。井且在整個PDMS芯片中均勻分布，不產(chǎn)生任何化學反應，從而大大提高了PDMS芯片微通道表面的親水性。

5層層疊組裝修飾

Chen等人利用溶菌酶牛血清白蛋白膜對PDMS芯片進行多次組裝修飾 ，使EOF的穩(wěn)定性得到提高，實現(xiàn)了環(huán)境污染苯二胺、氨酚類、神經(jīng)遞質多巴胺和腎上腺素的有效分離，Wang在PDMS芯片微通道中對聚烯丙基二甲基氧和聚4-苯乙烯酸鈉鹽進行了有效的分離，并對其進行了有效的分離。

6.化學氣相淀積法

Moorcroft研究，PDMS晶片經(jīng)過臭氧或紫外光處理，再通過氣相沉積技術在處理后的晶片表面沉積SiO2，以實現(xiàn)微量DNA序列的檢測。另外，Larger等人將聚五氟苯酚和對位二甲基苯相沉積在PDMS芯片表面，實現(xiàn)了對細胞的捕捉，并有效地抑制了羅丹明B在晶片表面的非特異性吸附。

7.表面共價嫁接

Hu等人在PDMS芯片微通道上嫁接了丙烯酸、酞胺、二甲基酞、聚（乙烯基乙二醇）丙烯酸酯和聚（乙烯基乙醇甲 氧基丙烯酸脂等，使晶片通道表面變得親水性，并保持30小時左右。Tseng等通過使用H20 ：的氧化反應和硅烷化處理PDMS芯片表面，可以成功地修飾具有氨基的PVA。聚乙烯醇修飾的PDMS芯片表面具有長時間的穩(wěn)定性，可以應用于生物分子的固定，抑制蛋白的非特異性吸附。

8.微珠修飾技術

陳等人提出了一種在PDMS晶片微通道中修飾硅顆粒的新方法 ，這種微?？梢詫⒚?、蛋白質等生物大分子固定在晶片通道表面，使之集成和系統(tǒng)研究。

近年來，國內外對PDMS表面修飾的研究較多，但各種修飾方法名有其優(yōu)缺點，例如，動態(tài)修飾技術可以簡便快速地減少分析物在PDMS微道表面的非特異性吸附。但這種動態(tài)修飾層在電泳分離時會出現(xiàn)一些損失，因而穩(wěn)定性較差。盡管化學共價修飾可以改善修飾層的穩(wěn)定性，但是，在修飾過程中往往很繁瑣，有些需要很長時間。有些需要使用有機或有毒試劑，由于PDMS芯片易溶于有機試劑，造成微通道的扭曲變形因此大大限制了其在生化分析中的應用范圍。