微流控塑料芯片

微流控塑料芯片是一种利用聚合物材料制成的微小实验室设备，具有微通道和微腔室，用于控制和分析微流体。相比于传统的玻璃芯片，塑料芯片具有成本低、制备灵活、质轻易加工等优势。

这种芯片被广泛应用于生物医学、化学分析、环境监测等领域。其微小尺寸和高度集成性使其能够有效地进行微反应、细胞培养、药物筛选等实验，为实验室研究提供了便捷的工具。

微流控塑料芯片在推动微流体技术的发展，以及促进实验室实验的自动化和高通量化方面发挥着关键作用。

1 微流控塑料芯片材料

1.1 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)

PMMA芯片材质PMMA是一种廉价的易于制造的聚合物，它是普通塑料材料中最不疏水的聚合物，并且易于改性。

由于其低价格，刚性机械性能，优异的光学透明性和与电泳的兼容性，它对于一次性微流控塑料芯片特别有用。它也是制备可重复使用的微流控塑料芯片的理想材料。

PMMA芯片优点：价格低廉，普通塑料材料中疏水性最小的聚合物，刚性机械性能，优异的光学透明性，与电泳的兼容性，易于制造和改性，可重复使用。

PMMA芯片缺点：需要昂贵的设备来实现这种聚合物的复杂芯片（注塑，热压印）。

PMMA芯片常见应用：生态微芯片（可重复使用），混合分析芯片，DNA测序仪，电泳芯片。

PMMA芯片成型方法：二氧化碳-激光微加工，注塑，热压印，压缩成型和挤压成型。

玻璃化转变温度：85-165℃（不同等级）。

1.2 环烯烃共聚物（COC）

COC芯片具有良好的耐水解性，耐酸性试剂，碱性试剂以及大多数有机极性溶剂，如丙酮，甲醇和异丙醇。COC芯片材料对波长超过250nm的光具有高透明度并且具有低自发荧光。

由于COC芯片表面的疏水性，使得用其制造的芯片暴露于生物组织或液体时易于发生自发的非特异性蛋白质吸附和细胞粘附，这使得其不能成为用于涉及药物的研究的最佳选择。

COC芯片优点：良好的耐水解性，耐酸碱性和大多数有机极性溶剂，对波长250nm以上的光具有高透明度，低自发荧光，低双折射，高阿贝数和高耐热性，低吸水性，高尺寸稳定性；

COC芯片缺点：注塑成型，疏水表面处理以减轻分析物的吸附并降低细胞的粘附都需要昂贵的设备；

COC芯片成型方法：单螺杆和双螺杆挤出，注塑，注射吹塑和拉伸吹塑（ISBM），压缩成型，挤出涂布，双轴取向，热成型等等；

玻璃化转变温度：70-177℃（取决于聚合物含量）。

1.3 聚碳酸酯（PC）

PC芯片材料聚碳酸酯（PC）是生物医学研究和生物分析一系列微流控应用的首选耐用材料，包括DNA热循环应用，如聚合酶链式反应（PCR），因为它具有可见光透明度和极高的玻璃化转变温度（145℃）。

PC芯片优点：耐用的材料，可见光区域的透明，非常高的玻璃化转变温度（~145摄氏度），低成本，高抗冲击性，低吸湿性，良好的加工性能；

PC芯片缺点：对某些有机溶剂的耐受性差，吸收紫外光，粘接质量和强度（仅限热粘合）有限，由于粘合温度而改变通道的几何形状；

常见应用：DNA热循环，多层装置的制造，酶促扩增，核酸分离，扩增子标记，病原体检测，微流量注射安培法测定葡萄糖；

玻璃化转变温度：145-155℃。

 1.4 聚苯乙烯（PS）

聚苯乙烯（PS）是光学透明的，惰性的，生物相容的，刚性的，便宜的并且易于商业化的热塑性材料，这使其成为细胞培养中最常用的材料。

其表面易于进行处理（可采用各种物理和化学方法，包括辐照，电晕放电或气体等离子体），使其疏水表面更具亲水性。

然而，需使用昂贵的设备来加工制造这种聚合物的复杂芯片（注塑，热压）是在芯片原型研发中的主要缺点，因为PS更适合于大规模制造工艺。

PS芯片优点：光学透明，生物相容，惰性，其表面易于处理，适应大规模制造工艺，商业可用性高，价格便宜，可快速粘接；

PS芯片缺点：用这种聚合物制作复杂芯片所需的昂贵设备，在热粘合步骤中遇到的困难：当宽度与高度比太高时，更多通道坍塌；

常见应用：细胞培养研究；

潜在应用：在微流控芯片（器官芯片）上进行细胞培养，使用等离子体处理或掩蔽层，或在细胞接种前用细胞外基质蛋白预先涂覆微通道，以使细胞粘附和生长，同时还防止气泡形成）；

成型方法：注塑成型，热压印；

玻璃化转变温度：92-107℃。

2 加工方式

主要的加工方式有机加工、热压印、注塑。

目前，我们在样品打样阶段，以机加工的方式为主；批量阶段，以注塑为主。我们有各类型的加工设备，可以满足不同客户的不同阶段的加工需求。

3 键合方式

微流控塑料芯片键合方式主要有热压键合、超声键合、激光键合。目前我们主要采用热键合的方式。

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