原创 微流控芯片表面修饰的方法

聚二甲基硅氧晶片是目前国内外研究最多、应用最广的一类高分子聚合物芯片。微流体晶片表面问题复杂。第一， 表面疏水性很高，未处理表面水的接触角度过大，清洗片与电泳分离时，微通道中极易出现气泡，第二，该芯片的导热性较差，比玻璃晶片低约五到六倍的导热性，对焦耳热有效散发极为不利，高分散场的应用受到很大限制，再者，微流控芯片是多孔的，被吸附的疏水小分子如其动力学直径小于芯片微孔直径，晶片内部将会扩散、迁移，这不仅会导致试样丢失，还会引起芯片本身的溶胀性、晶片表面的扭曲和微孔变形;晶片表面是动态变化的,由于晶片上的分子没有完全共价交联，所以分子具有一定的自由度，靠近表面的分子就能改变其分子构象，晶片内的自由分子能迁移到晶片表面，经过表面修饰后的亲水性表面能自动恢复其亲水性，从而大大限制了晶片的使用时间和稳定性。在芯片实验中减少了重复性。PDMS晶片的复杂表面特性，近年来已成为限制其广泛应用的主要因素。一直以来，我们都在努力研究PDMS表面特性和表面修饰，寻找种绿色、简便、高效的PDMS表面修饰技术，来构建抗生物 污染的PDMS芯片。可以逐步解决这些问题，从而进一步改善PDMS的表面性能 ，扩大PDMS芯片的应用范围。下面是最近几年对PDMS微芯片进行表面修饰的研究进展。

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PDMS微流控芯片表面修饰方法主要有高能氧化技术、动态修饰技术、本体修饰技术、溶胶- -凝胶技术、 层叠组装修饰、化学气相沉积、表面共价嫁接技术等。

1、高能量氧化工艺

Lee等人利用氧等离子体对PDMS晶片表面进行处理，使其表面形成带负电的基团，然后对PDMS表面进行静电改性，从而有效地抑制PDMS表面蛋白的非特异性吸附。Pruden等人利用氨等离子体对PDMS晶片表面进行处理，通过控制处理时间、温度及等离子体强度，使PDMS晶片表面、氨基及亚胺基功能化。

2、动态修整

Ocvirk等人通过改变PDMS芯片微通道上对四基氧化氨(TBAC1)和十烷基硫酸钠(SDS)进行修饰,以改变其表 面电势,从而有效控制电渗。对非离子型表面活性剂Tween 20对PDMS芯片微通道进行动态修饰。因为Tween 20分子内部的疏水链可以通过疏水作用来固定在PDMS芯片的微通道表面,而其分子中的P氧乙烯链部分可形成亲水性的网状结构排布，该方法能较好地抑制电渗流，同时还能有效地抑制芯片微通道上氨基酸的非特异性吸附,实现四个氨基酸的高效、快速分离。

3，本体修整

Luo等人将碳炼酸(UDA)作为添加剂与液体PDMS混合固化，从而制备出本体修饰的PDMS芯片,提高分析物的分离效率，并改善峰展。在PDMS芯片制造过程中，肖艳等将聚乳酸聚乙醇作为添加剂加入到PDMS芯片预聚体中，实现了掺杂改性。研究发现，本体修饰的PDMS芯片表面EOF和接触角均有下降，能有效地抑制PDMS蛋白的非特异性吸附，并成功地用于两种氨基酸的有效分离。

4溶胶单凝胶工艺

Bertson和ROrTlari使用金属溶胶凝胶法修饰PDMS芯片表面 ,其过程如下:金属醇盐(异丙酶)，异丙醇铬,三异丁钒氧合成氨)是通过水蒸v扩散和修饰PDMS晶片通道表面,经水解形成稳定的金属氧化物。井且在整个PDMS芯片中均匀分布，不产生任何化学反应，从而大大提高了PDMS芯片微通道表面的亲水性。

5层层叠组装修饰

Chen等人利用溶菌酶牛血清白蛋白膜对PDMS芯片进行多次组装修饰 ，使EOF的稳定性得到提高，实现了环境污染苯二胺、氨酚类、神经递质多巴胺和肾上腺素的有效分离，Wang在PDMS芯片微通道中对聚烯丙基二甲基氧和聚4-苯乙烯酸钠盐进行了有效的分离，并对其进行了有效的分离。

6.化学气相淀积法

Moorcroft研究，PDMS晶片经过臭氧或紫外光处理，再通过气相沉积技术在处理后的晶片表面沉积SiO2，以实现微量DNA序列的检测。另外，Larger等人将聚五氟苯酚和对位二甲基苯相沉积在PDMS芯片表面，实现了对细胞的捕捉，并有效地抑制了罗丹明B在晶片表面的非特异性吸附。

7.表面共价嫁接

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，使晶片通道表面变得亲水性，并保持30小时左右。Tseng等通过使用H20 :的氧化反应和硅烷化处理PDMS芯片表面,可以成功地修饰具有氨基的PVA。聚乙烯醇修饰的PDMS芯片表面具有长时间的稳定性，可以应用于生物分子的固定，抑制蛋白的非特异性吸附。

8.微珠修饰技术

陈等人提出了一种在PDMS晶片微通道中修饰硅颗粒的新方法 ，这种微粒可以将酶、蛋白质等生物大分子固定在晶片通道表面，使之集成和系统研究。

近年来，国内外对PDMS表面修饰的研究较多，但各种修饰方法名有其优缺点，例如,动态修饰技术可以简便快速地减少分析物在PDMS微道表面的非特异性吸附。但这种动态修饰层在电泳分离时会出现一些损失，因而稳定性较差。尽管化学共价修饰可以改善修饰层的稳定性，但是，在修饰过程中往往很繁琐，有些需要很长时间。有些需要使用有机或有毒试剂，由于PDMS芯片易溶于有机试剂，造成微通道的扭曲变形因此大大限制了其在生化分析中的应用范围。

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