阅读说明：本技术 十字流动聚焦型液滴微流控芯片的制备方法及应用 (Preparation method and application of cross flow focusing type droplet micro-fluidic chip ) 是由 刘亮亮 苗春光 于 2021-07-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了十字流动聚焦型液滴微流控芯片的制备方法及应用,包括以下几个步骤,第一玻璃管和第三玻璃管的对齐处两侧均排布第二玻璃管组成十字形,通过夹具固定后放置于反应池底部,浇筑PDMS并加入固化剂,固化,待样品凝固后除去夹具,放入脱模剂中浸泡,轻轻拔出四根玻璃管,清洗,烘干完成。该技术既可以克服软光刻加工过程通道尺寸受限的问题,又可以摆脱矩形通道对流体环境稳定性的影响。同时毛细玻璃管倒模工艺相比光刻可以使通道更加光滑,避免出现因侧壁粗糙而形成挂壁的现象,使流体的稳定性更高。(The invention discloses a preparation method and application of a cross-shaped flow focusing type droplet microfluidic chip, which comprises the following steps that second glass tubes are arranged on two sides of an aligned position of a first glass tube and a third glass tube to form a cross shape, the cross shape is fixed by a clamp and then placed at the bottom of a reaction tank, PDMS is poured, a curing agent is added, the curing is carried out, the clamp is removed after a sample is solidified, the sample is placed in a release agent to be soaked, four glass tubes are slightly pulled out, and the steps of cleaning and drying are completed. The technology can not only overcome the problem of limited channel size in the soft lithography processing process, but also get rid of the influence of the rectangular channel on the stability of the fluid environment. Meanwhile, compared with photoetching, the capillary glass tube mold-reversing process can enable the channel to be smoother, avoid the phenomenon of wall hanging caused by rough side walls, and enable the stability of the fluid to be higher.)

十字流动聚焦型液滴微流控芯片的制备方法及应用

技术领域

本发明广泛应用于化学材料和生物医学领域，特别是涉及十字流动聚焦型液滴微流控芯片的制备方法及应用。

背景技术

液滴微流控作为微流控芯片研究中的重要分支，是近年来在传统液滴制备的基础上发展起来的，利用互不相溶的两液相产生分散的微液滴进行实验操作的非连续流微流控技术。在微流控芯片中，液滴是两相界面处的表面张力和剪切力共同作用形成的，根据分散相和连续相的不同，液滴可分为两种：油相中的水相微液滴(W/O型液滴)，和水相中的油相微液滴(O/W型液滴)。液滴微流控实现了液滴在微小通道中的流动控制，为生物和医学研究搭建了一个全新的平台。迄今为止，液滴技术已广泛应用于DNA、蛋白质、酶等生物大分子的分析检测以及药物传递等生物医学领域。

常见的液滴微流控为T型通道法、流动聚焦法、共轴聚焦法。T型通道法由于其工艺设计问题，经常会导致粘度高的分散相受到垂直角度的流动相的流体剪切时，会紧贴出口一侧通道，导致生成的液滴不呈规则球形。而流动聚焦法常用工艺为软光刻法，然后PDMS浇筑然后键合而成。这些通道为矩形，且通道侧壁不够光滑，容易出现粘度高的分散相挂壁的现象。共轴聚焦法可以克服以上难题，但该工艺为嵌套工艺，加工难度很大。

为解决现有的微流控芯片通道尺寸加工受限、通道为矩形流体分布不均匀对称、且侧壁粗糙容易挂壁的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供涉及十字流动聚焦型液滴微流控芯片的制备方法及应用，解决现有的微流控芯片通道尺寸加工受限、通道为矩形流体分布不均匀对称、且侧壁粗糙容易挂壁的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

十字流动聚焦型液滴微流控芯片的制备方法，包括以下几个步骤，

(1)取一根第一玻璃管、两根第二玻璃管和一根第三玻璃管，均分别采用75％浓硫酸浸泡30min，然后去离子水清洗、在60℃下烘干备用；

(2)将第一玻璃管和第三玻璃管端部对齐并共线设置，第一玻璃管和第三玻璃管的对齐处两侧均排布第二玻璃管组成十字形，通过夹具固定后放置于反应池底部；

(3)夹具的底部与反应池的底部之间采用2％的琼脂糖进行固定；

(4)浇筑PDMS并加入固化剂，真空条件下除泡30min，最后将反应池转移到80℃烘箱中固化2h，待样品凝固后除去夹具，放入脱模剂中浸泡24h；

(5)轻轻拔出四根玻璃管，采用超声波清洗30min，烘干芯片，完成。

进一步地，所述第一玻璃管长15mm，口径为0.5mm，所述第二玻璃管长10mm，口径1mm，所述第三玻璃管长30mm，口径1.5mm。

进一步地，所述第二玻璃管对应端正对第三玻璃管端部的侧壁。

进一步地，所述夹具包括与反应池底部支撑的两个支撑脚，两个支撑脚侧面投影为八字形，两个支撑脚的上端连接有向上弧状拱起的弧形部，所述弧形部与两个支撑脚之间形成用于夹持玻璃管的夹槽。

进一步地，所述夹槽侧壁设置有提高夹持作用的条纹。

十字流动聚焦型液滴微流控芯片的应用，采用十字流动聚焦型液滴微流控芯片的制备方法制备的芯片，将芯片对应第二玻璃管的通道通过软管连通二甲基硅油注射器，芯片对应第一玻璃管的通道通过软管连通海藻酸钠注射器，其中海藻酸钠浓度为1％wt；

芯片对应第三玻璃管的通道通过软管连通1％wtCaCl₂溶液，其中这段软管呈S状盘旋。

所述二甲基硅油注射器与海藻酸钠注射器的注射流速比为10:1。

本发明具有以下有益效果：

(1)嵌针倒模十字流动聚焦型液滴微流控芯片是用四根大小有区分的毛细玻璃管作为圆形通道模具，用特定夹具固定形成十字交叉模型。用PDMS浇筑后使用特定脱模技术脱模后形成的微流控芯片。

(2)为解决现有的微流控芯片通道尺寸加工受限、通道为矩形流体分布不均匀对称、且侧壁粗糙容易挂壁的问题。我们摒弃了常用的软光刻工艺，利用毛细玻璃管模型工艺制备出液滴微流控芯片。

(3)该技术既可以克服软光刻加工过程通道尺寸受限的问题，又可以摆脱矩形通道对流体环境稳定性的影响。同时毛细玻璃管倒模工艺相比光刻可以使通道更加光滑，避免出现因侧壁粗糙而形成挂壁的现象，使流体的稳定性更高。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1：本发明模具构建结构图。

图2：本发明夹具结构图。

图3：本发明应用流程图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

第一玻璃管3、第二玻璃管2、第三玻璃管4、夹具5、反应池1、支撑脚51、弧形部52、夹槽53、条纹54、二甲基硅油注射器6、海藻酸钠注射器7。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示：十字流动聚焦型液滴微流控芯片的制备方法，其特征在于：包括以下几个步骤，

(1)取一根第一玻璃管3、两根第二玻璃管2和一根第三玻璃管4，均为毛细玻璃管。均分别采用75％浓硫酸浸泡30min，然后去离子水清洗、在60℃下烘干备用；

(2)将第一玻璃管3和第三玻璃管端4部对齐并共线设置，第一玻璃管3和第三玻璃管4的对齐处两侧均排布第二玻璃管2组成十字形，通过夹具5固定后放置于反应池1底部；

(3)夹具5的底部与反应池的底部之间采用2％的琼脂糖进行固定；防止在PDMS浇筑的过程中，玻璃管发生漂移。

(4)浇筑PDMS并加入固化剂，真空条件下除泡30min，最后将反应池转移到80℃烘箱中固化2h，待样品凝固后除去夹具，放入脱模剂中浸泡24h；脱模剂采用异丙醇。

(5)轻轻拔出四根玻璃管，采用超声波清洗30min，烘干芯片，完成。

轻轻拔出四根毛细玻璃管，小心不要使细管发生断裂破碎，以免影响通道的光滑度。

所述第一玻璃3管长15mm，口径为0.5mm，所述第二玻璃管2长10mm，口径1mm，所述第三玻璃管4长30mm，口径1.5mm。

如图1所示：所述第二玻璃管2对应端正对第三玻璃管4端部的侧壁。

如图2所示：所述夹具5包括与反应池底部支撑的两个支撑脚51，两个支撑脚51侧面投影为八字形，两个支撑脚51的上端连接有向上弧状拱起的弧形部52，所述弧形部52与两个支撑脚51之间形成用于夹持玻璃管的夹槽53。

如图2所示：所述夹槽53侧壁设置有提高夹持作用的条纹54。

如图3所示：十字流动聚焦型液滴微流控芯片的应用，采用十字流动聚焦型液滴微流控芯片的制备方法制备的芯片，将芯片对应第二玻璃管的通道通过软管连通二甲基硅油注射器6，芯片对应第一玻璃管的通道通过软管连通海藻酸钠注射器7，其中海藻酸钠浓度为1％wt；

芯片对应第三玻璃管的通道通过软管连通1％wtCaCl₂溶液，其中这段软管呈S状盘旋。

所述二甲基硅油注射器与海藻酸钠注射器的注射流速比为10:1。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。