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通过微加工技术将芯片片基蚀刻成各种微米结构的微通道网络或点阵结构,再对其表面进行化学改性,使其表面生成羟基、氨基或醛基等活性官能团,然后就可以用于固定酶、蛋白质、抗原抗体或无机催化剂、修饰电极或色谱柱等,得到满足各种需求、实现不同功能的微流体芯片。本论文以此为研究背景,对微流体芯片材料表面进行化学改性并用于芯片的键合,得到了以下结果:
1、尝试用发散法在芯片表面修饰树枝状大分子聚酰胺胺(PAMAM),由于表面接枝反应能力逐渐减弱,反应在经过两个循环后即停止。此外利用胺与醛之间的反应将对苯二甲醛和不同代数的PAMAM修饰到芯片表面,并将其用于芯片的共价键合,键合力在G3代的PAMAM参与反应时达到最大,为1.48 MPa。
2、将马来酸酐和呋喃修饰到玻璃和石英芯片表面,通过它们之间的Diels-Alder反应将芯片进行AB键合,键合力为1.78 MPa。另外将N,N’-4,4’-二苯甲烷双马来酰亚胺(BMI)的DMAc溶液滴入两片呋喃修饰的芯片之间将芯片共价键合,最大键合力为2.35 MPa。该键合过程受反应液浓度和反应时间的影响,最佳反应条件为;0.45 M的BMI,反应时间7h。
3、利用胺与异氰酸酯的反应将2,2’-联吡啶固定在材料表面,通过联吡啶与金属离子的配位作用将芯片进行AA键合,该键合过程受反应液浓度和反应时间的影响,以醋酸铜为例,最佳反应条件为:0.30 M的醋酸铜水溶液,反应时间10h,最大键合力为2.27 MPa。同时,键合质量与阴阳离子关系很大,二价的金属阳离子比一价的金属阳离子更容易形成键合,而阴离子的体积越大则对键合的形成越有利。
4、使用双硅氧烷试剂、大蒜汁和蛋清作为粘接剂进行玻璃和石英芯片常温常压下的封接研究。双硅氧烷试剂的封接受溶剂挥发速度的影响很大且重复性较差,键合芯片在放置30天后键合力明显减弱。大蒜汁封接在36 h后取得,键合力为0.25 MPa,获得的封接芯片不耐高温和常用溶剂,因此前两种方法应用潜力很小。蛋清作为粘接剂封接在12 h后取得,键合力为1.44 MPa。获得的键合芯片在通常的实验条件下可稳定存在。
5、报道了柱层析硅胶催化Boc脱保护的方法,这个反应在Boc保护的氨基酸、胺、酰胺、醇和酚的脱保护上有非常大的应用潜力,而且该方法还具有选择性,其它保护基团如Cbz、Fmoc等在同样的条件下不会脱保护。