丝网印刷法制备微流控介电泳芯片的应用基础研究

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微流控介电泳芯片主要利用不同介电性质的物质(例如细胞、DNA、蛋白质,颗粒等)在非均匀电场中所受介电力大小和方向不同这一原理来实现对它们的操纵和分离。本论文针对传统微流控介电泳芯片制作成本高、周期长、难以工业化生产等问题,提出了利用工业上成熟的丝网印刷技术来制备微流控介电泳芯片的新思路。本文首先对国内外介电泳芯片的研究现状做了一个全面的介绍,并简要概括了介电泳的理论及公式,探讨了丝网印刷法制备微流控介电泳芯片的优势。接着介绍了介电泳芯片的制作,包括利用丝网印刷法制备的微电极,用光刻法制造的微通道以及封接打孔等步骤。提出了对丝印机的改进措施,分析了各个因素对电极印刷效果的影响,比较了丝网印刷法与光刻法各自的优劣之处。在芯片制作完成后,利用comsol软件分析了城垛电极与平行电极周围电场强度的分布,不同位置介电力的大小与方向,预测微粒的分布情况。对聚苯乙烯微球与酵母细胞分别进行介电泳实验,测定它们在不同频率、不同溶液电导率下的介电特性,为分离步骤做准备。最后对芯片的分离原理进行了简单分析,详细讨论了频率、溶液电导率、电压与流速对分离效率的影响,找到最佳的分离条件并成功对两种微粒进行了分离。本文的研究为用丝网印刷法制备介电泳芯片的可行性提供了理论支持与实验依据。
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