基于熱轉(zhuǎn)移蠟親疏水圖案微流控紙芯片的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于熱轉(zhuǎn)移蠟親疏水圖案微流控紙芯片的制備方法，本發(fā)明方法用蠟作為疏水材料，在濾紙等芯片基材上形成有親、疏水區(qū)域的微流控紙芯片。該方法主要包括：將紙張放入熔化的蠟溶液中浸泡后取出，冷卻后制得蠟紙；在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)所需微流控紙芯片圖案，軟件控制刻字機(jī)切割蠟紙，形成鏤空?qǐng)D案；利用塑封機(jī)對(duì)蠟紙進(jìn)行蠟轉(zhuǎn)移，將蠟轉(zhuǎn)移到濾紙等芯片基材上，形成具有親疏水圖案區(qū)域的紙芯片；在制作好的紙芯片上進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)制作成本低，所需儀器和材料獲取方便。(2)能制作復(fù)雜圖案的紙芯片。(3)制作簡(jiǎn)單，時(shí)間短，可用于大規(guī)模的制作。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
基于熱轉(zhuǎn)移蠟親疏水圖案微流控紙芯片的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于微流控紙芯片技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于熱轉(zhuǎn)移蠟親疏水圖案微流控紙芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]微流控紙芯片是近幾年一種新興的微流控分析技術(shù)平臺(tái)。它以紙張或者其他膜、布和硅膠板等作為基材，利用各種加工技術(shù)代替硅，玻璃，高聚物等材料，在基材上加工出具有一定親疏水功能的微細(xì)通道和相關(guān)的檢測(cè)器件，構(gòu)成紙上微型實(shí)驗(yàn)室，也被稱(chēng)為微流控紙分析器件。
[0003]與傳統(tǒng)的微流控芯片相比較，微流控紙芯片具有成本更低，加工簡(jiǎn)易，生物兼容性好，分析系統(tǒng)更微型化、便攜化，檢測(cè)背景低，后處理簡(jiǎn)單，污染小等優(yōu)點(diǎn)。因此，基于紙的微流控芯片在醫(yī)學(xué)診斷，快速檢測(cè)等領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景。
[0004]由于目前制作微流控紙芯片主要采用紫外光刻、等離子體處理、噴墨打印、噴墨溶劑刻蝕、繪圖、蠟印、絲網(wǎng)印刷和激光光刻等技術(shù)。需要價(jià)格昂貴且精細(xì)操作的激光打印機(jī)，噴蠟打印機(jī)，噴墨打印機(jī)等基礎(chǔ)條件，不適合在普通的微流控分析實(shí)驗(yàn)室，發(fā)展中國(guó)家以及貧困偏遠(yuǎn)地區(qū)的應(yīng)用與發(fā)展。
[0005]微流控紙芯片的主要特點(diǎn)是通過(guò)毛細(xì)作用驅(qū)動(dòng)液體，無(wú)需使用任何外部動(dòng)力，其主要的檢測(cè)方法有比色檢測(cè)，電化學(xué)檢測(cè)和化學(xué)發(fā)光檢測(cè)等方法，這些方法都已用于紙芯片，但在缺少配套設(shè)備的檢測(cè)技術(shù)上，比色法是最適合紙芯片也是最容易被大眾接受的一種檢測(cè)方法。因此，找到一種無(wú)需昂貴設(shè)備(如專(zhuān)業(yè)蠟打印機(jī))制作微流控紙芯片的方法顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服上述不足之處提供一種基于熱轉(zhuǎn)移蠟親疏水圖案微流控紙芯片的制備方法;該方法成本低廉，可簡(jiǎn)單，快速地制備結(jié)構(gòu)復(fù)雜的的微流控紙芯片。
[0007]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的:
[0008]—種基于熱轉(zhuǎn)移蠟親疏水圖案微流控紙芯片的制備方法，該方法包括:
[0009]I)將蠟塊熔化得到蠟溶液，將紙張浸泡蠟溶液至蠟溶液完全浸透，再使蠟紙流平，冷卻至室溫得到蠟紙；
[0010]2)將制得的蠟紙固定在刻字機(jī)上，按設(shè)計(jì)的親疏水圖案用刻字機(jī)雕刻蠟紙，得到蠟圖案模版;具體為在計(jì)算機(jī)上繪制微流控紙芯片親疏水圖案，圖形數(shù)據(jù)文件傳輸至刻字機(jī)，控制刻字機(jī)雕刻蠟紙，得到蠟圖案模版；
[0011]3)將刻制好的蠟圖案模板夾于若干層空白芯片基材中間，利用塑封機(jī)進(jìn)行蠟轉(zhuǎn)移，得到所需的微流控紙芯片。
[0012]步驟I)所述的紙張是將普通復(fù)印紙裁剪到所需尺寸，所述的流平使用的溫度為60°C_150°C。紙張浸沒(méi)在蠟溶液中的時(shí)間在1-3分鐘至蠟溶液完全滲透復(fù)印紙，蠟紙流平時(shí)間為3-15分鐘，空氣中冷卻5-15s，形成復(fù)印蠟紙。
[0013]將制得的復(fù)印蠟紙固定在刻字機(jī)上，調(diào)節(jié)刻字機(jī)壓力F(40G-200G)，速度V(50-300mm/s)。
[0014]上述利用塑封機(jī)進(jìn)行蠟轉(zhuǎn)移具體為將夾著蠟紙模版的芯片基材放入塑封機(jī)進(jìn)行熱轉(zhuǎn)移蠟，蠟紙模版上的蠟轉(zhuǎn)移到芯片基材上，得到具備親疏水圖案區(qū)域性質(zhì)的微流控紙芯片。
[0015]所述的待轉(zhuǎn)移蠟的目標(biāo)芯片基材是濾紙，膜、硅膠板或者布。
[0016]蠟轉(zhuǎn)移時(shí)的塑封溫度在60_160°C，塑封的時(shí)間為10-50s。
[0017]得到的微流控紙芯片是二維或三維結(jié)構(gòu)。
[0018]上述蠟塊熔化是將蠟塊放入烘箱中，設(shè)置溫度在60-150°C，將蠟熔化。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)比較本發(fā)明的有益效果:
[0020]1.在微流控紙芯片實(shí)驗(yàn)室中引入了無(wú)需蠟打印機(jī)等昂貴設(shè)備制作微流控紙芯片的技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行了拓展。
[0021 ] 2.微流控紙芯片的制作簡(jiǎn)單，成本低，加工速度快，10-20分鐘內(nèi)可完成紙芯片的制備。
[0022]3.采用了塑封和蠟轉(zhuǎn)移的方法制作二維的微流控紙芯片，還可對(duì)二維的微流控紙芯片排列堆疊后塑封制備三維的微流控紙芯片。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1:微流控紙芯片熱塑封蠟轉(zhuǎn)移的示意圖，其中A，芯片基材;B，復(fù)印蠟紙模版。
[0024]圖2:本發(fā)明實(shí)施例熱蠟轉(zhuǎn)移法與常規(guī)蠟材料紙芯片制作方法的對(duì)比圖，其中a，蠟筆手繪法;b，噴墨打印法;C，噴蠟打印機(jī)法;d，熱蠟轉(zhuǎn)移紙芯片設(shè)計(jì)示意圖；e，圖案蠟紙模版圖；f，熱蠟轉(zhuǎn)移法實(shí)物圖。
[0025]圖3:三維微流控紙芯片設(shè)計(jì)示意圖，其中1，透明塑封膜;2，三維紙芯片進(jìn)樣口；3，三維紙芯片中間層通道;4，顯色區(qū)域。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步解釋說(shuō)明
[0027]實(shí)施例1
[0028]—種基于熱轉(zhuǎn)移蠟親疏水圖案微流控紙芯片的制備方法具體步驟如下:
[0029](I)在計(jì)算機(jī)上利用Adobe Illustrator CS5軟件設(shè)計(jì)微流控紙芯片的親疏水圖案(如附圖2-d所示)。圖形構(gòu)造:由六個(gè)微通道長(zhǎng)度為10.0mm，寬度2.0mm組成，整張微流控紙芯片的尺寸為40.0mm X 40.0mm。(2)將普通復(fù)印紙剪裁成40.0mm X 40.0mm，普通濾紙剪裁成 45.0mm X 45.0mm。
[0030](3)將蠟塊放入平底干凈的器皿中，放入烘箱中，同時(shí)放入一個(gè)干凈的燒杯，設(shè)置溫度在120°C，將蠟熔化成蠟溶液。
[0031](4)將(2)中裁剪好的40.0mm X 40.0mm的普通復(fù)印紙放入蠟溶液中，等待120s至蠟溶液完全浸透復(fù)印紙，放于燒杯中使蠟流平，6min后取出，空氣中冷卻15s，形成復(fù)印蠟紙。
[0032](5)將(3)中的制備的復(fù)印蠟紙固定在刻字機(jī)上，壓力F設(shè)為100G，速度V設(shè)為50mm/So
[0033](6)將步驟(I)中設(shè)計(jì)的親疏水圖案雕刻于蠟紙上，得到蠟紙模版，(如圖2-e所示)。
[0034](7)將步驟(6)中刻制好的蠟紙模版夾在兩張濾紙之間進(jìn)入塑封機(jī)，進(jìn)行熱蠟轉(zhuǎn)移(如圖1所示)，塑封溫度120°C，塑封的時(shí)間30s，蠟紙模版上的蠟轉(zhuǎn)移到濾紙上，得到的具有親疏水區(qū)域性質(zhì)的微流控紙芯片。
[0035](8)向得到的微流控紙芯片的親水區(qū)域加入黃色墨水(如圖2-f所示)，并與常規(guī)方法制得的微流控紙芯片進(jìn)行對(duì)比(如圖2所示)。
[0036]圖2說(shuō)明本方法操作簡(jiǎn)單，加工設(shè)備廉價(jià)易得。與傳統(tǒng)使用蠟作為疏水材料制備微流控紙芯片的方法相比較，使用本發(fā)明方法制備的微流控紙芯片，通道分辨率高，基底韌性好，此法是非常優(yōu)異的以蠟為疏水材料的微流控紙芯片制備方法。
[0037]實(shí)施例2
[0038]三維熱蠟轉(zhuǎn)移微流控紙芯片的制備方法具體步驟如下:
[0039]在計(jì)算機(jī)上利用Adobe Illustrator CS5軟件設(shè)計(jì)三種圖案，其中最上層圖案:中心進(jìn)樣口直徑為6.0mm X 6.0mm ；中間層微通道圖案:六個(gè)微通道寬度均為2.0mm，長(zhǎng)度為15.0mm;最下層為有顯色檢測(cè)圖案設(shè)計(jì)的芯片:直徑為10.0mm圓形區(qū)域。整張微流控紙芯片的尺寸為60.0mm X 60.0mm。
[0040]按實(shí)施例1中的(2)(3) (4) (5) (6) (7)制作三種不同圖案的微流控紙芯片。
[0041]對(duì)上一步中得到的三種不同圖案紙芯片進(jìn)行對(duì)齊，重疊，并將其夾在兩片塑封膜中間，其中最上層的透明塑封膜中間的孔徑為3mm，進(jìn)行塑封封裝，制備得到三維的微流控紙芯片(如附圖3所示)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于熱轉(zhuǎn)移蠟親疏水圖案微流控紙芯片的制備方法，其特征在于，包括: 1)將蠟塊熔化得到蠟溶液，將紙張浸泡蠟溶液至蠟溶液完全浸透，再使蠟紙流平，冷卻至室溫得到蠟紙； 2)將制得的蠟紙固定在刻字機(jī)上，按設(shè)計(jì)的親疏水圖案用刻字機(jī)雕刻蠟紙，得到蠟圖案模版； 3)將蠟圖案模板夾于若干層空白芯片基材中間，利用塑封機(jī)進(jìn)行蠟轉(zhuǎn)移，得到微流控紙芯片。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控紙芯片的制備方法，其特征在于步驟I)所述的流平使用的溫度為60°0150°(:。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控紙芯片的制備方法，其特征在于步驟I)所述的紙浸沒(méi)在蠟溶液中的時(shí)間在1-3分鐘。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控紙芯片的制備方法，其特征在于步驟I)所述的蠟紙流平時(shí)間為3-15分鐘。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控紙芯片的制備方法，其特征在于步驟I)所述的流平后，空氣中冷卻5-15s。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控紙芯片的制備方法，其特征在于步驟2)中調(diào)節(jié)刻字機(jī)壓力F(5O-3OOmiVs)，速度V(40G_200G)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控紙芯片的制備方法，其特征在于，步驟3)所述的芯片基材是濾紙，膜、硅膠板或者布。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控紙芯片的制備方法，其特征在于步驟3)所述的利用塑封機(jī)進(jìn)行蠟轉(zhuǎn)移時(shí)采用的塑封溫度為60-160°C，塑封的時(shí)間為10-50s。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控紙芯片的制備方法，其特征在于步驟3)得到的微流控紙芯片是二維或三維結(jié)構(gòu)的微流控紙芯片。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控紙芯片的制備方法，其特征在于步驟I)所述的蠟塊熔化是將蠟塊置于溫度在60-150 V條件下熔化。
【文檔編號(hào)】B01L3/00GK105903502SQ201610324138
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年5月16日
【發(fā)明人】張顯波, 李曉峰, 王金華, 陳國(guó)松, 張之翼, 姚成, 高亞茹, 呂丹丹, 楊曉露, 賀小云
【申請(qǐng)人】南京工業(yè)大學(xué)