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《大连理工大学》 2012年
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采用非接触电导检测的PDMS电泳微芯片

徐飞  
【摘要】:非接触电导检测是一种简单通用的检测方法,在电泳微芯片领域中得到了越来越多的应用。微芯片上的检测电极通过一个绝缘层实现与微沟道中液体的隔离,相关研究已证明绝缘层的厚度是影响检测灵敏度的一个重要因素,而如何减小绝缘层厚度一直是该领域的一个重要研究内容。 本文提出了一种新的绝缘层厚度可控的聚二甲基硅氧烷(PDMS)电泳微芯片。微芯片由一片带有铂电极的玻璃载玻片、一层PDMS薄膜和一片带有微沟道的PDMS盖片组成。首先,利用“剥离”工艺在载玻片上制作出铂电极;接着,在铂电极表面旋涂一层PDMS薄膜,作为绝缘层;然后,利用浇铸法制作出带有微沟道的PDMS盖片;最后,将PDMS盖片和PDMS薄膜永久性键合到一起,完成整个芯片的制作。利用旋涂技术,可以精确控制PDMS绝缘层的厚度至亚微米量级。 本文对PDMS薄膜的旋涂技术进行了系统的研究。为了减小PDMS薄膜的厚度,利用甲苯对PDMS预聚物进行了稀释。研究了不同稀释比例和旋涂转速对于PDMS薄膜厚度的影响,最终得到的PDMS薄膜厚度范围为60μm—0.6μm。此外,在绝大部分工艺条件下,得到的不同PDMS薄膜之间的厚度相对标准偏差均小于5%,这说明了PDMS薄膜的厚度可以精确控制,有利于提高整个芯片的制作重复性。 在绝缘层厚度为0.6μm的PDMS电泳微芯片上,进行了无机离子的检测灵敏度、分离效率和重复性研究。首先,对非接触电导检测的激励频率和激励电压进行了优化,得到的优化激励频率为120kHz、电压为30Vpp(峰峰值)。接着,在优化后的激励频率和电压下,得到的钠离子检出限为0.07μM,低于已报道的所有在微芯片上采用非接触电导检测得到的钠离子检出限。为了进一步说明绝缘层厚度对于非接触电导检测灵敏度的影响,在另两片结构相同但绝缘层厚度不同(50μm和15μm)的微芯片上,同样对钠离子的检出限进行了测试。利用这两种芯片,得到的钠离子检出限分别为3μM和1μM,比0.07μM高了近两个数量级,这验证了绝缘层厚度对于检测灵敏度的重要影响,同时也说明了在一定的厚度范围内,绝缘层越薄检测灵敏度越高。 然后,对无机离子进行了电泳分离实验,得到的钾离子和钠离子的分离效率分别为49000和41000plates/m,高于已报道的采用复合材料芯片进行的电泳分离实验结果。最后,对单个芯片和多个芯片之间的电泳分离重复性进行了研究,得到了较高的重复精度。钾离子和钠离子的出峰时间的相对标准偏差低于1%,峰高的相对标准偏差低于3%。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TN407

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