【摘 要】
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分子诊断是当代医学发展的重要前沿领域,其核心技术之一是核酸检测,核酸检测是探测核酸的存在状态或缺陷,对人体的疾病做出诊断。微流控芯片技术利用在芯片上构造网络化的微通道及配套控制检测模块,将传统实验室集成到微米级的操作环境下进行研究。由于核酸检测需要的设备、技术及人员等比较受限制,所以将这一繁琐的操作过程在微流控芯片中实现是目前研究的热点。本文的研究工作主要是围绕核酸检测微流控芯片的设计和键合技术研
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分子诊断是当代医学发展的重要前沿领域,其核心技术之一是核酸检测,核酸检测是探测核酸的存在状态或缺陷,对人体的疾病做出诊断。微流控芯片技术利用在芯片上构造网络化的微通道及配套控制检测模块,将传统实验室集成到微米级的操作环境下进行研究。由于核酸检测需要的设备、技术及人员等比较受限制,所以将这一繁琐的操作过程在微流控芯片中实现是目前研究的热点。本文的研究工作主要是围绕核酸检测微流控芯片的设计和键合技术研究展开的。首先根据核酸检测的各个操作单元的功能需求设计芯片,着重对DNA提取区的磁珠预置进行了实验研究;通过查询文献、性能分析和实验研究等,选取高分子作为制备芯片的材料,包括聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate,PMMA)、聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)和聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)等;采用等离子体和胶黏接两种键合方法进行键合研究,通过实验研究分析,最终选取合适的键合技术用来制备所设计的核酸检测微流控芯片,主要得到了以下研究结果:(1)完成了核酸检测微流控芯片的整体设计,包括芯片阀区、“Y”型流路、“蛇”型流路、“圆柱”型检测区;进行磁珠预置研究,设计实验装置和方案,确定了最佳工艺条件:选择改性PVA作为包裹磁珠材料、反应浓度是10%、反应时间是8 h、反应温度是90℃,得到最快30 s释放磁珠。(2)等离子体键合主要研究了PMMA-PDMS复合式微流控芯片等离子体键合的处理时间参数对PDMS、PMMA以及硅烷化后PMMA表面亲疏水性和键合效果的影响。通过正交试验法研究得到最佳的键合参数是:PDMS、PMMA、硅烷化PMMA分别经等离子体处理60 s、30 s、20 s时,放置时间分别是5 s、25 s、5 s时,得到最大强度是0.5672 MPa,且不存在泄露现象,本研究结果提供了最佳键合所需的处理时间以及有效操作时域。(3)胶黏接键合技术采用压敏胶键合、热熔胶膜键合、环氧树脂胶键合和UV固化胶键合。本文对四种键合方法的操作步骤以及实验结果进行了详细论述和分析,通过对比四种键合方法的键合效果,最终选择了UV固化胶键合,该方法最大键合强度可达到0.2 Mpa,而且解决了其他三种方法出现的问题,如堵塞流道、粘接试剂或样品和粘接面不均匀等,不仅实现了芯片键合的简单工艺流程,而且提高了芯片键合的成功率,可应用于微流控芯片的批量化生产中。
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