丝网印刷法制备微流控生物芯片的应用基础研究

针对微流控芯片加工制作成本高的难题，本项目提出了采用丝网印刷技术制备微流控芯片的新思路。通过对微流控芯片加工制作工艺、基本性能指标参数、以及具体应用实例三方面的研究，论证丝网印刷技术作为实验室和工业上加工制作微流控芯片方法的可行性，揭示丝网印刷工艺参数与微流控芯片性能指标之间的内在联系，明确丝网印刷法加工制作微流控芯片的优势特点和主要应用范围，建立一套简单、快速、高效的标准工艺流程。通过对微流控芯片的表面修饰方法的探索，研发出有针对性的表面修饰方法，揭示这些方法对于稳定电渗流和降低生物分子非特异性吸附的作用机制；掌握生物分子在微流控芯片指定区域固定的技术，建立和完善微流控芯片中固定生物分子的生物活性评估体系；在此基础上，构建一系列具有不同功能的微流控芯片，并实际检验这些芯片的分析检测效果，为丝网印刷法在微流控芯片领域内更广泛的应用奠定基础。

针对传统微加工方法制备微流控介电泳生物芯片存在的制作工艺复杂、周期长、成本高等问题，本课题提出了采用丝网印刷法制备微流控介电泳细胞分选芯片的新思路。目前已开展的工作如下：（1）研究了各种影响微电极和微通道印刷质量的因素，包括网版质量、机器参数设置、油墨材料、承印物等，并通过大量实验优化了实验条件，建立了一套完整的工艺技术流程，制备了一批印刷效果较好的微流控介电泳芯片；（2）利用 Comsol软件建立了3D物理模型模拟了平行电极与城垛电极 x-y 界面与 y-z 界面的电场强度分布，预测了微粒在电极周围受到的介电力大小与方向；（3）在已制备介电泳芯片上进行了介电泳实验，主要考察了聚苯乙烯微球与酵母细胞在不同电极结构、不同悬浮液电导率和不同交流电频率下的介电响应，掌握了上述两种微粒的介电特性；（4）通过实验详细研究了电压、频率、悬浮液电导率、流速、芯片设计等因素对聚苯乙烯微球与酵母细胞混合液分离效率的影响，并在合适的实验条件下成功实现了聚苯乙烯微球与酵母细胞两种颗粒的分离，进而验证了丝网印刷法制备微流控介电泳细胞分选芯片的可行性。.到目前为止，本项目负责人已经申请了中国发明专利3项，以第一或通讯作者发表SCI文章6篇，在国内外学术会议上口头发言2次，培养了硕士研究生5名，并在2014年受邀担任了国际期刊RSC Advances的顾问编委。