1 熱塑性材料

1.1 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)

PMMA芯片材質(zhì)PMMA是一種廉價(jià)的易于制造的聚合物，它是普通塑料材料中最不疏水的聚合物，并且易于改性。由于其低價(jià)格，剛性機(jī)械性能，優(yōu)異的光學(xué)透明性和與電泳的兼容性，它對(duì)于一次性微流控塑料芯片特別有用。它也是制備可重復(fù)使用的微流控塑料芯片的理想材料。

優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格低廉，普通塑料材料中疏水性最小的聚合物，剛性機(jī)械性能，優(yōu)異的光學(xué)透明性，與電泳的兼容性，易于制造和改性，可重復(fù)使用。

缺點(diǎn)：需要昂貴的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)這種聚合物的復(fù)雜芯片（注塑，熱壓?。?。

常見(jiàn)應(yīng)用：生態(tài)微芯片（可重復(fù)使用），混合分析芯片，DNA測(cè)序儀，電泳芯片。

成型方法：二氧化碳-激光微加工，注塑，熱壓印，壓縮成型和擠壓成型。

粘接方法：熱壓粘接（常見(jiàn)），微波粘接，熱熔粘接和膠粘接，通過(guò)等離子體處理提高粘接強(qiáng)度，使用特定的溶劑條件和犧牲材料（如：石蠟）可以防止通道塌陷。

玻璃化轉(zhuǎn)變溫度：85-165℃（不同等級(jí)）。

1.2 環(huán)烯烴共聚物（COC）

COC芯片材料，環(huán)烯烴共聚物（COC）是使用茂金屬催化劑由乙烯和降冰的片烯組成的無(wú)定形熱塑性共聚物。這種較新的材料具有廣泛的應(yīng)用，包括包裝膜，鏡片，藥水瓶，顯示器和醫(yī)療設(shè)備。存在幾種基于不同類(lèi)型的環(huán)狀單體和聚合方法的商業(yè)化的環(huán)烯烴共聚物。使用單一類(lèi)型單體的材料稱(chēng)之為環(huán)烯烴聚合物（COP）。

COC芯片具有良好的耐水解性，耐酸性試劑，堿性試劑以及大多數(shù)有機(jī)極性溶劑，如丙酮，甲醇和異丙醇。COC芯片材料對(duì)波長(zhǎng)超過(guò)250nm的光具有高透明度并且具有低自發(fā)熒光。COC芯片對(duì)紫外光的透明度使其成為用于使用集成電路進(jìn)行生物檢測(cè)的芯片實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的有效材料。由于COC芯片表面的疏水性，使得用其制造的芯片暴露于生物組織或液體時(shí)易于發(fā)生自發(fā)的非特異性蛋白質(zhì)吸附和細(xì)胞粘附，這使得其不能成為用于涉及藥物的研究的選擇。為了減輕諸如蛋白質(zhì)的分析物的吸附并減少細(xì)胞的粘附，有必要對(duì)COC表面進(jìn)行化學(xué)修飾。

溶劑粘合也已成為密封COC芯片的重要方法。由于COC與高效液相色譜（HPLC）中使用的典型溶劑（如乙腈）兼容，因此基于COC的微流控系統(tǒng)對(duì)于芯片-HPLC應(yīng)用具有吸引力。

優(yōu)點(diǎn)：良好的耐水解性，耐酸堿性和大多數(shù)有機(jī)極性溶劑，對(duì)波長(zhǎng)250nm以上的光具有高透明度，低自發(fā)熒光，低雙折射，高阿貝數(shù)和高耐熱性，低吸水性，高尺寸穩(wěn)定性；

缺點(diǎn)：注塑成型，疏水表面處理以減輕分析物的吸附并降低細(xì)胞的粘附都需要昂貴的設(shè)備；

常見(jiàn)應(yīng)用：包裝薄膜，鏡片，藥水瓶，顯示器，醫(yī)療器械；

潛在應(yīng)用：設(shè)計(jì)用于使用集成電路進(jìn)行生物檢測(cè)的芯片實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)；

成型方法：?jiǎn)温輻U和雙螺桿擠出，注塑，注射吹塑和拉伸吹塑（ISBM），壓縮成型，擠出涂布，雙軸取向，熱成型等等；

粘合方法：溶劑粘合（芯片-HPLC應(yīng)用），粘合劑和熱熔粘合，通過(guò)等離子體處理提高粘合強(qiáng)度；

玻璃化轉(zhuǎn)變溫度：70-177℃（取決于聚合物含量）。

1.3 聚碳酸酯（PC）

PC芯片材料聚碳酸酯（PC）是生物醫(yī)學(xué)研究和生物分析一系列微流控應(yīng)用的耐用材料，包括DNA熱循環(huán)應(yīng)用，如聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR），因?yàn)樗哂锌梢?jiàn)光透明度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（145℃）。PC微結(jié)構(gòu)還能夠進(jìn)行樣品裂解，病原體檢測(cè)，擴(kuò)增子標(biāo)記，核酸分離和酶促擴(kuò)增。該聚合物還允許制造多層器件，這使得PC成為基于光刻和PDMS模塑的方案的有效替代。

但PC芯片的制造意味著熱壓印技術(shù)，后續(xù)的熱鍵合也需要后續(xù)的退火。這種粘合方法不是高質(zhì)量的粘合，并且必須在高溫下對(duì)該聚合物進(jìn)行，這可能會(huì)損壞通道的幾何形狀。

優(yōu)點(diǎn)：耐用的材料，可見(jiàn)光區(qū)域的透明，非常高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（~145攝氏度），低成本，高抗沖擊性，低吸濕性，良好的加工性能；

缺點(diǎn)：對(duì)某些有機(jī)溶劑的耐受性差，吸收紫外光，粘接質(zhì)量和強(qiáng)度（熱粘合）有限，由于粘合溫度而改變通道的幾何形狀；

常見(jiàn)應(yīng)用：DNA熱循環(huán)，多層裝置的制造，酶促擴(kuò)增，核酸分離，擴(kuò)增子標(biāo)記，病原體檢測(cè)，微流量注射安培法測(cè)定葡萄糖；

成型方法：注塑或者熱壓印，隨后使用熱粘合；

粘接方法：熱粘合，通過(guò)等離子體處理提高粘接強(qiáng)度；

玻璃化轉(zhuǎn)變溫度：145-155℃。

 1.4 聚苯乙烯（PS）

聚苯乙烯（PS）是光學(xué)透明的，惰性的，生物相容的，剛性的，便宜的并且易于商業(yè)化的熱塑性材料，這使其成為細(xì)胞培養(yǎng)中常用的材料。其表面易于進(jìn)行處理（可采用各種物理和化學(xué)方法，包括輻照，電暈放電或氣體等離子體），使其疏水表面更具親水性。然而，需使用昂貴的設(shè)備來(lái)加工制造這種聚合物的復(fù)雜芯片（注塑，熱壓）是在芯片原型研發(fā)中的主要缺點(diǎn)，因?yàn)镻S更適合于大規(guī)模制造工藝。

PS的多層粘合可以在短時(shí)間（幾分鐘）內(nèi)完成，因?yàn)樗梢钥焖俪尚秃驼澈稀?/p>

優(yōu)點(diǎn)：光學(xué)透明，生物相容，惰性，其表面易于處理，適應(yīng)大規(guī)模制造工藝，商業(yè)可用性高，價(jià)格便宜，可快速粘接；

缺點(diǎn)：用這種聚合物制作復(fù)雜芯片所需的昂貴設(shè)備，在熱粘合步驟中遇到的困難：當(dāng)寬度與高度比太高時(shí)，更多通道坍塌；

常見(jiàn)應(yīng)用：細(xì)胞培養(yǎng)研究；

潛在應(yīng)用：在微流控芯片（器官芯片）上進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，使用等離子體處理或掩蔽層，或在細(xì)胞接種前用細(xì)胞外基質(zhì)蛋白預(yù)先涂覆微通道，以使細(xì)胞粘附和生長(zhǎng)，同時(shí)還防止氣泡形成）；

成型方法：注塑成型，熱壓??；

粘接方法：熱粘合，通過(guò)等離子體處理提高粘接強(qiáng)度；

玻璃化轉(zhuǎn)變溫度：92-107℃。

2 加工方式

主要的加工方式有機(jī)加工、熱壓印、注塑。

機(jī)加工主要是用于樣品的少量打樣驗(yàn)證；

熱壓印適合小流道尺寸的芯片加工，但是流道深度不易過(guò)深；

注塑，模具相比昂貴，適合產(chǎn)品定型后的批量生產(chǎn)。

3 鍵合方式

微流控塑料芯片鍵合方式主要有熱壓鍵合、超聲鍵合、激光鍵合。

頂旭微控

頂旭微控提供微流控塑料芯片定制加工，可加工的材料有COC芯片，亞克力芯片（PMMA芯片），PC芯片以及其他類(lèi)聚合物塑料芯片，采用CNC直接雕刻的方式，最小尺寸0.1mm，精度±20um。頂旭微控，專(zhuān)業(yè)廠商，實(shí)體工廠，歡迎咨詢(xún)。