基于熱轉移蠟親疏水圖案微流控紙芯片的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于熱轉移蠟親疏水圖案微流控紙芯片的制備方法，本發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；在計算機上設計所需微流控紙芯片圖案，軟件控制刻字機切割蠟紙，形成鏤空圖案；利用塑封機對蠟紙進行蠟轉移，將蠟轉移到濾紙等芯片基材上，形成具有親疏水圖案區域的紙芯片；在制作好的紙芯片上進行檢測。本發明具有以下優點：(1)制作成本低，所需儀器和材料獲取方便。(2)能制作復雜圖案的紙芯片。(3)制作簡單，時間短，可用于大規模的制作。
【專利說明】
基于熱轉移蠟親疏水圖案微流控紙芯片的制備方法
技術領域
[0001]本發明屬于微流控紙芯片技術領域，尤其是涉及一種基于熱轉移蠟親疏水圖案微流控紙芯片。
【背景技術】
[0002]微流控紙芯片是近幾年一種新興的微流控分析技術平臺。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通道和相關的檢測器件，構成紙上微型實驗室，也被稱為微流控紙分析器件。
[0003]與傳統的微流控芯片相比較，微流控紙芯片具有成本更低，加工簡易，生物兼容性好，分析系統更微型化、便攜化，檢測背景低，后處理簡單，污染小等優點。因此，基于紙的微流控芯片在醫學診斷，快速檢測等領域有很大的應用前景。
[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、絲網印刷和激光光刻等技術。需要價格昂貴且精細操作的激光打印機，噴蠟打印機，噴墨打印機等基礎條件，不適合在普通的微流控分析實驗室，發展中國家以及貧困偏遠地區的應用與發展。
[0005]微流控紙芯片的主要特點是通過毛細作用驅動液體，無需使用任何外部動力，其主要的檢測方法有比色檢測，電化學檢測和化學發光檢測等方法，這些方法都已用于紙芯片，但在缺少配套設備的檢測技術上，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方法。因此，找到一種無需昂貴設備(如專業蠟打印機)制作微流控紙芯片的方法顯得尤為重要。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是克服上述不足之處提供一種基于熱轉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，可簡單，快速地制備結構復雜的的微流控紙芯片。
[0007]本發明的目的是通過以下方式實現的:
[0008]—種基于熱轉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上，按設計的親疏水圖案用刻字機雕刻蠟紙，得到蠟圖案模版;具體為在計算機上繪制微流控紙芯片親疏水圖案，圖形數據文件傳輸至刻字機，控制刻字機雕刻蠟紙，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，利用塑封機進行蠟轉移，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。紙張浸沒在蠟溶液中的時間在1-3分鐘至蠟溶液完全滲透復印紙，蠟紙流平時間為3-15分鐘，空氣中冷卻5-15s，形成復印蠟紙。
[0013]將制得的復印蠟紙固定在刻字機上，調節刻字機壓力F(40G-200G)，速度V(50-300mm/s)。
[0014]上述利用塑封機進行蠟轉移具體為將夾著蠟紙模版的芯片基材放入塑封機進行熱轉移蠟，蠟紙模版上的蠟轉移到芯片基材上，得到具備親疏水圖案區域性質的微流控紙芯片。
[0015]所述的待轉移蠟的目標芯片基材是濾紙，膜、硅膠板或者布。
[0016]蠟轉移時的塑封溫度在60_160°C，塑封的時間為10-50s。
[0017]得到的微流控紙芯片是二維或三維結構。
[0018]上述蠟塊熔化是將蠟塊放入烘箱中，設置溫度在60-150°C，將蠟熔化。
[0019]與現有技術比較本發明的有益效果:
[0020]1.在微流控紙芯片實驗室中引入了無需蠟打印機等昂貴設備制作微流控紙芯片的技術，對現有技術進行了拓展。
[0021 ] 2.微流控紙芯片的制作簡單，成本低，加工速度快，10-20分鐘內可完成紙芯片的制備。
[0022]3.采用了塑封和蠟轉移的方法制作二維的微流控紙芯片，還可對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。
【附圖說明】
[0023]圖1:微流控紙芯片熱塑封蠟轉移的示意圖，其中A，芯片基材;B，復印蠟紙模版。
[0024]圖2:本發明實施例熱蠟轉移法與常規蠟材料紙芯片制作方法的對比圖，其中a，蠟筆手繪法;b，噴墨打印法;C，噴蠟打印機法;d，熱蠟轉移紙芯片設計示意圖；e，圖案蠟紙模版圖；f，熱蠟轉移法實物圖。
[0025]圖3:三維微流控紙芯片設計示意圖，其中1，透明塑封膜;2，三維紙芯片進樣口；3，三維紙芯片中間層通道;4，顯色區域。
【具體實施方式】
[0026]以下通過實施例對本發明進行進一步解釋說明
[0027]實施例1
[0028]—種基于熱轉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)在計算機上利用Adobe Illustrator CS5軟件設計微流控紙芯片的親疏水圖案(如附圖2-d所示)。圖形構造:由六個微通道長度為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，同時放入一個干凈的燒杯，設置溫度在120°C，將蠟熔化成蠟溶液。
[0031](4)將(2)中裁剪好的40.0mm X 40.0mm的普通復印紙放入蠟溶液中，等待120s至蠟溶液完全浸透復印紙，放于燒杯中使蠟流平，6min后取出，空氣中冷卻15s，形成復印蠟紙。
[0032](5)將(3)中的制備的復印蠟紙固定在刻字機上，壓力F設為100G，速度V設為50mm/So
[0033](6)將步驟(I)中設計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入塑封機，進行熱蠟轉移(如圖1所示)，塑封溫度120°C，塑封的時間30s，蠟紙模版上的蠟轉移到濾紙上，得到的具有親疏水區域性質的微流控紙芯片。
[0035](8)向得到的微流控紙芯片的親水區域加入黃色墨水(如圖2-f所示)，并與常規方法制得的微流控紙芯片進行對比(如圖2所示)。
[0036]圖2說明本方法操作簡單，加工設備廉價易得。與傳統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，此法是非常優異的以蠟為疏水材料的微流控紙芯片制備方法。
[0037]實施例2
[0038]三維熱蠟轉移微流控紙芯片的制備方法具體步驟如下:
[0039]在計算機上利用Adobe Illustrator CS5軟件設計三種圖案，其中最上層圖案:中心進樣口直徑為6.0mm X 6.0mm ；中間層微通道圖案:六個微通道寬度均為2.0mm，長度為15.0mm;最下層為有顯色檢測圖案設計的芯片:直徑為10.0mm圓形區域。整張微流控紙芯片的尺寸為60.0mm X 60.0mm。
[0040]按實施例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]對上一步中得到的三種不同圖案紙芯片進行對齊，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)。
【主權項】
1.一種基于熱轉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上，按設計的親疏水圖案用刻字機雕刻蠟紙，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，利用塑封機進行蠟轉移，得到微流控紙芯片。2.根據權利要求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.根據權利要求1所述的微流控紙芯片的制備方法，其特征在于步驟I)所述的紙浸沒在蠟溶液中的時間在1-3分鐘。4.根據權利要求1所述的微流控紙芯片的制備方法，其特征在于步驟I)所述的蠟紙流平時間為3-15分鐘。5.根據權利要求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.根據權利要求1所述的微流控紙芯片的制備方法，其特征在于步驟2)中調節刻字機壓力F(5O-3OOmiVs)，速度V(40G_200G)。7.根據權利要求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.根據權利要求1所述的微流控紙芯片的制備方法，其特征在于步驟3)所述的利用塑封機進行蠟轉移時采用的塑封溫度為60-160°C，塑封的時間為10-50s。9.根據權利要求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構的微流控紙芯片。10.根據權利要求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】B01L3/00GK105903502SQ201610324138
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月16日
【發明人】張顯波, 李曉峰, 王金華, 陳國松, 張之翼, 姚成, 高亞茹, 呂丹丹, 楊曉露, 賀小云
【申請人】南京工業大學