聚二甲基硅氧烷（PDMS）是一種有機硅材料，作為一種高分子有機硅化合物，PDMS由于其具有電絕緣性，生物相容性，彈性，耐熱性，較高的化學惰性以及成本低廉許多特性，在很多領域得到了廣泛的應用，比如建筑、航空航天、生物醫療、電子電器等。近年來，具有微納米尺度可加工性優異性能的PDMS已經發展成在生物微流控領域最為受歡迎的基底材料。但是，普通制作的PDMS表面具有疏水性，這對細胞的粘附和生長是不利的，而且，生物組織細胞與基底材料表面直接接觸，基底表面的特征性能是引起生物組織細胞發生反應的直接因素。因此，對PDMS表面進行表面修飾以達到實驗研究和性能優化的目的，是一個極為重要的研究方向，其中包括對PDMS進行表面改性使其由疏水性變為親水性。

對于PDMS的表面改性，目前已研究發展出了很多種方法。主要有等離子處理，紫外輻射處理，硅烷化，接枝共聚法，動態表面改性法等。這些方法各有優缺點。（1）等離子處理法操作十分簡單，并且能夠快速改善PDMS表面的親水性，是修飾改性應用最為廣泛的一種方法之一，但是這種方法也有一個很大的缺陷，即經過等離子處理之后的PDMS表面在很短時間內便會發生疏水復原，表面由親水重新變得疏水。（2）紫外輻射處理的優點在于能量低，在處理改性過程中不會使PDMS的表面發生大的機械性能變化，紫外處理的缺點在于，時間較長，且只在氣相有氧的環境中效果更好。（3）硅烷化和接枝共聚法是將PDMS與有機試劑接觸反應，將親水基團修飾到材料表面，這種處理方法得到的親水表面能夠維持較長時間，疏水復原時間相對長，但是缺點是操作繁瑣，且需要一定時間，并可能會對后期在PDMS表面進行培養的細胞狀態產生影響。（4）動態表面改性法是用表面活性劑、蛋白質或者離子液體等對PDMS進行涂層表面修飾，這種方法簡便經濟，但是表面活性劑和離子液體處理的材料表面親水性維持時間較短，且可能會在細胞培養中與與培養基發生反應，影響細胞生長，而蛋白質吸附得到親水性表面則要求無菌和無蛋白質降解酶的環境。

1.十字形通道微流控芯片--疏水性修飾

PDMS這種材料本身是疏水的，但是在制作芯片的鍵合過程中，用等離子鍵合機照射后，會使芯片表面活化，表面接觸角從113°下降到65°，即使過幾個小時親水性會有所降低，接觸角會恢復到85°，因此也需要將芯片表面進行疏水性處理。所用的疏水處理劑是用質量分數為5％的異丙酮溶液并加入適量冰乙酸作為催化劑。操作時，取配置好的疏水處理劑放于50ml的燒杯中，將鍵合好的十字形通道微流控芯片浸泡于疏水處理劑內約30分鐘，PDMS必須完全浸沒在溶液中。30分鐘后將芯片取出用清水和酒精反復清洗并用高壓氮氣吹干，此時芯片表面的接觸角大概為110°，實現了疏水性處理。

2.陣列式微流控芯片--親水性修飾

陣列式微流控芯片這種液滴的生成充分利用了通道壁面，如果通道的疏水性很強，油就會很輕易的將水沖走，導致液滴無法生成。所以陣列式微流控芯片必須將芯片通道表面處理成非常親水的狀態。

經鍵合過程中的等離子照射后，芯片表面會被活化，PDMS表面接觸角就會變小，但是過幾個小時后會恢復，原因有兩個，首先沒有交聯的的PDMS會從聚合物內部移動到表面；其次是常溫下，為了表面能量降低，高度流動性的聚合物會產生重排。所以這樣制作的芯片生成的液滴效果肯定是效果不好，必須用其他方法對芯片的表面進行改性使其達到非常親水的狀態。

PDMS表面親水性處理的方法非常多，紫外光處理法、硅烷化法、動態表面改性法、等離子法等。以下對這幾種方法進行簡單的介紹。

其中實驗室中常見的等離子處理方法操作方法：

本篇課題陣列式微流控芯片的親水性處理選用的是等離子法，鍵合的時候同樣需要等離子處理，所以這種方法算是一舉兩得，問題就是要解決等離子法疏水性恢復的問題。前面已經說到，疏水性恢復的原因主要是沒有交聯的PDMS從內部遷移至外部，所以只需將這些未交聯的PDMS去掉就能夠阻止疏水性恢復。用三乙胺、乙酸乙酯和丙酮三步溶劑萃取法去掉未交聯PDMS。操作時，先將芯片等離子處理5分鐘，然后用上述三種溶液進行三步溶劑萃取法，將芯片表面未交聯的PDMS去掉，拿出來將芯片用清水進行清洗，用高壓氮氣吹干，此時親水處理完成，放置7天后接觸角從30°升到35°，滿足實驗的要求。處理好親水后則立即實施鍵合，將芯片等離子處理5分鐘，再將芯片的上下兩部分鍵合到一起并置于恒溫箱中保持80℃狀態下40分鐘之后取出，此時親水性陣列式微流控芯片制作完成。

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