CN1815238A - 一种注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片内表面静态修饰的方法 - Google Patents
一种注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片内表面静态修饰的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1815238A CN1815238A CN 200510045826 CN200510045826A CN1815238A CN 1815238 A CN1815238 A CN 1815238A CN 200510045826 CN200510045826 CN 200510045826 CN 200510045826 A CN200510045826 A CN 200510045826A CN 1815238 A CN1815238 A CN 1815238A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- chip internal
- modifying
- polymethylmethacrylamicroflow
- polymethylmethacrylate
- surface static
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Peptides Or Proteins (AREA)
Abstract
本发明提供了一种聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片内表面静态修饰的方法。以苯甲酮为光敏剂，将其预先吸附在通道内表面，然后通过紫外光聚合，在聚甲基丙烯酸甲酯芯片通道内壁键合上一层亲水的聚合物。通过以上操作所得到的聚甲基丙烯酸甲酯芯片微通道内壁亲水性增强，减少了肽和蛋白质等生物分子在内壁的吸附，通道内的电渗流也被抑制到几乎可以忽略的地步。
Description
技术领域：
本发明涉及到微流控芯片内表面修饰和单体在聚合物表面紫外聚合反应技术，特别提供了一种聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片内表面静态改性技术。
背景技术：
最初微流控芯片一般以玻璃和石英为主要制作材料，采用湿法刻蚀技术加工完成(Anal.Chem.74(2002)，5076-5083)，但因为玻璃芯片制作过程比较繁琐，费用较高，因此在一定程度上限制了其际应用。随着微流控芯片技术的不断发展成熟，各种塑料材料逐渐引起了人们的重视，它的制作过程相对简单，费用也比较低，可以一次性使用，因此有可能成为微流控芯片制作材料的理想替代品。其中聚甲基丙烯酸甲酯因其优良的电渗性能及透光性，目前已成为微流控芯片中应用最广泛的一种聚合物材料。
绝大多数聚合物材料表面的亲水性与玻璃和石英相比较差，常与所分析的生物样品之间发生疏水相互作用，导致分析结果失真，重复性很差。聚甲基丙烯酸甲酯表面的疏水性也很强，因此在使用前必须对其表面进行处理，以提高表面的亲水性。目前已有动态和静态两种方法被用于聚甲基丙烯酸甲酯芯片内表面的修饰。通过动态修饰，寡糖和DNA已经成功的在聚甲基丙烯酸甲酯芯片上实现了电泳分离(Electrophoresis 24(2003)，714-721；Electrophoresis 23(2002)，3608-3614)。与动态修饰不同的是静态修饰使芯片内表面得到永久性改变。Henry等人通过氨解反应，表面烷基化(Anal.Chem.72(2000)，5331-5337；Anal.Chim.Acta 470(2002)，87-99)；Johnson等人通过脉冲UV准分子激光器(KrF，248nm)(Appl.Surf.Sci.181(2001)，149-159)；Zangmeister等人则通过UV/臭氧法(Langmuir 19(2003)，6901-6904)对聚甲基丙烯酸甲酯表面进行静态修饰。以上各种静态修饰方法虽然在一定程度上改善了聚甲基丙烯酸甲酯表面的疏水性，但有的操作比较烦琐，有的修饰效果不明显，因此有必要发展一种新的、简单、快捷、高效的PMMA芯片内表面静态修饰方法，用以满足日益增长的肽和蛋白质等生物分子在微流控芯片中分离分析的需要。
发明内容：
本发明目的在于提供一种聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片内表面静态修饰的方法。该方法操作简单，可快速、显著的增加聚甲基丙烯酸甲酯芯片内表面的亲水性，抑制微通道内的电渗流，减少肽和蛋白质在芯片内壁的吸附。
本发明提供了一种聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片内表面静态修饰的方法。以苯甲酮为光敏剂，通过紫外光聚合反应，将亲水性聚合物键合在聚甲基丙烯酸甲酯芯片内表面，对芯片内表面进行静态修饰。
本发明芯片内表面静态修饰的方法中，光敏剂苯甲酮被预先吸附在芯片内表面，苯甲酮溶解在叔丁醇中，浓度范围在0.1％～10％之间，吸附有苯甲酮的聚甲基丙烯酸甲酯在室温暗处真空干燥1～5小时。
苯甲酮作为夺取氢原子的光引发剂，在紫外光作用下，从基态跃迁到激发态，夺取聚合物表面的氢原子，使表面产生自由基，从而引发单体在聚合物表面的聚合反应。因为苯甲酮既可以作为终止剂，也可以作为引发剂，因此当苯甲酮和单体的浓度足够大时，在UV光的连续照射下，聚合物表面所生成的产物链可以由线性变为交联结构，覆盖整个聚合物表面。
本发明芯片内表面静态修饰的方法中，以包括丙烯酰胺、聚乙烯醇、丙烯酸在内的亲水化合物为聚合反应的单体化合物，反应单体溶液在使用前用二次水配制，浓度范围在1％～30％之间，在反应开始前，向单体溶液中通入氮气除氧5～30分钟。
本发明芯片内表面静态修饰的方法中，以紫外灯作为反应的激发光源，紫外灯能量在200～500W之间，灯与聚甲基丙烯酸甲酯的距离在10～30厘米之间，聚合反应的时间控制在2～30分钟之间。
本发明芯片内表面静态修饰的方法中，电渗流通过电流法进行监测。静态修饰后的聚甲基丙烯酸甲酯芯片通道内的电渗流受到极大的抑制，小于0.5×10-4cm2/(V·S)。
电渗是一种液体相对于带电的管壁移动的现象，它的大小包括方向是由微通道内壁的电荷分布决定的。由于聚甲基丙烯酸甲酯材料在生产过程中所加入的添加剂，以及表面基团氧化等原因，芯片微通道内表面带负电，于是在贴近微通道内壁的液体表面形成了一个和表面电荷性质相反的偶电层。在高压电场作用下，由偶电层中水合阳离子或质子所引起的流体朝负极方向的运动就形成了电渗流。因此可以通过监测通道内电渗流的大小，来了解通过内壁电荷性质。在未作任何处理的聚甲基丙烯酸甲酯芯片微通道中，电渗流约为2.5×10-4cm2/(V·S)(pH7.0时)，而修饰后的聚甲基丙烯酸甲酯芯片通道内的电渗流则小于0.5×10-4cm2/(V·S)。这说明单体反应生成的聚合物覆盖了聚甲基丙烯酸甲酯表面的大部分电荷，从而导致通道内电渗流减小。
本发明芯片内表面静态修饰的方法中，静态修饰后的聚甲基丙烯酸甲酯芯片同一条微通道内，样品迁移时间的相对标准偏差在0.1％～2％之间，同一批修饰的不同微通道之间，样品迁移时间的相对标准偏差在1％～5％之间。
本发明芯片内表面静态修饰的方法中，将静态修饰后的聚甲基丙烯酸甲酯芯片用于小肽和蛋白质样品的电泳分析时，小肽样品的柱效在300,000万/m以上，蛋白质样品的柱效在50,000万/m以上。
本发明芯片内表面静态修饰的方法中，静态修饰后的聚甲基丙烯酸甲酯芯片用于小肽样品的电泳分析时，同一通道使用寿命在40次以上。
总之，本发明提供了一种聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片内表面静态修饰的方法。以苯甲酮为光敏剂，将其预先吸附在通道内表面，然后通过紫外光聚合，在聚甲基丙烯酸甲酯芯片通道内壁键合上一层亲水的聚合物。通过以上操作所得到的聚甲基丙烯酸甲酯芯片微通道内壁亲水性增强，减少了肽和蛋白质等生物分子在内壁的吸附，通道内的电渗流也被抑制到几乎可以忽略的地步。在修饰后的聚甲基丙烯酸甲酯芯片中，小肽样品的柱效在300,000万/m以上，蛋白质样品的柱效在50,000万/m以上。同一微通道内，样品迁移时间的相对标准偏差在0.1％～2％之间；同一批修饰的不同微通道之间，样品迁移时间的相对标准偏差在1％～5％之间，说明该修饰方法的重复性较好。静态修饰后的聚甲基丙烯酸甲酯芯片用于小肽样品的电泳分析时，同一通道使用寿命在40次以上。以上结果表明该修饰方法可以在PMMA芯片通道内表面产生一个均匀、连续、重复性较好的亲水聚合物涂层。
附图说明：
图1苯甲酮浓度对聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片通道内电渗流的影响(单体浓度为10％)；
图2小肽在同一条修饰后的聚甲基丙烯酸甲酯芯片上分离度随运行次数变化曲线；
图3人血清白蛋白在修饰后的聚甲基丙烯酸甲酯芯片中的电泳谱图；
图4小肽在未改性时聚甲基丙烯酸甲酯芯片中的电泳谱图；
图5小肽在修饰后的聚甲基丙烯酸甲酯芯片中的电泳谱图。
具体实施方式：
实施例1
配制pH7.0，浓度分别为10mM和6.7mM的磷酸缓冲液，通过电流法测定苯甲酮浓度对聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片通道内电渗流的影响，此时单体浓度为10％。如图1所示。
实施例2
以10mM，pH9.2的硼砂为运行缓冲液，以小肽丙氨酸-缬氨酸(Ala-Leu)和缬氨酸-缬氨酸(Leu-Leu)为样品，在同一条修饰后的聚甲基丙烯酸甲酯芯片中，连续运行40余次，测定分离度随运行次数变化曲线。如图2所示。
实施例3
以10mM，pH9.2的硼砂为运行缓冲液，以牛血清白蛋白为样品，在修饰后的聚甲基丙烯酸甲酯芯片中进行电泳分析。如图3所示。
比较例1
以10mM，pH9.2的硼砂为运行缓冲液，以小肽丙氨酸-缬氨酸(Ala-Leu)和缬氨酸-缬氨酸(Leu-Leu)为样品，在未修饰和修饰后的聚甲基丙烯酸甲酯芯片中，进行电泳分析比较。如图4、5所示。
比较例2
以10mM，pH9.2的硼砂为运行缓冲液，以小肽丙氨酸-缬氨酸(Ala-Leu)和缬氨酸-缬氨酸(Leu-Leu)为样品，在同一条修饰后的聚甲基丙烯酸甲酯芯片上，测定电泳分析重现性。如表1所示。
比较例3
重复比较例2，在同一批修饰后的聚甲基丙烯酸甲酯芯片不同通道上，测定电泳分析重现性。如表2所示。
表1.小肽在同一条通道内的重现性(修饰后)
| 运行次数 | 丙氨酸-缬氨酸(Ala-Leu)迁移时间(s) | 理论塔板数(N/m) | 缬氨酸-缬氨酸(Leu-Leu)迁移时间(s) | 理论塔板数(N/m) |
| 1 | 69.63 | 397334 | 73.21 | 343523 |
| 2 | 69.03 | 367549 | 72.37 | 354727 |
| 3 | 68.43 | 340552 | 71.96 | 376594 |
| 4 | 68.37 | 442191 | 71.75 | 363778 |
| 5 | 67.76 | 434336 | 71.1 | 352168 |
| 6 | 67.73 | 464130 | 70.82 | 417428 |
| 7 | 68.47 | 326597 | 71.8 | 317333 |
| 8 | 69.66 | 423326 | 72.91 | 375636 |
| 9 | 69.14 | 397858 | 72.52 | 361234 |
| 10 | 69.07 | 390968 | 72.4 | 360039 |
| 平均值 | 68.73 | 398484 | 72.08 | 362246 |
| 相对标准偏差(RSD％) | 1.00 | 11.12 | 1.04 | 7.11 |
表2.肽在同一批修饰的芯片上的重现性
Claims (9)
1、一种注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片内表面静态修饰的方法，其特征在于：以苯甲酮为光敏剂，通过紫外光聚合反应，将亲水性聚合物键合在聚甲基丙烯酸甲酯芯片内表面，对芯片内表面进行静态修饰。
2、按照权利要求1所述聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片内表面静态修饰的方法，其特征在于：芯片内表面预先吸附一层光敏剂苯甲酮。
3、按照权利要求2所述聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片内表面静态修饰的方法，其特征在于：光敏剂苯甲酮溶解在叔丁醇中，浓度范围在0.1％～10％之间。
4、按照权利要求2所述聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片内表面静态修饰的方法，其特征在于：吸附有苯甲酮的聚甲基丙烯酸甲酯在室温暗处真空干燥1～5小时。
5、按照权利要求1所述注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片内表面静态修饰的方法，其特征在于：以包括丙烯酰胺、聚乙烯醇、丙烯酸在内的亲水化合物为聚合反应的单体化合物。
6、按照权利要求5所述注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片内表面静态修饰的方法，其特征在于：反应单体溶液在使用前用二次水配制，浓度范围在1％～30％之间。
7、按照权利要求6所述注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片内表面静态修饰的方法，其特征在于：单体溶液在反应开始前，通入氮气除氧5～30分钟。
8、按照权利要求1所述聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片内表面静态修饰的方法，其特征在于：紫外灯能量在200～500W之间，灯与聚甲基丙烯酸甲酯的距离在10～30厘米之间。
9、按照权利要求1所述聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片内表面静态修饰的方法，其特征在于：紫外聚合反应的时间控制在2～30分钟之间。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200510045826 CN1815238A (zh) | 2005-02-02 | 2005-02-02 | 一种注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片内表面静态修饰的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200510045826 CN1815238A (zh) | 2005-02-02 | 2005-02-02 | 一种注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片内表面静态修饰的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1815238A true CN1815238A (zh) | 2006-08-09 |
Family
ID=36907524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 200510045826 Pending CN1815238A (zh) | 2005-02-02 | 2005-02-02 | 一种注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片内表面静态修饰的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1815238A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101042396B (zh) * | 2007-04-19 | 2011-04-06 | 复旦大学 | 在有机玻璃微流控芯片通道表面修饰硅凝胶的方法 |
| CN102452639A (zh) * | 2010-11-01 | 2012-05-16 | 香港理工大学 | 塑料微流控芯片的键合方法及塑料微流控芯片 |
| CN104607257A (zh) * | 2015-01-15 | 2015-05-13 | 安徽理工大学 | 微流控芯片表面亲水改性处理及亲水表面梯度制作方法 |
| CN108676193A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-10-19 | 上海艾瑞德生物科技有限公司 | 一种塑料表面改性的方法 |
-
2005
- 2005-02-02 CN CN 200510045826 patent/CN1815238A/zh active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101042396B (zh) * | 2007-04-19 | 2011-04-06 | 复旦大学 | 在有机玻璃微流控芯片通道表面修饰硅凝胶的方法 |
| CN102452639A (zh) * | 2010-11-01 | 2012-05-16 | 香港理工大学 | 塑料微流控芯片的键合方法及塑料微流控芯片 |
| CN104607257A (zh) * | 2015-01-15 | 2015-05-13 | 安徽理工大学 | 微流控芯片表面亲水改性处理及亲水表面梯度制作方法 |
| CN108676193A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-10-19 | 上海艾瑞德生物科技有限公司 | 一种塑料表面改性的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | PMMA/PDMS valves and pumps for disposable microfluidics | |
| Wu et al. | Multilayer poly (vinyl alcohol)‐adsorbed coating on poly (dimethylsiloxane) microfluidic chips for biopolymer separation | |
| US9718676B2 (en) | Polymeric nanopillars and nanotubes, their manufacture and uses | |
| US6685841B2 (en) | Nanostructured devices for separation and analysis | |
| Liu et al. | Permanent surface modification of polymeric capillary electrophoresis microchips for protein and peptide analysis | |
| US7842514B2 (en) | Particle manipulation unit, chip and detection device having the same, mounted thereon, and methods of separating, capturing and detecting proteins | |
| Wu et al. | Grafting epoxy-modified hydrophilic polymers onto poly (dimethylsiloxane) microfluidic chip to resist nonspecific protein adsorption | |
| US7828948B1 (en) | Preconcentration and separation of analytes in microchannels | |
| Lion et al. | Microfluidic systems in proteomics | |
| Vázquez et al. | Review on recent and advanced applications of monoliths and related porous polymer gels in micro-fluidic devices | |
| US6887384B1 (en) | Monolithic microfluidic concentrators and mixers | |
| US8703058B1 (en) | Microfluidic devices and methods including porous polymer monoliths | |
| Stachowiak et al. | Hydrophilic surface modification of cyclic olefin copolymer microfluidic chips using sequential photografting | |
| WO2004051231A1 (ja) | 分離装置および分離方法 | |
| GB2429428A (en) | Methods for producing microchannel chips, microchannel chips, methods for separating biomolecules using the microchannel chips and electrophoretic apparatus hav | |
| US20040256318A1 (en) | Separating device, analysis system separation method and method of manufacture of separating device | |
| US20050237480A1 (en) | Chemical modifications to polymer surfaces and the application of polymer grafting to biomaterials | |
| JP2008534987A (ja) | マトリックス支援レーザー脱離イオン化（ｍａｌｄｉ）質量分析法（ｍｓ）を含む化学分析のための検体の濃縮と分別のために改良された方法と装置 | |
| US20050034990A1 (en) | System and method for electrokinetic trapping and concentration enrichment of analytes in a microfluidic channel | |
| Peng et al. | Recent innovations in protein separation on microchips by electrophoretic methods | |
| Sakai-Kato et al. | An enzyme-immobilization method for integration of biofunctions on a microchip using a water-soluble amphiphilic phospholipid polymer having a reacting group | |
| US20040112751A1 (en) | Multidimensional electrophoresis and methods of making and using thereof | |
| CN1815238A (zh) | 一种注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片内表面静态修饰的方法 | |
| Wang et al. | Covalent modified hydrophilic polymer brushes onto poly (dimethylsiloxane) microchannel surface for electrophoresis separation of amino acids | |
| Yamamoto et al. | Microchip electrophoresis of oligosaccharides using lectin-immobilized preconcentrator gels fabricated by in situ photopolymerization |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20060809 |