PDMS微流控芯片（聚二甲基硅氧烷微流控芯片），由聚二甲基硅氧烷（PDMS）制成。PDMS是一種高分子聚合物材料，透明、彈性和可塑性較好的材料。具有廉價(jià)、加工簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，可以用于復(fù)制微結(jié)構(gòu)，常用于微流體實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和生物芯片的制造。
在制作硅-PDMS多層結(jié)構(gòu)微閥的過(guò)程中，將PDMS直接旋涂、固化在石英或硅片上，實(shí)現(xiàn)硅-PDMS直接鍵合，這種方法屬于可逆鍵合，鍵合強(qiáng)度不高。在制作生物芯片時(shí)，利用氧等離子體分別處理PDMS和帶有氧化層掩膜的硅基片，將其緊密鍵合在一起。
暴露：將PDMS芯片和底片（通常是玻璃）放入等離子處理設(shè)備中，然后通過(guò)氧氣等離子處理來(lái)改變表面化學(xué)性質(zhì)。
氧等離子體處理后的PDMS表面引入了親水性質(zhì)的-OH基團(tuán)，并代替了-CH基團(tuán)，從而使PDMS表面表現(xiàn)出極強(qiáng)的親水性質(zhì)。同樣，由于硅基底通過(guò)濃硫酸處理，表面含有大量Si-O鍵，在氧等離子體處理的過(guò)程中，Si-O鍵被打斷，從而在表面形成大量的Si懸掛鍵 ，通過(guò)吸收空氣中-OH，形成了Si-OH鍵。將處理后的PDMS與硅表面相貼合，兩表面的Si-OH之間發(fā)生如下反應(yīng)：2Si-OH®Si-O-Si+2H2O。在硅基底與PDMS之間形成了牢固的Si-O-Si鍵結(jié)合，從而完成了二者間不可逆鍵合。
鍵合：通過(guò)等離子處理，使PDMS芯片和底片表面更具親合性，然后將它們壓合在一起，以確保密封。
在利用氧等離子體改性處理實(shí)現(xiàn)PDMS與其它基片鍵合的技術(shù)中，在進(jìn)行氧等離子體表面改性后，應(yīng)立即將PDMS基片與蓋片貼合，否則PDMS表面將很快恢復(fù)疏水性 ，從而導(dǎo)致鍵合失效。因此可操作工藝時(shí)間較短，一般為1～10min。如何使PDMS活性表面的持續(xù)時(shí)間得以延長(zhǎng)，成為保證鍵合質(zhì)量的關(guān)鍵。
PDMS活性表面的持續(xù)時(shí)間可以通過(guò)以下方法進(jìn)行提高：
優(yōu)化等離子體處理參數(shù)：通過(guò)優(yōu)化等離子體射頻電源功率、處理時(shí)間、氧氣流量等參數(shù)，可以適當(dāng)降低PDMS表面被氧化的程度，從而延長(zhǎng)PDMS活性表面的持續(xù)時(shí)間。
使用等離子清洗機(jī)：等離子清洗機(jī)可以對(duì)PDMS表面進(jìn)行改性處理，產(chǎn)生含氧基團(tuán)或者是交聯(lián)效果，活化了聚合物的表面。
引入反應(yīng)性氣體：被等離子體活化的物質(zhì)表面與反應(yīng)性氣體發(fā)生某種復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生新的活性基團(tuán)，如氨基、烴基和羧基等，對(duì)材料表面活性有顯著影響。
使用表面活化劑：通過(guò)在PDMS表面吸附一種超鋪展表面活性劑聚醚改性的硅氧烷，以提高其親水性和抗蛋白質(zhì)吸附性。
接枝共聚法：該改性方法在PDMS表面增添化學(xué)涂層，可分為“自表面接枝（grafting from）”和“接枝到表面（grafting onto）”兩種。電暈放電儀法：這種方法的電暈等離子體與前面提到的等離子體不同，它是在大氣壓的室內(nèi)空氣中產(chǎn)生的。因此，不需要真空泵或氣瓶，方便在任何不導(dǎo)電的合適表面上進(jìn)行粘結(jié)。
以上方法都可以有效地提高PDMS活性表面的持續(xù)時(shí)間。
PDMS芯片鍵合儀
PDMS芯片廣泛用于微流體領(lǐng)域，用于生物分析、藥物篩選、化學(xué)反應(yīng)等應(yīng)用。通過(guò)精心設(shè)計(jì)和制備，PDMS芯片可以提供微型化、高通量和高靈敏度的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，有助于生物科學(xué)、化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)研究。