软光刻

高深宽比聚二甲基硅氧烷( PDMS )微结构在脱模过程中与母体之间具有很强的界面结合力，因此其软光刻制备具有挑战性。本文提出了一种通过冷却降低界面结合力来制备高深宽比PDMS微结构的简单方法。研究了冷却工艺对Sylgard 184 PDMS的形貌、弹性性能和粘接性能的影响。发现PDMS表面形成皱纹，空冷过程使PDMS的杨氏模量增大。因此，与传统的烘箱冷却PDMS相比，空冷PDMS具有更低的附着力。这一结果可以用粘着参数理论来解释：PDMS表面形成的皱纹的高振幅和PDMS的高杨氏模量都增加了分离力，降低了界面的粘着力。该方法的应用是由具有不同长径比微结构的硅基底制备PDMS微通道。与烘箱冷却工艺得到的PDMS微通道相比，采用空冷工艺成功制备了深度为200μm、长径比为10的PDMS微通道。

微流控梯度生成器已被用于研究许多生物系统中细胞的迁移、生长和药物反应。一种装置将水凝胶和聚二甲基硅氧烷( PDMS )结合在一起，产生“无流动”梯度，然而，它们对负流或外部夹钳保持两层之间流体密封的要求限制了它们在更广泛的应用中的效用。本工作利用巯基-烯化学，研制了一种双层、无流动的微流控梯度发生器。采用碱催化迈克尔加成法，以市售单体为原料，在常温常压下合成了刚性巯基丙烯酸酯微流控树脂( TAMR )和扩散型巯基丙烯酸酯水凝胶( H )层。该装置由三个平行的微流控通道组成，负印迹在TAMR层上的巯基-丙烯酸酯水凝胶上，以促进化学品向流动方向的正交扩散。接触时，由于两层之间有很强的粘着作用，这两层形成了无任何外压的液密通道。实验(荧光显微镜)和计算( COMSOL )均证实了分子通过TAMR / H体系的扩散。本实验通过研究一株表达GFP的移动性大肠杆菌的化学排斥反应，将TAMR / H系统的性能与常规PDMS /琼脂糖装置具有相似几何结构进行比较。基于群体的分析证实了野生型和突变型大肠杆菌在两种微流控装置中都具有相似的迁移性响应。这证实TAMR / H混合系统是一种可行的替代传统PDMS微流控梯度发生器，可用于多个不同的应用。