热塑性弹性体

近几十年来微流控技术的出现和普及几乎完全依赖于弹性体聚二甲基硅氧烷( PDMS )，PDMS在微流控研究领域取得成功的主要原因是其适合于快速成型和简单的键合方法。PDMS允许通过复制品的模压和通过各种既定的策略键合到不同的基底上进行精确的微结构。然而，PDMS基芯片制造的低可扩展性和高昂的材料成本阻碍了大规模生产和商业化的努力。此外，PDMS的基本局限性，如小分子吸收和高水分蒸发等，导致了向无PDMS体系的转变。热塑性弹性体( TPE )是一种很有前途的替代品，兼具热塑性材料和弹性体的性能。这里，我们提出了一种基于聚碳酸酯( PC )和TPE混合材料的微流控系统快速、可扩展的制备方法。PC / TPE - hybrid模块是通过在TPE中热压印精确特征，同时通过热熔连接将柔性TPE熔接到刚性热塑性层中而形成的。与TPE单独使用相比，刚性复合材料在保持TPE关键优势的同时，提高了器件的操控性能。在快速简单的工艺中，PC / TPE-杂化物既可以与几种类型的热塑性塑料结合，也可以与玻璃基板结合。即使在高温潮湿的环境中暴露7天后，所得到的键强度仍能承受至少7.5 bar的外加压力，这使得PC / TPE - hybrid适合于大多数微流控芯片的应用。此外，我们还证明了PC / TPE-杂化材料在生物相容性的同时对小分子的吸收率低，是一种适合微流控生物技术应用的材料。

近几十年来微流控技术的出现和普及几乎完全依赖于弹性体聚二甲基硅氧烷( PDMS )，PDMS在微流控研究领域取得成功的主要原因是其适合于快速成型和简单的键合方法。PDMS允许通过复制品的模压和通过各种既定的策略键合到不同的基底上进行精确的微结构。然而，PDMS基芯片制造的低可扩展性和高昂的材料成本阻碍了大规模生产和商业化的努力。此外，PDMS的基本局限性，如小分子吸收和高水分蒸发等，导致了向无PDMS体系的转变。热塑性弹性体( TPE )是一种很有前途的替代品，兼具热塑性材料和弹性体的性能。这里，我们提出了一种基于聚碳酸酯( PC )和TPE混合材料的微流控系统快速、可扩展的制备方法。PC / TPE - hybrid模块是通过在TPE中热压印精确特征，同时通过热熔连接将柔性TPE熔接到刚性热塑性层中而形成的。与TPE单独使用相比，刚性复合材料在保持TPE关键优势的同时，提高了器件的操控性能。在快速简单的工艺中，PC / TPE-杂化物既可以与几种类型的热塑性塑料结合，也可以与玻璃基板结合。即使在高温潮湿的环境中暴露7天后，所得到的键强度仍能承受至少7.5 bar的外加压力，这使得PC / TPE - hybrid适合于大多数微流控芯片的应用。此外，我们还证明了PC / TPE-杂化材料在生物相容性的同时对小分子的吸收率低，是一种适合微流控生物技术应用的材料。

聚二甲基硅氧烷( PDMS )在微流体系统中的应用已经有很多年了，因为PDMS结构简单，柔性使得包括气动泵在内的执行器易于集成。此外，材料良好的光学特性非常适合于分析系统。PDMS除了具有积极的方面外，众所周知吸附小分子，这就限制了其在药物检测方面的可用性，例如在片上器官( OoC )系统中。因此，PDMS的替代品需求很高。本研究利用热塑性弹性体( TPE )薄膜与激光切割的聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA )薄膜结合，构建了集成气动微泵的多层微流体器件。我们提出了一种基于传统CO2激光切割器的低成本制造技术，一种用于制备TPE薄膜的旋涂工艺，以及一种气动热压的热键合工艺。粘接前用Excimer灯进行紫外线处理，大大改善了粘接过程。优化后的粘接参数通过测量施加压力时的冲击载荷和基于轮廓仪的通道变形测量来表征。然后，利用微粒子图像测速技术( uPIV )对芯片布局的流动和长期稳定性进行了测量，最后将人内皮细胞接种在微通道中，以检测其生物相容性和流向细胞排列。所述装置与实时活细胞分析系统兼容。

聚二甲基硅氧烷( PDMS )在微流体系统中的应用已经有很多年了，因为PDMS结构简单，柔性使得包括气动泵在内的执行器易于集成。此外，材料良好的光学特性非常适合于分析系统。PDMS除了具有积极的方面外，众所周知吸附小分子，这就限制了其在药物检测方面的可用性，例如在片上器官( OoC )系统中。因此，PDMS的替代品需求很高。本研究利用热塑性弹性体( TPE )薄膜与激光切割的聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA )薄膜结合，构建了集成气动微泵的多层微流体器件。我们提出了一种基于传统CO2激光切割器的低成本制造技术，一种用于制备TPE薄膜的旋涂工艺，以及一种气动热压的热键合工艺。粘接前用Excimer灯进行紫外线处理，大大改善了粘接过程。优化后的粘接参数通过测量施加压力时的冲击载荷和基于轮廓仪的通道变形测量来表征。然后，利用微粒子图像测速技术( uPIV )对芯片布局的流动和长期稳定性进行了测量，最后将人内皮细胞接种在微通道中，以检测其生物相容性和流向细胞排列。所述装置与实时活细胞分析系统兼容。