基于UV化學(xué)反應(yīng)的表層處理技術(shù)具有光源簡(jiǎn)便易得、操作簡(jiǎn)便、無(wú)污染、容易實(shí)現(xiàn)高精度圖案化處理等優(yōu)點(diǎn)，受到微流控芯片研究者的關(guān)注。當(dāng)前，UV表層處理技術(shù)多用于微流控芯片表面化學(xué)修飾以改善其分析性能。

聚二甲基硅氧烷(PDMS)為當(dāng)前使用最普遍的芯片材料之一，它具備良好的彈性、透氣性、生物兼容性，便于通過(guò)模具澆注成型，容易自我封合等優(yōu)勢(shì)。但PDMS特別疏水，未經(jīng)處理的PDMS表面水的接觸角為110°以上。

因?yàn)楦叨仁杷?，所以很難向PDMS微通道內(nèi)引入水溶液，一方面很難通過(guò)自身的毛細(xì)管作用力引入，另一方面，如果利用負(fù)壓引入則易產(chǎn)生氣泡，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。因此需要對(duì)PDMS進(jìn)行改性，下面介紹與UV有關(guān)的表面改性方法。

親疏水改性

HE等于2002年報(bào)道了PDMS表面通過(guò)UV照處理后親水性明顯增加的現(xiàn)象。他們指出未經(jīng)UV處理的PDMS通道內(nèi)難以填充水溶液，需施加負(fù)壓且利用反復(fù)擠壓排除殘余的空氣，而經(jīng)UV處理后的芯片則可看到微流道的毛細(xì)管吸液現(xiàn)象。

通過(guò)比較pH在3～11范圍內(nèi)的電滲流表明，經(jīng)過(guò)紫外光處理后，電滲流方向未變，可電滲流淌度皆有顯著的增加，增加幅度在5%～25%之間。經(jīng)過(guò)UV處理的PDMS在空氣中放置2～33d，隨放置時(shí)間的延長(zhǎng)，其可支撐的電滲流呈逐漸降低的趨勢(shì)，但總體依然比未處理的大，且穩(wěn)定性較好。

通過(guò)紅外表征，作者指出，經(jīng)過(guò)UV光照后PDMS表面的部分-OSi(CH3)2O-基團(tuán)轉(zhuǎn)化為-O4Si(OH)4-n-基團(tuán)，從而使表面親水性增強(qiáng)。

UV很早就用于玻璃、硅等材料的清洗。經(jīng)過(guò)UV直接輻照后，表面有機(jī)物被降解，表面親水性增加，但是材料基底并沒(méi)有發(fā)生化學(xué)變化。

ZHAO等報(bào)道了一種先硅烷化再選擇性UV降解的方法。他們利用自己制備的含2-硝基芐酯的光敏硅烷化試劑對(duì)玻璃芯片的通道內(nèi)壁進(jìn)行硅烷化處理使之疏水，之后在掩膜保護(hù)下置于365nm的紫外燈下進(jìn)行光降解；

在掩膜保護(hù)區(qū)域，硅烷化試劑保持原狀，通道依然疏水;光照區(qū)域，含有2-硝基芐基的長(zhǎng)鏈發(fā)生斷裂(見(jiàn)圖)，形成羧酸羧基暴露在玻璃通道表面，從而使受光照的通道區(qū)域親水。通過(guò)這種先硅烷化疏水再局部光降解親水的方法，可在通道內(nèi)簡(jiǎn)便迅速地實(shí)現(xiàn)各種形狀的親疏水圖案化。

TAKEI等采用TiO2納米粒子催化光降解作用在玻璃通道內(nèi)實(shí)現(xiàn)了不同親疏水程度的圖案化。

具體的操作過(guò)程見(jiàn)圖，首先將TiO2納米粒子修飾到通道內(nèi)，再采用自組裝的方法將十八烷基三氯硅烷(OTS)組裝到TiO2納米粒子表面，形成一層單分子層；

從而使通道內(nèi)成為超疏水(納米粒子與疏水化試劑的共同作用)，再在有掩膜存在的條件下進(jìn)行UV降解，光照區(qū)域的OTS會(huì)在TiO2的催化作用下降解，使此段通道變?yōu)橛H水。

ARAYANARAKOOL等報(bào)道了一種通過(guò)UV輻照直接使玻璃通道的局部區(qū)域疏水化的方法。結(jié)果顯示：

玻璃通道經(jīng)清洗脫水處理后，先用等離子體處理，之后再在通道內(nèi)注入硅油，在不銹鋼掩膜保護(hù)下，置于大功率254nm紫外燈下輻照。UV輻照區(qū)域的通道變?yōu)槭杷?，接觸角由31.0°±3.9°增加到100.9°±2.8°，而掩膜保護(hù)區(qū)域仍保持玻璃的原有性質(zhì)。

光改性

GRAUBNER等探討了172 nm UV對(duì)PDMS的光改性作用。通過(guò)測(cè)量不同光照時(shí)間后水和二碘甲烷在PDMS表面的接觸角，并利用OWRK法(Owens-Wendt-Rabel-Kaelble Method)計(jì)算PDMS的表面自由能，得出PDMS的自由能與光照時(shí)間成S型曲線遞增至逐漸飽和關(guān)系。

YE等對(duì)UV(λ=315～400nm)和 UV/O3(λ=185/254nm)兩種光源對(duì)PDMS的改性作用進(jìn)行了比較。經(jīng)過(guò)UV和UV/O3改性后，PDMS表面的-CH3和-CH2含量均減少，而產(chǎn)生了新基團(tuán)Si-OH。

UV照射主要是使鏈斷裂并產(chǎn)生自由基，氧化作用較少，表面處理效果不好，表面會(huì)保留很多-CH3和-CH2基團(tuán)，同時(shí)沒(méi)有氧氣作用是PDMS表面產(chǎn)生的-·CH2自由基相互交聯(lián)反而會(huì)增加表面疏水性。而UV/O3處理則因?yàn)檎丈溥^(guò)程中會(huì)生成活性氧，氧化效果比單純UV處理好，表面會(huì)形成大量的羥基、羰基。

從目前的發(fā)展水平來(lái)看，微流控芯片已突破其發(fā)展初期在加工技術(shù)及基本流控技術(shù)上的主要難關(guān)，正在進(jìn)入一個(gè)開(kāi)展更加深入的基礎(chǔ)研究、廣泛擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域及深度產(chǎn)業(yè)化的轉(zhuǎn)折時(shí)期。

簡(jiǎn)言之，UV化學(xué)表面處理技術(shù)具有操作方便、設(shè)備簡(jiǎn)單、環(huán)境污染少，尤其是具有可以實(shí)現(xiàn)高精度的圖案化表面處理的優(yōu)勢(shì)，因此已經(jīng)得到了微流控芯片研究者的廣泛關(guān)注，并且在微流控芯片的加工制備中得到了一定的應(yīng)用。

然而，UV固化在微流控芯片技術(shù)中的應(yīng)用也存在一些難點(diǎn)：

(1)UV直接處理法表面性質(zhì)單一，且不易在空氣中保存;

(2)用UV活化后的PDMS表面與載玻片等鍵合時(shí)達(dá)不到永久性封接;

(3)一次UV處理后的微流控芯片通道的使用重復(fù)性有待提高。

基于以上難點(diǎn)，在微流控芯片技術(shù)中建立性質(zhì)穩(wěn)定且高使用率的UV處理法迫在眉睫。隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微流控芯片的制備材料會(huì)日趨漸增，UV固化工藝也將越來(lái)越成熟。

相信通過(guò)不斷的努力，UV固化在微流控芯片技術(shù)中的應(yīng)用會(huì)更加廣泛，微流控芯片技術(shù)將會(huì)不斷發(fā)展并完善。未來(lái)，關(guān)于這方面的研究也將會(huì)越來(lái)越受到全世界的廣泛關(guān)注。

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