明胶作为中间薄层钝化层在PDMS软光刻技术中的应用——芯片和尖端

明胶作为中间薄层钝化层在PDMS软光刻技术中的应用

05月2016日

通过凯瑟琳·麦肯纳.

加布里埃尔·皮蒂戈洛^1,3，拉斐尔·韦奇奥内^1,3Paolo A.内蒂^1,2,3

^一先进生物材料医疗中心，意大利理工学院Largo Barsanti e Mattucci，53，80125，Naples意大利。

^二奇米卡银格尼亚二部，Dei Materiali e della Produzione Industriale D.I.C.MA.P.I.公司那不勒斯第二费德里科大学Naples 80125，意大利。

^三里切卡中心跨学科生物材料研究所（Crib）那不勒斯费德里科二大学，P.le Tecchio 80，Naples80125，意大利

加布里埃尔.pitingolo@iit.it

为什么这个有用？

微流体通道，以及一般的微观结构，由各种技术制成，包括光刻和湿蚀刻，反应离子蚀刻，基于图章的技术，如软光刻，热压花和注塑成型，以及传统加工等烧蚀技术，激光烧蚀，最后直接3D打印。^一在这些技术中，PDMS软光刻常用于复制聚合物的微观结构。尤其是微通道。^2，三

相反地，从PDMS模具中铸造一个PDMS复制品具有挑战性，因为两个PDMS层明显地相互粘附，并且脱模是，如果，只有在小心地手动切割和剥皮后才可能。一个不那么精细但更精细的方法是通过硅烷化钝化第一个PDMS拷贝以减少粘附。尤其，为了防止PDMS复制品粘附在主机上，在传统工艺中，用氧等离子体处理母版以激活表面，并将其浸入硅烷溶液中约2分钟（即94%v/v异丙醇（Sigma Aldrich）的混合物，1%v/v乙酸（Sigma Aldrich）1%v/v荧光链接S10（Solvay）以及4%v/v去离子水），然后置于80°C的烘箱中1 h，从而允许主表面与氟化聚合物完全反应。这一漫长而昂贵的过程使用有毒的材料，如果没有彻底从主人。最近Gitlin等人提出了一种利用羟丙基甲基纤维素钝化PDMS模具的替代方法。^四.威尔逊和他的同事提出了一个“孵化”程序，使用1%的明胶溶液钝化PDMS模具。^五，但该方法缺乏对明胶层厚度的控制能力。我们的尖端显示了一种通过旋转涂层技术制备薄明胶层的精确方法，这有助于保持PDMS模具上微观结构的几何结构。此外，使用旋转涂布机可以更容易地控制明胶的厚度。

在这里，我们提出使用自旋涂层技术或其他薄层沉积技术形成的薄水凝胶层作为钝化材料，与其他钝化材料相比，该材料易于使用且毒性较小。此外，这一过程产生水凝胶涂层微观结构，因为明胶保留在复制结构上，除非通过剥离去除。

工艺总方案

我需要什么？

聚甲基异氰酸酯（PMMA）片材
聚（二甲基硅氧烷）PDMS预聚物
猪明胶A型
微加工机或类似设备
旋转涂布机
氧气等离子机（可选）
镊子（可选）

我该怎么办？

1。使用微加工机（Minitech CNC Mini-Mill）（图1A～1B）。为了设计显微结构的草图，我们用draftsight（CAD软件）创建了一个布局。在微加工过程中，主轴转速，进料速度和每道插入速度设定为12000转/分，15毫米/秒，20，分别。

2。微加工后，PMMA主机已准备好使用。将液体PDMS预聚物（10:1）倒入母版，制成PDMS阳性复制品，在80°C下固化2 h（图2a-2b）。PDMS前体之前暴露在真空中，以消除气泡至少30分钟。

三。将PDMS阳性复制品置于旋转涂层阶段，沉积一小滴（约1毫升）10%w/v明胶，先前在基板中心用氮气脱气10分钟，然后高速旋转（2000转/分，持续20秒）（图3A）。然后在4°C下将系统放入冰箱20分钟，最终确定胶凝过程。在风帽抽吸下，在室温下使水凝胶层脱水5小时。（图）3b）或者，通过喷雾沉积法制备明胶涂层。