1 熱塑性材料

1.1 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)

PMMA芯片材質PMMA是一種廉價的易于制造的聚合物，它是普通塑料材料中最不疏水的聚合物，并且易于改性。由于其低價格，剛性機械性能，優異的光學透明性和與電泳的兼容性，它對于一次性微流控塑料芯片特別有用。它也是制備可重復使用的微流控塑料芯片的理想材料。

優點：價格低廉，普通塑料材料中疏水性最小的聚合物，剛性機械性能，優異的光學透明性，與電泳的兼容性，易于制造和改性，可重復使用。

缺點：需要昂貴的設備來實現這種聚合物的復雜芯片（注塑，熱壓印）。

常見應用：生態微芯片（可重復使用），混合分析芯片，DNA測序儀，電泳芯片。

成型方法：二氧化碳-激光微加工，注塑，熱壓印，壓縮成型和擠壓成型。

粘接方法：熱壓粘接（常見），微波粘接，熱熔粘接和膠粘接，通過等離子體處理提高粘接強度，使用特定的溶劑條件和犧牲材料（如：石蠟）可以防止通道塌陷。

玻璃化轉變溫度：85-165℃（不同等級）。

1.2 環烯烴共聚物（COC）

COC芯片材料，環烯烴共聚物（COC）是使用茂金屬催化劑由乙烯和降冰的片烯組成的無定形熱塑性共聚物。這種較新的材料具有廣泛的應用，包括包裝膜，鏡片，藥水瓶，顯示器和醫療設備。存在幾種基于不同類型的環狀單體和聚合方法的商業化的環烯烴共聚物。使用單一類型單體的材料稱之為環烯烴聚合物（COP）。

COC芯片具有良好的耐水解性，耐酸性試劑，堿性試劑以及大多數有機極性溶劑，如丙酮，甲醇和異丙醇。COC芯片材料對波長超過250nm的光具有高透明度并且具有低自發熒光。COC芯片對紫外光的透明度使其成為用于使用集成電路進行生物檢測的芯片實驗室系統的有效材料。由于COC芯片表面的疏水性，使得用其制造的芯片暴露于生物組織或液體時易于發生自發的非特異性蛋白質吸附和細胞粘附，這使得其不能成為用于涉及藥物的研究的選擇。為了減輕諸如蛋白質的分析物的吸附并減少細胞的粘附，有必要對COC表面進行化學修飾。

溶劑粘合也已成為密封COC芯片的重要方法。由于COC與高效液相色譜（HPLC）中使用的典型溶劑（如乙腈）兼容，因此基于COC的微流控系統對于芯片-HPLC應用具有吸引力。

優點：良好的耐水解性，耐酸堿性和大多數有機極性溶劑，對波長250nm以上的光具有高透明度，低自發熒光，低雙折射，高阿貝數和高耐熱性，低吸水性，高尺寸穩定性；

缺點：注塑成型，疏水表面處理以減輕分析物的吸附并降低細胞的粘附都需要昂貴的設備；

常見應用：包裝薄膜，鏡片，藥水瓶，顯示器，醫療器械；

潛在應用：設計用于使用集成電路進行生物檢測的芯片實驗室系統；

成型方法：單螺桿和雙螺桿擠出，注塑，注射吹塑和拉伸吹塑（ISBM），壓縮成型，擠出涂布，雙軸取向，熱成型等等；

粘合方法：溶劑粘合（芯片-HPLC應用），粘合劑和熱熔粘合，通過等離子體處理提高粘合強度；

玻璃化轉變溫度：70-177℃（取決于聚合物含量）。

1.3 聚碳酸酯（PC）

PC芯片材料聚碳酸酯（PC）是生物醫學研究和生物分析一系列微流控應用的耐用材料，包括DNA熱循環應用，如聚合酶鏈式反應（PCR），因為它具有可見光透明度和玻璃化轉變溫度（145℃）。PC微結構還能夠進行樣品裂解，病原體檢測，擴增子標記，核酸分離和酶促擴增。該聚合物還允許制造多層器件，這使得PC成為基于光刻和PDMS模塑的方案的有效替代。

但PC芯片的制造意味著熱壓印技術，后續的熱鍵合也需要后續的退火。這種粘合方法不是高質量的粘合，并且必須在高溫下對該聚合物進行，這可能會損壞通道的幾何形狀。

優點：耐用的材料，可見光區域的透明，非常高的玻璃化轉變溫度（~145攝氏度），低成本，高抗沖擊性，低吸濕性，良好的加工性能；

缺點：對某些有機溶劑的耐受性差，吸收紫外光，粘接質量和強度（熱粘合）有限，由于粘合溫度而改變通道的幾何形狀；

常見應用：DNA熱循環，多層裝置的制造，酶促擴增，核酸分離，擴增子標記，病原體檢測，微流量注射安培法測定葡萄糖；

成型方法：注塑或者熱壓印，隨后使用熱粘合；

粘接方法：熱粘合，通過等離子體處理提高粘接強度；

玻璃化轉變溫度：145-155℃。

 1.4 聚苯乙烯（PS）

聚苯乙烯（PS）是光學透明的，惰性的，生物相容的，剛性的，便宜的并且易于商業化的熱塑性材料，這使其成為細胞培養中常用的材料。其表面易于進行處理（可采用各種物理和化學方法，包括輻照，電暈放電或氣體等離子體），使其疏水表面更具親水性。然而，需使用昂貴的設備來加工制造這種聚合物的復雜芯片（注塑，熱壓）是在芯片原型研發中的主要缺點，因為PS更適合于大規模制造工藝。

PS的多層粘合可以在短時間（幾分鐘）內完成，因為它可以快速成型和粘合。

優點：光學透明，生物相容，惰性，其表面易于處理，適應大規模制造工藝，商業可用性高，價格便宜，可快速粘接；

缺點：用這種聚合物制作復雜芯片所需的昂貴設備，在熱粘合步驟中遇到的困難：當寬度與高度比太高時，更多通道坍塌；

常見應用：細胞培養研究；

潛在應用：在微流控芯片（器官芯片）上進行細胞培養，使用等離子體處理或掩蔽層，或在細胞接種前用細胞外基質蛋白預先涂覆微通道，以使細胞粘附和生長，同時還防止氣泡形成）；

成型方法：注塑成型，熱壓印；

粘接方法：熱粘合，通過等離子體處理提高粘接強度；

玻璃化轉變溫度：92-107℃。

2 加工方式

主要的加工方式有機加工、熱壓印、注塑。

機加工主要是用于樣品的少量打樣驗證；

熱壓印適合小流道尺寸的芯片加工，但是流道深度不易過深；

注塑，模具相比昂貴，適合產品定型后的批量生產。

3 鍵合方式

微流控塑料芯片鍵合方式主要有熱壓鍵合、超聲鍵合、激光鍵合。

頂旭微控

頂旭微控提供微流控塑料芯片定制加工，可加工的材料有COC芯片，亞克力芯片（PMMA芯片），PC芯片以及其他類聚合物塑料芯片，采用CNC直接雕刻的方式，最小尺寸0.1mm，精度±20um。頂旭微控，專業廠商，實體工廠，歡迎咨詢。