玻璃主要特性:優越的光學透明性(便于光學檢測和觀察)、優異的耐腐蝕性(耐化學性,能夠耐受各種酸、堿和有機溶劑的侵蝕,適用于各種化學實驗和分析)、生物相容性(適用于生物分析和細胞培養等應用)、耐高溫性(適用于高溫反應和熱循環實驗),適合高壓或光學應用。
玻璃具有良好的熱傳導性質和穩定的電滲性質,因此在實際應用中,玻璃微流控芯片是分析、電泳平臺中常用的媒介。可以用于蛋白質、核算以及細胞內的生物組分和標記物的檢測。
玻璃微流控芯片通道內能夠完成樣品的前處理過程,通過在芯片內建造微結構、微通道實現,比如固相微萃取、分離、混純混合等過程。
玻璃微流控芯片具有卓越的光學透明性(能夠實現過程的實時分析)和卓越的高壓抗性(機械強度大)使其成為許多應用中的最佳選擇。玻璃具備明確的表面物理化學特性、生物相容性、化學惰性、親水性、透光性和電滲性良好、電絕緣性(能夠應用于需要電流的應用)、機械強度大、通道表面易于修飾、熒光背景低,并允許高效涂層等諸多優點而備受業界青睞。
*玻璃是一種可見光區域透明度高的材料,非常適合顯微鏡和其他光學分析程序。此外,也有低自發熒光的玻璃,以確保熒光技術的背景噪聲極低。
*從化學角度看,玻璃非常惰性。接觸有機溶劑時不會膨脹,且有效防止試劑擴散。表面是親水性的,因此水溶液容易濕潤。表面特性可以通過多種技術輕松調整,如血漿處理或嫁接手術,甚至融入功能性化學基團,從而使多種生物分子(包括DNA和蛋白質)能夠結合。
可加工玻璃材質 | |||
特點/應用場合 | B270玻璃 | BF33玻璃 | D263玻璃 |
光學性能 | 優異光學透明性 | 高透射率,低熒光,激光系統 | 通用光學玻璃,顯微鏡鏡片,生物芯片 |
機械強度 | 較高抗壓和抗彎強度 | 一般 | 一般 |
熱膨脹系數 | 適中 | 較低 | 適中 |
化學穩定性 | 良好,可耐受一些化學物質 | 良好,低熒光,高耐腐蝕性 | 良好,多用于生物領域 |
溫度穩定性 | 適中 | 好 | 適中 |
制備復雜度 | 適中 | 較難腐蝕 | 適中 |
主要應用場合 | 常規應用場合 | 需要低熒光背景,耐腐蝕性的場合 | 生物芯片 |
制備方法 | 優勢 | 劣勢 |
濕法腐蝕 | 1)適用于制備微流控通道,成本較低 | 1)刻蝕不均勻,容易挖角 |
干法腐蝕 | 1)實現各向異性和精確刻蝕 | 1)低刻蝕速率 |
激光制備 | 制備效率高 | 1)玻璃脆性,容易出現微裂紋 |
機械制備 | 制備效率高 | 1)難以獲得光滑加工表面 |
光結構化 | 1)無需光刻膠層 | 1)制備時間較長 |
壓模法 | 高效制備微結構 | 需要解決模具制備和參數優化的挑戰 |
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濕法腐蝕
微流控玻璃芯片流道深度20um以上加工效率高,深寬比2:1以上。
鈉鈣/蘇打玻璃濕法刻蝕:刻蝕深度5-500um,誤差2%;條件:寬度大于2倍的深度。
高硼硅玻璃濕法刻蝕:刻蝕深度5-150um,誤差2%;條件:寬度大于2倍的深度。
玻璃微流控芯片微細加工技術的基本過程包括涂膠、曝光、顯影、腐蝕、去膠等步驟,根據流道條件可以選擇濕法腐蝕和干法刻蝕,濕法腐蝕具有各向同性,干法刻蝕具有各向異性,目前,微流控玻璃芯片最長用的是玻璃的濕法腐蝕。

玻璃微通道機械加工(鈉鈣玻璃、高硼硅玻璃、石英等):
· 最大加工最大尺寸:400*350mm;
· 流道最小寬度600微米,深寬比≤3:1;
· 加工精度:正負0.03mm;
· 最小打孔直徑0.7 mm,打孔精度正負0.03mm;
· 粗糙度Ra3.2;
玻璃微通道激光加工:
可以加工的最小線寬是50um;
· 深寬比要求小于1:1;
· 可以加工的最大深度是1mm。
玻璃微流控芯片設計服務
可根據客戶需求提供玻璃芯片設計服務,滿足客戶對耐溫、耐壓、耐腐蝕、換熱、密封、尺寸、實驗需求等相關需求!
大幅面玻璃設計時需要考慮排氣槽來充分脫氣,封合時會避免產生氣泡。
玻璃微通道設計和定制加工時需要考慮非留到區域面積避免浪費,而且面積越大越容易在封合時出現氣泡。同時設計時盡量兩邊對稱能降低很多風險,也更美觀。
如果是石英玻璃材料做微通道,需要考慮坨料石英。非坨料石英激光會對通道有影響,會出現崩邊或燒蝕一系列現象。
玻璃微流控芯片清洗方法
硬質芯片如玻璃芯片的清洗,如果芯片通道的表面沒有做涂層處理,可以使用NaOH溶液(1 mol/L)進行清洗。如果芯片通道的表面做過圖層處理,就不可以使用高濃度的堿溶液或酸溶液清洗,原因是酸或堿溶液隨長時間的清洗會腐蝕掉通道表面的圖層。此時,可以使用低濃度的酸或堿溶液快速的沖洗芯片通道,然后使用去離子水沖洗殘留的酸或堿溶液,最后,使用氣體(空氣/氧氣/氮氣/氬氣等)把芯片通道內的液體吹干。
通常情況下,不同液體的清洗順序會在芯片通道的表面留下微弱的殘留痕跡,原因是不同的液體會發生化學反應或不同的液體有不同的密度和粘度,交叉沖洗會遺留某些液體的殘留痕跡。如果對這些殘留痕跡比較在意,可以先使用與實驗用的試劑沖洗芯片通道,然后使用去離子水或沖洗芯片通道,最后使用乙醇或異丙醇(IPA)溶液沖洗芯片通道。如果有IPA溶液,最好是最后使用IPA沖洗芯片通道,因為IPA揮發性較好,不會在芯片通道的表面留下液體痕跡。