玻璃主要特性:优越的光学透明性(便于光学检测和观察)、优异的耐腐蚀性(耐化学性,能够耐受各种酸、碱和有机溶剂的侵蚀,适用于各种化学实验和分析)、生物相容性(适用于生物分析和细胞培养等应用)、耐高温性(适用于高温反应和热循环实验),适合高压或光学应用。
玻璃具有良好的热传导性质和稳定的电渗性质,因此在实际应用中,玻璃微流控芯片是分析、电泳平台中常用的媒介。可以用于蛋白质、核算以及细胞内的生物组分和标记物的检测。
玻璃微流控芯片通道内能够完成样品的前处理过程,通过在芯片内建造微结构、微通道实现,比如固相微萃取、分离、混纯混合等过程。
玻璃微流控芯片具有卓越的光学透明性(能够实现过程的实时分析)和卓越的高压抗性(机械强度大)使其成为许多应用中的最佳选择。玻璃具备明确的表面物理化学特性、生物相容性、化学惰性、亲水性、透光性和电渗性良好、电绝缘性(能够应用于需要电流的应用)、机械强度大、通道表面易于修饰、荧光背景低,并允许高效涂层等诸多优点而备受业界青睐。
*玻璃是一种可见光区域透明度高的材料,非常适合显微镜和其他光学分析程序。此外,也有低自发荧光的玻璃,以确保荧光技术的背景噪声极低。
*从化学角度看,玻璃非常惰性。接触有机溶剂时不会膨胀,且有效防止试剂扩散。表面是亲水性的,因此水溶液容易湿润。表面特性可以通过多种技术轻松调整,如血浆处理或嫁接手术,甚至融入功能性化学基团,从而使多种生物分子(包括DNA和蛋白质)能够结合。
可加工玻璃材质 | |||
特点/应用场合 | B270玻璃 | BF33玻璃 | D263玻璃 |
光学性能 | 优异光学透明性 | 高透射率,低荧光,激光系统 | 通用光学玻璃,显微镜镜片,生物芯片 |
机械强度 | 较高抗压和抗弯强度 | 一般 | 一般 |
热膨胀系数 | 适中 | 较低 | 适中 |
化学稳定性 | 良好,可耐受一些化学物质 | 良好,低荧光,高耐腐蚀性 | 良好,多用于生物领域 |
温度稳定性 | 适中 | 好 | 适中 |
制备复杂度 | 适中 | 较难腐蚀 | 适中 |
主要应用场合 | 常规应用场合 | 需要低荧光背景,耐腐蚀性的场合 | 生物芯片 |
制备方法 | 优势 | 劣势 |
湿法腐蚀 | 1)适用于制备微流控通道,成本较低 | 1)刻蚀不均匀,容易挖角 |
干法腐蚀 | 1)实现各向异性和精确刻蚀 | 1)低刻蚀速率 |
激光制备 | 制备效率高 | 1)玻璃脆性,容易出现微裂纹 |
机械制备 | 制备效率高 | 1)难以获得光滑加工表面 |
光结构化 | 1)无需光刻胶层 | 1)制备时间较长 |
压模法 | 高效制备微结构 | 需要解决模具制备和参数优化的挑战 |
| ||
湿法腐蚀
微流控玻璃芯片流道深度20um以上加工效率高,深宽比2:1以上。
钠钙/苏打玻璃湿法刻蚀:刻蚀深度5-500um,误差2%;条件:宽度大于2倍的深度。
高硼硅玻璃湿法刻蚀:刻蚀深度5-150um,误差2%;条件:宽度大于2倍的深度。
玻璃微流控芯片微细加工技术的基本过程包括涂胶、曝光、显影、腐蚀、去胶等步骤,根据流道条件可以选择湿法腐蚀和干法刻蚀,湿法腐蚀具有各向同性,干法刻蚀具有各向异性,目前,微流控玻璃芯片最长用的是玻璃的湿法腐蚀。

玻璃微通道机械加工(钠钙玻璃、高硼硅玻璃、石英等):
· 最大加工最大尺寸:400*350mm;
· 流道最小宽度600微米,深宽比≤3:1;
· 加工精度:正负0.03mm;
· 最小打孔直径0.7 mm,打孔精度正负0.03mm;
· 粗糙度Ra3.2;
玻璃微通道激光加工:
可以加工的最小线宽是50um;
· 深宽比要求小于1:1;
· 可以加工的最大深度是1mm。
玻璃微流控芯片设计服务
可根据客户需求提供玻璃芯片设计服务,满足客户对耐温、耐压、耐腐蚀、换热、密封、尺寸、实验需求等相关需求!
大幅面玻璃设计时需要考虑排气槽来充分脱气,封合时会避免产生气泡。
玻璃微通道设计和定制加工时需要考虑非留到区域面积避免浪费,而且面积越大越容易在封合时出现气泡。同时设计时尽量两边对称能降低很多风险,也更美观。
如果是石英玻璃材料做微通道,需要考虑坨料石英。非坨料石英激光会对通道有影响,会出现崩边或烧蚀一系列现象。
玻璃微流控芯片清洗方法
硬质芯片如玻璃芯片的清洗,如果芯片通道的表面没有做涂层处理,可以使用NaOH溶液(1 mol/L)进行清洗。如果芯片通道的表面做过图层处理,就不可以使用高浓度的碱溶液或酸溶液清洗,原因是酸或碱溶液随长时间的清洗会腐蚀掉通道表面的图层。此时,可以使用低浓度的酸或碱溶液快速的冲洗芯片通道,然后使用去离子水冲洗残留的酸或碱溶液,最后,使用气体(空气/氧气/氮气/氩气等)把芯片通道内的液体吹干。
通常情况下,不同液体的清洗顺序会在芯片通道的表面留下微弱的残留痕迹,原因是不同的液体会发生化学反应或不同的液体有不同的密度和粘度,交叉冲洗会遗留某些液体的残留痕迹。如果对这些残留痕迹比较在意,可以先使用与实验用的试剂冲洗芯片通道,然后使用去离子水或冲洗芯片通道,最后使用乙醇或异丙醇(IPA)溶液冲洗芯片通道。如果有IPA溶液,最好是最后使用IPA冲洗芯片通道,因为IPA挥发性较好,不会在芯片通道的表面留下液体痕迹。