1.本发明涉及一种弹性剂的制备方法，特别是一种弹性剂的制备方法及其在微流控芯片中的应用。
背景技术：2.细胞群体中单个细胞的异质性在疾病的发展和进展中起着重要作用，但目前大多数传统的基因分析方法掩盖了单个细胞的差异。单细胞测序可以展示单个细胞的内在异质性，并揭示复杂和稀有的细胞群。近年来，针对单细胞研究出现了不同的微流控技术，成为领域前沿。
3.与传统技术相比，微流控技术在分析样品方面具有多项优势：首先，微流控芯片的结构和功能设计灵活，可以满足单细胞分析的需求。其次，典型的微流体通道具有几十到几百微米的尺寸，可以处理从皮升到纳升的溶液体积，从而减少样品损失和高灵敏度，并使高通量单细胞分析成为可能。此外，多功能单元和微流控芯片的集成可以实现自动化，防止人为操作产生的测量误差。
4.pdms是目前最常见的芯片加工材料，是一种低温热聚合固化高分子材料，成型后具有很强的塑形，对溶剂有一定的耐受性，用来制作芯片具有价格低廉、光学透明性好、生物兼容性好、具有透气性、操作方便，效率高等优点。从而可以基于这些特性开发出一系列的微流控芯片的检测样品的手段，并且pdms芯片的键合方式多样、操作简便，可以利用物理作用实现简单的可逆键合，重复使用芯片，也可以利用化学修饰等方法实现不可逆键合。然而，pdms表面具有高度疏水性，导致未处理的pdms表面水接触角大于100度，缓冲液难以注入，在清洗芯片时，容易出现气泡，导致实验无法进行，对通道内液体有少量吸收，生物分子在pdms芯片微通道表面易发生非特异性吸附；再次，pdms也有通道表面不稳定、易变形坍塌，等缺点，因此需要对其进行表面改性和修饰才能进行应用。
5.一般可采用高分子材料的改性方法，按改性范围分为：表面修饰法、整体修饰法，其中表面修饰法使用最为广泛，细分为物理修饰法和化学修饰法两大类。
6.化学修饰法可分为：湿法修饰和通过共价键结合的表面接枝法。所谓湿法修饰即直接使待修饰溶液接触pdms表面，使拟修饰到pdms表面的组份通过物理吸附或静电等作用力被吸附于pdms表面。常见的湿法修饰有层层自组装、溶胶凝胶包被、动态表面活性剂修饰及蛋白吸附等。这类修饰方法的共同特点是:修饰方法总体较为简单。但是由于pdms表面与修饰层之间并非依靠共价化学键连接,所以修饰层的稳定性欠佳，容易随使用时间的增加而流失。通过共价键结合的表面改性是通过化学反应使修饰层以共价键键合于pdms表面。如果修饰层也是一类高聚物，这样的表面修饰也称为表面接枝。这类修饰方法的最大优势是修饰层稳定，改性后的表面性质保持时间长，是pdms芯片化学修饰比较常用的方法。
7.已有研究利用聚多巴胺(pda)来修饰pdms表面，在碱性条件下使多巴胺在pdms微流控芯片通道内部表面自聚合成聚多巴胺，形成一层pda涂层，进行pdms微流控芯片表面改性。但是这种方法存在一定问题，如在微通道内部聚合操作难、涂层厚薄不均匀、改性后的
微流控芯片性能不稳定、制备步骤繁琐等。
8.此外，共价有机框架材料(cofs)是由轻质元素通过共价键连接而成的具有结晶性的高分子化合物，cofs具有亲水性、高结晶性、高稳定性、低质量密度、良好的拓扑结构、结构多样性以及优异的共轭结构等优异性能。因此，cofs成为高质量表面修饰的重要候选者和热点研究对象。可用于固体基质表面沉积或后合成cofs粒子在物质表面形成膜进行物质表面改性，增强表面亲水性能、长期稳定性，可用于固定生物分子和抑制蛋白质的非特异性吸附。但现有的pdms微流控芯片通道表面改性的方式不易形成稳定的修饰层，导致cofs还未曾应用到pdms微流控芯片的表面修饰中。
9.因此，发明一种弹性剂的制备方法及其在微流控芯片中的应用。
技术实现要素：10.本发明提供了弹性剂的制备方法及其在微流控芯片中的应用，解决pdms在微流控芯片领域的应用的问题。
11.本发明采用如下技术方案：一种弹性剂的制备方法，包括以下步骤：
12.(1)对氨基改性的pdms基底进行pda的修饰：对氨基改性的pdms基底进行pda的修饰：将无水乙醇和浓氨水溶于去离子水中，磁力搅拌使其充分溶解，得到溶液b，取盐酸多巴胺(da)溶于去离子水中，迅速注入溶液b，保持磁力搅拌24小时，获得pda混悬液；将pda(聚多巴胺)混悬液倒入步骤1中得到的氨基改性的pdms基底中，倒入体积为1-2ml，混合均匀，然后在25℃下反应24h；由于pdms的表面能较低，通过席夫碱反应或迈克尔加成反应，pda可以均匀地包覆在氨基改性的pdms表面；用去离子水将pdms上未包覆的da(多巴胺)洗净数次，pda(聚多巴胺)修饰过的pdms基底；
13.(2)制备pdms-pda-cofs弹性剂：将对苯二胺(pa)溶解在50ml去离子水中得到溶液a；将1,3,5-三甲酰间苯三酚(tp)溶解在50ml乙醇中得到溶液b；利用一锅法，将溶液a倒入pda(聚多巴胺)修饰过的pdms基底中进行席夫碱缩合反应2小时，再加入溶液b进行席夫碱缩合反应促使cofs经“分子焊接”包覆在pda(聚多巴胺)修饰过的pdms基底表面，置于37摄氏度环境中，作用3h，得到pdms-pda-cofs弹性剂。从宏观的金属焊接引发灵感，分子焊接是指在为微观层面、分子与分子之间，利用两种材料的耦合化学环境，通过界面反应制备具有精确的、无缺陷的材料的一体化过程。
14.进一步地，步骤(1)中所述紫外光为波长为365nm，有效距离为10cm。
15.进一步地，步骤(1)中所述β-巯基乙胺、安息香二甲醚和含有烯基的pdms底物质量用量之比为1：0.05：6。
16.进一步地，步骤(2)中所述无水乙醇与浓氨水体积之比为1：1。
17.进一步地，步骤(2)pda(聚多巴胺)混悬液与氨基改性的pdms基底质量用量之比为1：6。
18.进一步地，所述的cofs由单体1,3,5-三甲酰间苯三酚与单体3,3'-二硝基联苯胺以质量比1:2经席夫碱缩合反应形成。
19.上述弹性剂在微流控芯片中的应用，包括以下步骤：
20.(1)制备有微通道的pdms-pda-cofs：将pdms-pda-cofs弹性剂与固化剂以质量比为10:1混合配置成混合溶液，倒入硅片阳模中，倒入体积为0.5-1ml，置于烘箱中，90摄氏度
烘烤2h后，拿出在室温下冷却，使pdms-pda-cofs固化；剥离后，得到有微通道的pdms-pda-cofs；
21.(2)制备pdms-pda-cofs微流控芯片：将pdms-pda-cofs弹性剂与固化剂以质量比为10:1混合配置成混合溶液，倒入平整的硅片模具中，倒入体积为0.5-1ml，置于烘箱中，90摄氏度烘烤2h后拿出，在室温下冷却，使pdms-pda-cofs固化，制得平整的pdms-pda-cofs，将其与有微通道的pdms-pda-cofs上下贴合，置于烘箱中，在90摄氏度烘烤1h，冷却后取出，制得pdms-pda-cofs微流控芯片。
22.进一步地，步骤(2)中所述固化剂为dbp(邻苯二甲酸二丁酯)。
23.进一步地，步骤(2)中所述冷却时间为1.5～2.5h。
24.与现有技术相比，本发明用于单细胞测序的pdms-pda-cofs微流控芯片的制备方法的有益效果在于：
25.(1)利用pda模板导向法制备pdms-pda-cofs弹性剂，pda能够引导pdms和cofs的组装，进行cofs的包覆；以pda进行pdms基底材料改性，da可在溶剂环境下在pdms颗粒表面自聚合形成一层粘附性超强的pda薄膜。除此之外，pda在聚合过程中产生的活性自由基(ros)有利于亲核反应，此外，pda的酚羟基邻位可以与羟基或巯基反应，氨基可捕获螯合金属离子成为核生长位点，为后续pdms表面的改性提供了强粘合力和二次反应能力，可作为二级平台，促使cofs配体通过一锅法以分子焊接形式在颗粒表面生长，来消除包覆cofs时容易产生的缺陷，避免cofs自行成核，实现pdms表面cofs的均匀稳定包覆。
26.(2)采用一体法浇注表面改性后的pdms制备微流控芯片，制备方法简便。
27.(3)通过紫外光照射诱导巯基和烯烃的“点击化学”法与半胱胺反应，得到含有氨基的pdms表面，在室温碱性条件下，通过席夫碱反应/迈克尔加成反应可成功将pda接枝到氨基改性的pdms基底上，以保证pda的均匀包覆。(4)包覆状的微观结构保证了性能的稳定性，包覆状的微球结构存在形成了均质有序的pdms-pda-cofs弹性剂，可避免因宏观表面处理导致涂层不均匀带来的结构不稳定性。
附图说明
28.图1是本发明一种用于单细胞测序的pdms-pda-cofs微流控芯片的制备方法的pdms-pda-cofs材料的微观结构示意图；
29.图2是是本发明一种用于单细胞测序的pdms-pda-cofs微流控芯片的制备方法的微流控芯片的芯片通道示意图。
具体实施方式
30.为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
31.下面结合附图详细说明具体实施步骤如下：
32.实施例一
33.一种弹性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
34.(1)对氨基改性的pdms基底进行pda的修饰：对氨基改性的pdms基底进行pda的修饰：将无水乙醇和浓氨水溶于去离子水中，磁力搅拌使其充分溶解，得到溶液b，取盐酸多巴
胺(da)溶于去离子水中，迅速注入溶液b，保持磁力搅拌24小时，获得pda混悬液；将pda(聚多巴胺)混悬液倒入步骤1中得到的氨基改性的pdms基底中，倒入体积为1ml，混合均匀，然后在25℃下反应24h；由于pdms的表面能较低，通过席夫碱反应或迈克尔加成反应，pda可以均匀地包覆在氨基改性的pdms表面；用去离子水将pdms上未包覆的da(多巴胺)洗净数次，pda(聚多巴胺)修饰过的pdms基底；
35.(2)制备pdms-pda-cofs弹性剂：将对苯二胺(pa)溶解在50ml去离子水中得到溶液a；将1,3,5-三甲酰间苯三酚(tp)溶解在50ml乙醇中得到溶液b；利用一锅法，将溶液a倒入pda(聚多巴胺)修饰过的pdms基底中进行席夫碱缩合反应2小时，再加入溶液b进行席夫碱缩合反应促使cofs经“分子焊接”包覆在pda(聚多巴胺)修饰过的pdms基底表面，置于37摄氏度环境中，作用3h，得到pdms-pda-cofs弹性剂。
36.本实施例中，步骤(1)中紫外光为波长为365nm，有效距离为10cm。
37.本实施例中，步骤(1)中β-巯基乙胺、安息香二甲醚和含有烯基的pdms底物质量用量之比为1：0.05：6。
38.本实施例中，步骤(2)中无水乙醇与浓氨水体积之比为1：1。
39.本实施例中，步骤(2)pda(聚多巴胺)混悬液与氨基改性的pdms基底质量用量之比为1：6。
40.本实施例中，cofs由单体1,3,5-三甲酰间苯三酚与单体3,3'-二硝基联苯胺以质量比1:2经席夫碱缩合反应形成。
41.上述弹性剂在微流控芯片中的应用，包括以下步骤：
42.(1)制备有微通道的pdms-pda-cofs：将pdms-pda-cofs弹性剂与固化剂以质量比为10:1混合配置成混合溶液，倒入硅片阳模中，倒入体积为0.5ml，置于烘箱中，90摄氏度烘烤2h后，拿出在室温下冷却，使pdms-pda-cofs固化；剥离后，得到有微通道的pdms-pda-cofs；
43.(2)制备pdms-pda-cofs微流控芯片：将pdms-pda-cofs弹性剂与固化剂以质量比为10:1混合配置成混合溶液，倒入平整的硅片模具中，倒入体积为0.5ml，置于烘箱中，90摄氏度烘烤2h后拿出，在室温下冷却，使pdms-pda-cofs固化，制得平整的pdms-pda-cofs，将其与有微通道的pdms-pda-cofs上下贴合，置于烘箱中，在90摄氏度烘烤1h，冷却后取出，制得pdms-pda-cofs微流控芯片。
44.本实施例中，步骤(2)中固化剂为dbp(邻苯二甲酸二丁酯)。
45.本实施例中，步骤(2)中冷却时间为1.5h。
46.采用接触角测量仪对所制备的pdms-pda-cofs表面水、油接触角进行表征，以分析pdms-pda-cofs的浸润性。具体过程为：将一滴5微升的去离子水滴在pdms-pda-cofs表面上，立即采用水接触角测量仪拍照并计算出其水接触角值，每一种材料均测试5个不同的点，首先测得未经修饰的pdms微流控芯片接触角为107.2
°
，修饰后的pdms-pda-cofs材料接触角如表1所示，计算平均值为材料的接触角，其水接触角为43.6
°
，表明其水接触角有大幅度下降，具有亲水性。
47.表1接触角测试
[0048][0049]
实施例二
[0050]
一种弹性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0051]
(1)对氨基改性的pdms基底进行pda的修饰：对氨基改性的pdms基底进行pda的修饰：将无水乙醇和浓氨水溶于去离子水中，磁力搅拌使其充分溶解，得到溶液b，取盐酸多巴胺(da)溶于去离子水中，迅速注入溶液b，保持磁力搅拌24小时，获得pda混悬液；将pda(聚多巴胺)混悬液倒入步骤1中得到的氨基改性的pdms基底中，倒入体积为2ml，混合均匀，然后在25℃下反应24h；由于pdms的表面能较低，通过席夫碱反应或迈克尔加成反应，pda可以均匀地包覆在氨基改性的pdms表面；用去离子水将pdms上未包覆的da(多巴胺)洗净数次，pda(聚多巴胺)修饰过的pdms基底；
[0052]
(2)制备pdms-pda-cofs弹性剂：将对苯二胺(pa)溶解在50ml去离子水中得到溶液a；将1,3,5-三甲酰间苯三酚(tp)溶解在50ml乙醇中得到溶液b；利用一锅法，将溶液a倒入pda(聚多巴胺)修饰过的pdms基底中进行席夫碱缩合反应2小时，再加入溶液b进行席夫碱缩合反应促使cofs经“分子焊接”包覆在pda(聚多巴胺)修饰过的pdms基底表面，置于37摄氏度环境中，作用3h，得到pdms-pda-cofs弹性剂。
[0053]
本实施例中，步骤(1)中所述紫外光为波长为365nm，有效距离为10cm。
[0054]
本实施例中，步骤(1)中所述β-巯基乙胺、安息香二甲醚和含有烯基的pdms底物质量用量之比为1：0.05：6。
[0055]
本实施例中，步骤(2)中所述无水乙醇与浓氨水体积之比为1：1。
[0056]
本实施例中，步骤(2)pda(聚多巴胺)混悬液与氨基改性的pdms基底质量用量之比为1：6。
[0057]
本实施例中，所述的cofs由单体1,3,5-三甲酰间苯三酚与单体3,3'-二硝基联苯胺以质量比1:2经席夫碱缩合反应形成。
[0058]
上述弹性剂在微流控芯片中的应用，包括以下步骤：
[0059]
(1)制备有微通道的pdms-pda-cofs：将pdms-pda-cofs弹性剂与固化剂以质量比为10:1混合配置成混合溶液，倒入硅片阳模中，倒入体积为1ml，置于烘箱中，90摄氏度烘烤2h后，拿出在室温下冷却，使pdms-pda-cofs固化；剥离后，得到有微通道的pdms-pda-cofs；
[0060]
(2)制备pdms-pda-cofs微流控芯片：将pdms-pda-cofs弹性剂与固化剂以质量比为10:1混合配置成混合溶液，倒入平整的硅片模具中，倒入体积为1ml，置于烘箱中，90摄氏度烘烤2h后拿出，在室温下冷却，使pdms-pda-cofs固化，制得平整的pdms-pda-cofs，将其与有微通道的pdms-pda-cofs上下贴合，置于烘箱中，在90摄氏度烘烤1h，冷却后取出，制得pdms-pda-cofs微流控芯片。
[0061]
本实施例中，步骤(2)中所述固化剂为dbp(邻苯二甲酸二丁酯)。
[0062]
本实施例中，步骤(2)中所述冷却时间为2.5h。
[0063]
采用接触角测量仪对所制备的pdms-pda-cofs表面水、油接触角进行表征，以分析
pdms-pda-cofs的浸润性。具体过程为：将一滴5微升的去离子水滴在pdms-pda-cofs表面与上，立即采用水接触角测量仪拍照并计算出其水接触角值，每一种材料均测试5个不同的点，首先测得未经修饰的pdms微流控芯片接触角为107.2
°
，修饰后的pdms-pda-cofs材料接触角如表2所示，计算平均值为材料的接触角，其水接触角为39.7
°
，表明其水接触角有大幅度下降，具有亲水性。
[0064]
表2接触角测试
[0065][0066]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
技术特征：1.一种弹性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对氨基改性的pdms基底进行pda的修饰：对氨基改性的pdms基底进行pda的修饰：将无水乙醇和浓氨水溶于去离子水中，磁力搅拌使其充分溶解，得到溶液b，取盐酸多巴胺(da)溶于去离子水中，迅速注入溶液b，保持磁力搅拌24小时，获得pda混悬液；将pda(聚多巴胺)混悬液倒入步骤1中得到的氨基改性的pdms基底中，倒入体积为1-2ml，混合均匀，然后在25℃下反应24h；用去离子水将pdms上未包覆的da(多巴胺)洗净数次，pda(聚多巴胺)修饰过的pdms基底；(2)制备pdms-pda-cofs弹性剂：将对苯二胺(pa)溶解在50ml去离子水中得到溶液a；将1,3,5-三甲酰间苯三酚(tp)溶解在50ml乙醇中得到溶液b；将溶液a倒入pda(聚多巴胺)修饰过的pdms基底中反应2小时，再加入溶液b；置于37摄氏度环境中，作用3h，得到pdms-pda-cofs弹性剂。2.根据权利要求1所述的一种弹性剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述紫外光为波长为365nm，有效距离为10cm。3.根据权利要求1所述的一种弹性剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述β-巯基乙胺、安息香二甲醚和含有烯基的pdms底物质量用量之比为1：0.05：6。4.根据权利要求1所述的一种弹性剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述无水乙醇与浓氨水体积之比为1：1。5.根据权利要求1所述的一种弹性剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)pda(聚多巴胺)混悬液与氨基改性的pdms基底质量用量之比为1：6。6.根据权利要求1所述的一种弹性剂的制备方法，其特征在于，所述的cofs由单体1,3,5-三甲酰间苯三酚与单体3,3'-二硝基联苯胺以质量比1:2经席夫碱缩合反应形成。7.根据权利要求1所述的弹性剂在微流控芯片中的应用，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备有微通道的pdms-pda-cofs：将pdms-pda-cofs弹性剂与固化剂以质量比为10:1混合配置成混合溶液，倒入硅片阳模中，倒入体积为0.5-1ml，置于烘箱中，90摄氏度烘烤2h后，拿出在室温下冷却，使pdms-pda-cofs固化；剥离后，得到有微通道的pdms-pda-cofs；(2)制备pdms-pda-cofs微流控芯片：将pdms-pda-cofs弹性剂与固化剂以质量比为10:1混合配置成混合溶液，倒入平整的硅片模具中，倒入体积为0.5-1ml，置于烘箱中，90摄氏度烘烤2h后拿出，在室温下冷却，使pdms-pda-cofs固化，制得平整的pdms-pda-cofs，将其与有微通道的pdms-pda-cofs上下贴合，置于烘箱中，在90摄氏度烘烤1h，冷却后取出，制得pdms-pda-cofs微流控芯片。8.根据权利要求7所述的弹性剂在微流控芯片中的应用，其特征在于，步骤(2)中所述固化剂为dbp(邻苯二甲酸二丁酯)。9.根据权利要求7所述的弹性剂在微流控芯片中的应用，其特征在于，步骤(2)中所述冷却时间为1.5～2.5h。
技术总结本发明涉及一种弹性剂的制备方法及其在微流控芯片中的应用，先制备氨基改性的PDMS基底；在碱性条件下将DA(多巴胺)溶液在氨基改性的PDMS基底上发生自聚合作用形成一层粘附性超强的PDA薄膜，得到PDA(聚多巴胺)修饰过的PDMS基底；再经一锅法在其表面“分子焊接”合成共价有机骨架COFs，得到微观结构呈内外包覆的微球型的PDMS-PDA-COFs弹性剂；将PDMS-PDA-COFs弹性剂在模具中固化、贴合、烘烤，最终得到PDMS-PDA-COFs微流控芯片。解决PDMS弹性剂的制备及其在微流控芯片领域的应用的问题。制备及其在微流控芯片领域的应用的问题。制备及其在微流控芯片领域的应用的问题。
技术研发人员：贾广帅 李瑞
受保护的技术使用者：苏州量化细胞生物科技有限公司
技术研发日：2022.05.12
技术公布日：2022/11/1
