高分子聚合物微流控细胞芯片的改性研究-第三军医大学学报

高分子聚合物微流控细胞芯片的改性研究

赖梦君1，张惠静1,2，张莉2，曹文轩2，管潇2

（1重庆大学化学化工学院，重庆400030；2第三军医大学医学检验系药物分析与分析化学教研室，重庆400038）

摘要：目的探讨两种不同硅烷化试剂对高分子聚合物材料PDMS芯片的改性效果和改性后芯片在细胞捕获/筛选的初步应用。方法接触角实验考察不同硅烷化试剂处理的PDMS样本亲水性，筛选硅烷化试剂及其浓度，以芯片上的非特异性细胞捕获实验验证筛选结果，并连接抗体构建功能化芯片，进行细胞捕获实验的初步研究。结果两种硅烷化试剂均对PDMS表面具有改性作用，其中在体积浓度为2%GPTMS处理后的芯片表面测得的接触角值最小，芯片对细胞非特异性吸附为5.3%，固载抗体后芯片对细胞的净捕获率为53.96%。结论本研究筛选出PDMS硅烷化反的试剂为GPTMS，最佳浓度为2%，此条件下材料的亲水性良好，对细胞的非特异性吸附低，可用于功能化细胞捕获芯片的构建。

关键词：PDMS；表面修饰；硅烷化；微流控芯片

中图法分类号：R318.08：R392-33：R730.45

Study of Surface Modification on Polymer Microfluidic Cell Chip

Lai Mengjun1，Zhang Huijing1,2，Zhang Li2，Cao Wenxuan2，Guan Xiao2（1Chemistry and Chemical Engineering College；Chongqing University, Chongqing , 400030, P.R.China；2Department of Analytical Chemistry，College of Laboratory Medicine，Third Military Medical University，Chongqing，400038，P.R.China）

Abstract：Objective To study the Surface modification effect of PDMS by two different silylation reagents and a Initial application of the Microfluidic chip. Methods Hydrophilicity of samples treated by silylation reagents was measured by contact angle, 基金项目：重庆市科技攻关重点项目（CSTC，2009AB5198）；重庆市自然科学基金（CSTC，2008BB5292）作者简介：赖梦君，女，江西省宜春市人，硕士研究生，主要从事分析化学方面的研究。电话（023）68752306 通信作者：张惠静，电话（023）68752307

screening silane reagent and its concentration. Result was verificationed by non-specific cell capture experiments. Then Immobilized antibody to get preliminary experiments for cell capture studies. Results In this study, two silylation reagents was used to reduce the non-specific adsorption. It shows that 2%(volume concentration) GPTMS could get a smallest contact angle and non-specific adsorption of cells reduced to 5.3%, capture rate of cells was 53.96%. Conclution An effective silylation reagent was found and screened the best concentration for surface modification of PDMS chip.In this condition, PDMS was Hydrophilic and had a non-specific adsorption of sells. This will ues for functioned cell capture chips.

Key worlds：Poly(dimethylsiloxane(PDMS)，surface modification，silylation，Microfluidic chip

Supported by the Key Technologies R&D Project of Chongqing（CSTC，2009AB5198）and the National Natural Science Foundation of Chongqing（CSTC，2008BB5292）

Corresponding author: Zhang Huijing, Tel:（023）68752306

随着微加工技术的不断进步，微流控芯片在生物分析中的优势愈显突出，近年来，在疾病诊断、药物筛选和细胞分子生物学研究等多个领域里显示出巨大的发展潜力和应用价值[1,2]。在生物分析领域，高分子聚合物是常用的芯片制作材料，主要有聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚乙烯（PC）等，其中PDMS因具有良好生物相容性、光透性和易加工制作等特点，成为最常用的材料之一。但是，由于聚合物为疏水性材料，对生物样本中的蛋白质等生物大分子和细菌、细胞等物质易发生非特异性吸附，影响芯片的生物分析效能。且聚合物表面能量低，缺乏功能化反应所需的活性基团，因此在使用PDMS构建功能化的细胞芯片时，需要对材料表面进行修饰改性。

PDMS的改性方法较多，最简单的是通过等离子体处理或紫外光照射处理，以高能量轰击PDMS表面；或通过强酸与过氧化氢的混合溶液处理，在PDMS表面形成硅羟基，活化材料表面，使材料具有良好的亲水性[3]。但这些方法的改性效果维持时间短，为了构建一个稳定的亲水性界面，需要在其基础上做进一步的修饰，如在活化的PDMS表面进行硅烷化，或引入高聚物如聚乙二醇（PEG）等进行聚合[3]；也可以通过气相沉积、单分子膜自组装等方法达到改性的目的。在这些方法