基于磁带的微流控芯片的快速原型制作，具备多种片上流体控制功能

《Journal of Microelectromechanical Systems》：Rapid Prototyping of Tape-Based Microfluidic Chips With Versatile On-Chip Fluidic Functions

微流控芯片采用生物相容性双面胶基材结合飞秒激光微加工技术，实现低成本高效制备。通过溶剂和热免粘合工艺，构建透明可紫外灭菌的结构，集成双向多向流体控制模块，支持14 psi压强和230 μL/min流量调节，具备动态分流功能，为器官芯片等生物医学应用提供灵活解决方案。

　　

摘要：

本文提出了一种快速原型制作方法，用于制造基于双面胶的微流控芯片，以解决材料柔韧性、制造复杂性和芯片功能方面的限制。该方法采用生物相容性高且成本低廉的材料（包括医用级胶带、橡胶和热塑性塑料（PMMA、聚碳酸酯、聚苯乙烯）），并通过飞秒激光进行微加工。无需溶剂和热处理的胶带粘合技术能够高效地制备出光学透明且可紫外线灭菌的层，适用于生物医学应用。该方法支持集成在芯片上的泵和主动/被动阀门，实现双向和多方向流动控制，且外部驱动需求极低。这些组件可在高达14 psi的驱动压力下工作，流速可达230 μ L/min，流速可通过腔室尺寸进行调整。双泵配置可模拟蠕动泵原理以实现连续流动，而配备多方向泵和储液器的原型则展示了动态流体路由和按需分配功能。该技术为需要无菌环境、光学透明性和芯片级流体控制的微流控应用提供了一种多功能、可扩展的解决方案。[2025-0059]

引言

微流控装置是一种微型系统，用于操控和控制少量流体，在生物学、化学、环境和医学领域有着广泛的应用[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]。随着需求的增加，尤其是在学术研究实验室中，迫切需要成本效益高的制造工艺，以便微流控装置能够集成多种芯片功能，以满足各种实验需求[7]、[8]、[9]、[10]。一个值得注意的应用是开发用于“器官芯片”（Organ-on-a-Chip, OoC）技术的微流控芯片，这类芯片能够在芯片上复制人体器官功能，确保无气泡的营养输送，并支持多种芯片分析，以模拟生理过程[11]、[12]、[13]、[14]、[15]、[16]、[17]。