用于生物医学微流控的折射率匹配器件的制备

该方法可通过实现微通道结构与通道内水相介质之间的折射率匹配，有助于解决显微成像与微流控技术结合中的一个重要挑战。该技术的主要优势在于其与常用于制造微流控器件的加工方法相兼容。本方法的另一个关键优势在于实现了由低粘附性材料制成的微通道的封合，而低粘附性是折射率匹配性能优良的聚合物材料中普遍存在的问题。

该方法的可视化演示至关重要，因为密封通道的步骤可能难以准确掌握。例如，在夹紧过程中必须确保储液池无任何阻塞。请按照文本方案中的描述，首先开始制备聚二甲基硅氧烷（PDMS）负模。

然后，向PDMS阴模中注入400微升MY-133-V-2000，注入量应略多于阴模容量。将装有MY-133-V-2000的PDMS阴模放入真空室中抽真空两小时，以去除所有气泡。

从真空室中取出 MY-133-V-2000 后，将一块载玻片压在略微过量填充的负模顶部，以形成平整的 MY-133-V-2000 表面，并防止氧气抑制聚合反应。接着，将 MY-133-V-2000 放入 400 瓦的紫外光烘箱中。将紫外光强度设置为最大强度的 50%，照射 300 秒，以固化微通道。

此功率约为每平方厘米4.5焦耳，大约是制造商推荐的最低固化功率的两倍。按照文本方案中所述切割亚克力材料后，在亚克力边缘滴加两小滴胶水，然后使用一次性工具将胶水均匀涂布。将玻璃基板放置在亚克力上，利用玻璃自身的重量将其固定，并让胶水自然干燥。

使用正向置换移液器将100微升PDMS涂覆在暴露的玻璃表面。然后，将基底层放入真空旋涂仪中，以1500 RPM的转速旋转两分钟，使玻璃表面均匀形成一层约10微米厚的PDMS薄膜。从旋涂仪中取出基底层，并用丙酮和纸巾小心擦去涂覆在亚克力材料上的多余PDMS。

注意不要扰动未固化的PDMS。现在，将带有PDMS的基底层放入65摄氏度的烘箱中烘烤两小时，以固化PDMS。用移液器吸取1毫升PDMS滴加到载玻片上，然后用另一张载玻片将PDMS均匀铺展，直至其从边缘开始渗出。

在热板上于150摄氏度条件下固化10分钟。将固化的PDMS切割成与MY-133-V-2000装置相同尺寸的矩形。然后，以亚克力中间层作为模具，在PDMS上打孔以形成储液池，并切割出一个方形观察窗，制备PDMS垫圈。

现在，将固化后的 MY-133-V-2000 从紫外烘箱中取出，将通道从负模上剥离，并将其放置在平坦的基底上，通道面朝上。将含有固化 PDMS 的底层从 65 摄氏度的烘箱中取出，并放置在基底上。然后，将带有 MY-133-V-2000 通道和底层的基底放入氧气等离子体清洗仪中。

将真空压力设为200毫托，射频功率调至高。对微通道和玻璃基底进行30秒的表面处理。开启等离子清洗机后，氧气等离子体应呈现蓝色辉光。

30 秒后，将微通道和基底层从等离子清洗机中取出。使用镊子立即将 MY-133-V-2000 的通道面朝下放入基底层亚克力板的矩形切口内，使其与 PDMS 接触。随后，将 PDMS 密封垫放置在 MY-133-V-2000 装置的上方，使密封垫上的孔与装置中的储液孔对齐。

使用这种PDMS垫圈至关重要，因为PDMS比MY-133-V-2000更具弹性，因此可实现更大的压缩量。这使得作用力能够从丙烯酸材料传递至微通道，而不会损坏玻璃。此时，应将未完成的器件放置在工作台上方的抬高平台上，以为器件组装提供一个夹紧表面。

然后，使用注射器抽取三毫升丙烯酸水泥。将足量的丙烯酸水泥分布在基底层上方，形成一层薄薄的涂层。尽量使涂层均匀，并防止材料渗入通道中。

现在，将中间层的亚克力部件放置在底层亚克力部件之上。确保孔位与 MY-133-V-2000 通道的储液区对齐。将中间层尽可能紧密地夹紧到底层上，并保持两分钟，使胶水固化，从而将两块亚克力粘合在一起。

在此步骤中，确保储液池未被堵塞，以防止空气被困在 MY-133-V-2000 装置下方。若储液池被堵塞，MY-133-V-2000 与基底之间的空气将无法排出而持续滞留，这会导致最终装置出现泄漏。

因此，此步骤中必须确保孔洞不被堵塞。待水泥凝固后，撤去装置上的压力。将丙烯酸水泥置于中间层上，位置对应于丙烯酸顶层预期接触的区域。

现在，将亚克力材料的顶层放置在亚克力中层上，确保孔与储液孔对齐。静置于实验台两分钟，使亚克力胶水干燥。通过向其中一个储液孔中加入10 µL食用染料或去离子水，测试MY-133-V-2000装置的粘合性和液体流动情况。

将一根管子插入相对的储液池中，并将另一端连接至真空捕集装置。打开真空泵，使染料或水溶液流经通道，以确认成功制备了装置。在显微镜下检查，确保通道或储液池无泄漏。

使用真空装置将两个储液槽中的染料移除。然后用乙醇冲洗储液槽，并将乙醇放入其中一个储液槽中。

使用真空将乙醇抽滤。让乙醇在室温下静置10分钟。用乙醇彻底喷洒通道，并将其放入无菌的聚苯乙烯培养皿中。

用封口膜紧密包裹，并存放至需要时使用。此处显示的热图代表微通道中附着的FOD标记MCF-7细胞的质量。在微通道壁附近可见少量伪影。

在此测量图像中，可见单个贴壁的MCF-7细胞位于微通道边缘靠近壁面处。壁面附近无伪影干扰，使得即使细胞紧邻通道壁时，仍可获得精确的定量测量结果。最后一幅图显示了一对靠近微通道壁的MCF-7细胞。

利用定量相位显微镜，可以精确测量每个像素处这些细胞的质量。在执行本方案时，需注意在丙烯酸树脂固化过程中夹紧装置时不要堵塞储液池。若堵塞孔洞，会导致空气滞留在 MY-133-V-2000 与基底之间。

这将导致流动过程中通道发生泄漏。使用 MY-133-V-2000 作为微流控器件的制备材料，相较于传统材料具有显著优势，可大幅减少微通道壁附近的伪影。这使得能够在微通道结构附近进行定量测量。

采用本方案制备的装置适用于任何常用的显微镜技术。本方案基于细胞病理学，因此可与其他先进的微流控技术兼容，例如用于研究细胞行为的细胞分选器或浓度梯度发生器。总体而言，该技术为研究人员提供了一种基于显微镜的生物医学微流控检测新工具。

它在微通道中对定量测量提供的额外精度，在药物发现和单细胞分析等多个领域具有重要应用。