《基於TFT電潤濕微流控的液滴陣列生物晶片技術研究》是依託華南師範大學，由水玲玲擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於TFT電潤濕微流控的液滴陣列生物晶片技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：水玲玲
- 依託單位：華南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
微型化和集成化是生物晶片技術的發展趨勢。流體是物質的一種存在狀態和介質，流體單元的操控是生物晶片技術關鍵之一。電潤濕利用電場控制微流體單元，其大小毫微米級，開關速度毫秒級，流速可達厘米/秒，非常適用於微陣列生物晶片技術，目前限制該技術的瓶頸是高通量電子控制端。針對於此，本項目提出利用有源矩陣薄膜電晶體作為電潤濕的背板和驅動,結合兩者優勢，研究高通量和微型化的微液滴陣列新型生物晶片技術。具體開展以下研究：(1)針對電潤濕，研究絕緣材料的介電性和緻密性，疏水材料的潤濕性、表面改性和微圖形化，流體材料微觀界面性質和傳輸性；(2)針對TFT背板研究其材料和結構，與前板連線方法和控制波形；(3)針對微液滴陣列研究器件的功能性，集成度和控制速度等。最終,在單元技術研究的基礎上，研發一種基於TFT背板的電潤濕微液滴陣列生物晶片器件。該研究課題屬於一種新型的交叉學科，將會促進微流控生物晶片的套用和推廣。
結題摘要
本項目基於有源矩陣薄膜電晶體作為背板，驅動基於電潤濕原理的微液滴陣列，結合陣列化的薄膜電晶體和電潤濕數字微流控原理，研究高通量和微型化的微液滴陣列技術，並套用於生物晶片技術中。主要研究內容包括：（1）針對電潤濕，研究絕緣材料的介電性和緻密性，疏水材料的潤濕性、表面改性和微圖形化，流體材料微觀界面性質和傳輸性；（2）針對TFT背板研究其材料和結構與前板連線方法和控制波形；（3）針對微液滴陣列研究器件的功能性，集成度和控制速度等。通過項目負責及其課題組的努力，超額完成任務，已經發表相關論文20篇，授權專利10件，參加國內外會議14次，培養人才10名。目前已經取得的重要結果和關鍵數據包括：（1）電潤濕數字微流控材料方面，以基於氟化聚合物的膜材料液體填充方式作為基材，實現穩定可靠的電潤濕器件，對於油包水滴系統，可實現連續、可逆、多次液滴移動、融合、混合和反應，接觸角可逆範圍110-45°，移動速度達到80mm/s，可連續1000次來回運動，放置3個月後再使用，無明顯衰減。（2）電潤濕數字微流控材料方面，通過複合離子凝膠/特氟龍層作為電潤濕器件的介電疏水層，採用PCB作為驅動背板，實現厚膜下的低驅動電壓，可以在30V電壓下驅動液滴在10微米介電疏水層上運動，最大速度可以達到60mm/s。（3）在國內首次通過與企業合作，設計和加工出可用於電潤濕數字微流控的有緣矩陣薄膜電晶體，可以實現高通量的微液滴的移動、合併、混合和定位等操作。本項目的科學意義在於，結合了固體微電子學的有源矩陣薄膜電晶體技術來作為微流體的控制驅動方法，不但可以實現非接觸式數位化控制，同時可以實現高通量和智慧型化的微液滴按需操控和檢測等多種功能。這位未來，在精準醫療和生物信息方面，對精細微小樣品操控和高通量數位化信息獲取具有非常重要的意義。
