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制造微流体器件的方法和材料

阅读：15发布：2023-02-10

专利汇可以提供制造微流体器件的方法和材料专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供了用于制造微 流体 器件的材料和方法。该材料包括具有多种可 固化 官能团的低表面能含氟 聚合物 组合物。该材料可以包括多种可光固化和/或可热固化官能团以致可以制造 层压 器件。在 烃 溶剂 存在下，该材料还基本上不溶胀。，下面是制造微流体器件的方法和材料专利的具体信息内容。

1.聚合物组合物，包括：
包括含第一可固化官能团的含氟聚合物的第一组分；和
包括含第二可固化官能团的含氟聚合物的第二组分。
2.权利要求1的组合物，还包括第三组分，该第三组分包括含第三 可固化官能团的含氟聚合物。
3.权利要求1的组合物，其中所述含第一可固化官能团的含氟聚合 物或含第二可固化官能团的含氟聚合物中的至少一种包括全氟聚醚。
4.权利要求2的组合物，其中所述含第一可固化官能团的含氟聚合 物、含第二可固化官能团的含氟聚合物或含第三可固化官能团的含氟聚 合物中的至少一种包括低表面能聚合物材料。
5.权利要求1的组合物，其中该第一可固化官能团包括第一可光固 化官能团。
6.权利要求5的组合物，其中该第二可固化官能团包括第二可光固 化官能团。
7.权利要求1的组合物，其中该第二可固化官能团包括第一可热固 化官能团。
8.权利要求5的组合物，其中该第一可光固化官能团包括可光固化 的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯。
9.权利要求7的组合物，其中该第一可热固化官能团包括二异氰酸 酯。
10.权利要求7的组合物，其中该第一可热固化官能团包括二环氧基 团。
11.权利要求7的组合物，其中该第一可热固化官能团包括二胺。
12.权利要求6的组合物，其中该第二可光固化官能团包括可光固化 的二环氧基团。
13.权利要求2的组合物，其中该第三可固化官能团包括第二可热固 化官能团。
14.权利要求13的组合物，其中该第二可热固化官能团包括三醇。
15.权利要求13的组合物，其中该第二可热固化官能团包括四醇。
16.权利要求2的组合物，其中该第一可固化官能团包括可光固化的 二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二可固化官能团包括二异氰酸酯，第三 可固化官能团包括三醇。
17.权利要求2的组合物，其中该第一可固化官能团包括可光固化的 二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二可固化官能团包括二异氰酸酯，第三 可固化官能团包括四醇。
18.权利要求2的组合物，其中该第一可固化官能团包括可光固化的 二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二可固化官能团包括二环氧基团，第三 可固化官能团包括二胺。
19.权利要求1的组合物，其中该第一可固化官能团包括可光固化的 二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二可固化官能团包括可光固化的二环氧 基团。
20.权利要求1的组合物，其中该第一可固化官能团包括可光固化的 二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二可固化官能团包括二异氰酸酯。
21.权利要求6的组合物，其中该第一可光固化官能团在第一波长下 反应，第二可光固化官能团在第二波长下反应。
22.权利要求13的组合物，其中该第一可热固化官能团在第一时期 反应，第二可热固化官能团在第二时期反应。
23.权利要求13的组合物，其中该第一可热固化官能团在第一温度 下反应，第二可热固化官能团在第二温度下反应。
24.权利要求2的组合物，其中所述含第一可固化官能团的含氟聚合 物、含第二可固化官能团的含氟聚合物和含第三可固化官能团的含氟聚 合物中的至少一种包括全氟聚醚。
25.权利要求2的组合物，其中所述含第一可固化官能团的含氟聚合 物、含第二可固化官能团的含氟聚合物和含第三可固化官能团的含氟聚 合物包括全氟聚醚。
26.权利要求24的组合物，其中该全氟聚醚具有结构： C3F7O[CF(CF3)CF2O]xC2F5。
27.权利要求24的组合物，其中该全氟聚醚具有结构： C3F7O[CF(CF3)CF2O]x(CF2O)yC2F5。
28.权利要求24的组合物，其中该全氟聚醚具有结构： CF3O(CF2CF2O)x(CF2O)yCF3。
29.权利要求1的组合物，其中所述含第一可固化官能团的含氟聚合 物包括具有以下结构的可光固化二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯官能化全 氟聚醚：

30.权利要求1的组合物，其中所述含第一可固化官能团的含氟聚合 物包括具有以下结构的可光固化二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯官能化全 氟聚醚：

31.权利要求1的组合物，其中所述含第二可固化官能团的含氟聚合 物包括具有以下结构的二异氰酸酯官能化全氟聚醚：

32.权利要求1的组合物，其中所述含第二可固化官能团的含氟聚合 物包括具有以下结构的二异氰酸酯官能化全氟聚醚：

33.权利要求1的组合物，其中所述含第二可固化官能团的含氟聚合 物包括具有以下结构的可光固化二环氧基官能化全氟聚醚：

34.权利要求1的组合物，其中所述含第二可固化官能团的含氟聚合 物包括具有以下结构的二环氧基官能化全氟聚醚：

35.权利要求2的组合物，其中所述含第三可固化官能团的含氟聚合 物包括具有以下结构的四醇官能化全氟聚醚：

36.权利要求2的组合物，其中所述含第三可固化官能团的含氟聚合 物包括具有以下结构的三醇官能化全氟聚醚：

37.权利要求1的组合物，其中所述含第二可固化官能团的含氟聚合 物包括具有以下结构的二胺官能化全氟聚醚：

38.权利要求4的组合物，其中该低表面能聚合物材料具有小于大约 20达因/厘米的表面能。
39.权利要求4的组合物，其中该低表面能聚合物材料具有小于大约 18达因/厘米的表面能。
40.权利要求4的组合物，其中该低表面能聚合物材料具有小于大约 15达因/厘米的表面能。
41.权利要求1的组合物，其中在所述第一可固化官能团被活化之后 该第二可固化官能团保持可用，以致该第二可固化官能团能够与构成另 一种聚合物的基团、羟基、另一种官能团和其组合结合。
42.权利要求3的组合物，其中该全氟聚醚被环脂族环氧化物结构部 分封端。
43.权利要求3的组合物，其中该全氟聚醚具有大约16000的分子量 和大约800kPa的模量。
44.权利要求3的组合物，其中该全氟聚醚具有小于大约16000的分 子量。
45.权利要求3的组合物，其中该全氟聚醚具有大于大约500kPa的模 量。
46.权利要求3的组合物，其中该全氟聚醚具有大约16000的分子量 和大约200％的断裂伸长率。
47.权利要求3的组合物，其中该全氟聚醚具有小于大约200％的断 裂伸长率。
48.权利要求1的组合物，其中所述第一组分或第二组分中的一种包 括断裂伸长率为大约300％的含氟聚合物。
49.权利要求1的组合物，其中所述第一组分或第二组分中的一种包 括断裂伸长率为大约200％的含氟聚合物。
50.权利要求1的组合物，其中所述第一组分或第二组分中的一种包 括断裂伸长率为大约100％-大约300％的含氟聚合物。
51.权利要求1的组合物，其中所述第一组分或第二组分中的一种包 括断裂伸长率为大约200％-大约300％的全氟聚醚。
52.聚合物组合物，包括：
包含至少两种官能团的含氟聚合物，其中在将第一官能团活化而使 该含氟聚合物聚合之后，第二官能团保持可活化以将该含氟聚合物粘附 到另一个化学基团上。
53.权利要求52的聚合物组合物，其中该另一个化学基团选自构成 另一种聚合物的基团、羟基、另一种官能团和它们的组合。
54.微器件，包括：
包括第一含氟聚合物组分的微流体器件。
55.权利要求54的微器件，其中该第一含氟聚合物组分包括全氟聚 醚。
56.权利要求54的微器件，其中该第一含氟聚合物组分包括第一可 固化官能团。
57.权利要求56的微器件，还包括第二含氟聚合物组分。
58.权利要求57的微器件，其中该第二含氟聚合物组分包含第二可 固化官能团。
59.权利要求57的微器件，其中该第一含氟聚合物组分或第二含氟 聚合物组分中的至少一种包括全氟聚醚。
60.权利要求56的微器件，其中该第一可固化官能团包括第一可光 固化官能团。
61.权利要求58的微器件，其中该第二可固化官能团包括第一可热 固化官能团。
62.权利要求58的微器件，其中该第二可固化官能团包括第二可光 固化官能团。
63.权利要求60的微器件，其中该第一可光固化官能团包括可光固 化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯。
64.权利要求61的微器件，其中该第一可热固化官能团包括二异氰 酸酯。
65.权利要求61的微器件，其中该第一可热固化官能团包括二环氧 基团。
66.权利要求61的微器件，其中该第一可热固化官能团包括二胺。
67.权利要求62的微器件，其中该第二可光固化官能团包括可光固 化的二环氧基团。
68.权利要求58的微器件，还包括第三含氟聚合物组分，其中该第 三含氟聚合物组分包括第三可固化官能团。
69.权利要求68的微器件，其中该第三可固化官能团包括第二可热 固化官能团。
70.权利要求69的微器件，其中该第二可热固化官能团包括三醇。
71.权利要求69的微器件，其中该第二可热固化官能团包括四醇。
72.权利要求68的微器件，其中该第一可固化官能团包括可光固化 的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二可固化官能团包括二异氰酸酯，第 三可固化官能团包括三醇。
73.权利要求68的微器件，其中该第一可固化官能团包括可光固化 的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二可固化官能团包括二异氰酸酯，第 三可固化官能团包括四醇。
74.权利要求68的微器件，其中该第一可固化官能团包括可光固化 的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二可固化官能团包括二环氧基团，第 三可固化官能团包括二胺。
75.权利要求58的微器件，其中该第一可固化官能团包括可光固化 的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二可固化官能团包括可光固化的二环 氧基团。
76.权利要求58的微器件，其中该第一可固化官能团包括可光固化 的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二可固化官能团包括二异氰酸酯。
77.权利要求62的微器件，其中该第一可固化官能团包括第一可光 固化官能团，并且其中该第一可光固化官能团和第二可光固化官能团对 不同的波长作出反应。
78.权利要求68的微器件，其中所述第一含氟聚合物组分、第二含 氟聚合物组分和第三含氟聚合物组分中的至少一种包括全氟聚醚。
79.权利要求68的微器件，其中所述第一含氟聚合物组分、第二含 氟聚合物组分和第三含氟聚合物组分包括全氟聚醚。
80.权利要求55的微器件，其中该全氟聚醚组分具有结构： C3F7O[CF(CF3)CF2O]xC2F5。
81.权利要求55的微器件，其中该全氟聚醚具有结构： C3F7O[CF(CF3)CF2O]x(CF2O)yC2F5。
82.权利要求55的微器件，其中该全氟聚醚具有结构： CF3O(CF2CF2O)x(CF2O)yCF3。
83.权利要求54的微器件，还包括与所述第一含氟聚合物组分结合 的硅氧烷组分。
84.权利要求83的微器件，其中该具有与所述硅氧烷组分结合的第 一含氟聚合物组分的微流体器件具有可以耐受高达大约120磅/平方英 寸(psi)的粘附力。
85.权利要求54的微器件，其中该第一含氟聚合物组分具有大约300 ％的断裂伸长率。
86.权利要求54的微器件，其中该第一含氟聚合物组分具有大约200 ％的断裂伸长率。
87.权利要求54的微器件，其中该第一含氟聚合物组分具有大约100 ％-大约300％的断裂伸长率。
88.权利要求54的微器件，其中该第一含氟聚合物组分具有大约200 ％-大约300％的断裂伸长率。
89.权利要求54的微器件，其中该含氟聚合物包括低表面能含氟聚 合物。
90.权利要求89的微器件，其中该低表面能含氟聚合物具有小于大 约20达因/厘米的表面能。
91.权利要求89的微器件，其中该低表面能含氟聚合物具有小于大 约18达因/厘米的表面能。
92.权利要求89的微器件，其中该低表面能含氟聚合物具有小于大 约15达因/厘米的表面能。
93.权利要求54的微器件，还包括选自以下物质的组分：二氨基甲 酸酯甲基丙烯酸酯；扩链的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯；二异氰酸酯； 扩链的二异氰酸酯；封端的二异氰酸酯；PFPE三臂的三醇；PFPE二苯乙 烯；二环氧树脂；二胺；热固化的PU-四醇；热固化的PU-三醇；热固化 的环氧树脂；光固化的环氧树脂和它们的组合。
94.权利要求54的微器件，其中该第一含氟聚合物组分基本上不含 痕量金属。
95.权利要求54的微器件，其中该第一含氟聚合物组分是基本上耐 溶剂的。
96.权利要求54的微器件，其中当与有机溶剂连通时，该第一含氟 聚合物组分溶胀小于大约10wt％。
97.权利要求54的微器件，其中当与有机溶剂连通时，该含氟聚合 物组分溶胀小于大约5wt％。
98.权利要求54的微器件，其中该含氟聚合物组分具有大约1∶2的碳 与氟比。
99.权利要求54的微器件，其中该含氟聚合物组分具有大约1∶1的碳 与氟比。
100.权利要求54的微器件，其中该含氟聚合物组分具有大约2∶1的 碳与氟比。
101.权利要求54的微器件，其中该含氟聚合物组分具有大约1∶1-大 约2∶1的碳与氟比。
102.权利要求54的微器件，其中该含氟聚合物组分具有大约1∶1-大 约1∶2的碳与氟比。
103.权利要求54的微器件，其中该微流体器件还包括第一部件和第 二部件之间的层合；
其中该层合包括该第一部件和该第二部件之间的化学键；和
其中在大约120磅/平方英寸的压力下该第一部件不与该第二部件 层离。
104.权利要求54的微器件，还包括：
限定其中的沟道的第一部件；和
位于该沟道内的阀门；
其中该阀门可以在大约40psi-大约60psi的压力下驱动而不会损害 该微流体器件。
105.权利要求54的微器件，还包括：
限定其中的沟道的第一部件；和
位于该沟道内的阀门；
其中该阀门可以在大约50psi-大约60psi的压力下驱动而不会损害 该微流体器件。
106.权利要求54的微器件，其中该含氟聚合物是由氟代烷基碘前体 制造的。
107.权利要求54的微器件，其中该第一含氟聚合物组分包括在该微 流体器件的沟道上的涂层。
108.权利要求54的微器件，其中该第一含氟聚合物组分具有大约 16000的分子量和大约800kPa的模量。
109.权利要求54的微器件，其中该第一含氟聚合物组分具有小于大 约16000的分子量。
110.权利要求54的微器件，其中该第一含氟聚合物组分具有大于大 约500kPa的模量。
111.权利要求54的微器件，其中该第一含氟聚合物组分具有大约 16000的分子量和大约200％的断裂伸长率。
112.权利要求54的微器件，其中该第一含氟聚合物组分具有小于大 约200％的断裂伸长率。
113.微流体器件，包括：
微流体器件，该微流体器件包括含PAG的全氟聚醚环氧树脂；其中 将该结合物与大约1-大约5摩尔％选自2，2-二甲氧基苯乙酮、1-羟基环 己基苯基酮或二乙氧基苯乙酮的自由基光引发剂共混。
114.权利要求113的微流体器件，其中所述含PAG的全氟聚醚环氧树 脂可在两种或更多种波长下光固化。
115.微流体器件，包括：
包括由全氟聚醚构造的第一部件和由硅酮构造的第二部件的微流 体器件。
116.微器件，包括：
由包括以下步骤的方法制备的微流体器件：
用包含0.5％氟气的溶液在氮气中处理该器件以致该氟与该器件中 的氢原子进行自由基反应并因此使该器件的表面钝化。
117.具有增加的渗透性的器件，包括：
通过包括以下步骤的方法制备的微流体器件：
将氟化流体添加到该微流体器件的聚合物前体中，其中该聚合物前 体包括可光固化的前体或可热固化的前体；
通过分别用光辐射或热能处理该聚合物而将该聚合物固化；和
从该固化的聚合物中移除该氟化流体。
118.权利要求117的器件，其中该移除是蒸发。
119.权利要求117的器件，其中该移除是溶解。
120.权利要求117的器件，其中所述氟化流体的浓度小于大约15％。
121.权利要求117的器件，其中所述氟化流体的浓度小于大约10％。
122.权利要求117的器件，其中所述氟化流体的浓度小于大约5％。
123.权利要求117的器件，其中在所述氟化流体的蒸发之后，留下 具有纳米级孔隙的聚合物。
124.微器件，包括：
具有表面的微流体器件；
其中该表面被封端的前体钝化。
125.权利要求124的器件，其中该封端的前体包括苯乙烯封端的液 体前体。
126.权利要求124的器件，其中该表面包括阀门的表面。
127.权利要求124的器件，其中该表面包括沟道的表面。
128.权利要求124的器件，其中该表面包括储器的表面。
129.权利要求124的器件，其中该表面包括膜的表面。
130.权利要求124的器件，其中该表面包括壁的表面。
131.微流体器件的构成部件，包括：
由第一聚合物组分和第二聚合物组分制造的阀门，
其中该第一聚合物组分包括含第一可固化官能团的含氟聚合物；
其中该第二聚合物组分包括含第二可固化官能团的含氟聚合物。
132.权利要求131的构成部件，还包括第三聚合物组分，其中该第 三聚合物组分包括含第三可固化官能团的含氟聚合物。
133.权利要求132的构成部件，其中所述含第一可固化官能团的含 氟聚合物、含第二可固化官能团的含氟聚合物或含第三可固化官能团的 含氟聚合物中的至少一种包括全氟聚醚。
134.权利要求132的构成部件，其中所述含第一可固化官能团的含 氟聚合物、含第二可固化官能团的含氟聚合物或含第三可固化官能团的 含氟聚合物中的至少一种包括低表面能聚合物材料。
135.权利要求131的构成部件，其中所述含第一可固化官能团的含 氟聚合物包括可光固化官能团。
136.权利要求131的构成部件，其中所述含第二可固化官能团的含 氟聚合物包括可热固化官能团。
137.权利要求135的构成部件，其中该可光固化官能团选自可光固 化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯、可光固化的二环氧基团和它们的组 合。
138.权利要求136的构成部件，其中该可热固化官能团可以是三醇、 二异氰酸酯、四醇、二环氧基团、二胺或它们的组合。
139.权利要求131的构成部件，其中该第一可固化官能团和第二可 固化官能团选自二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯；扩链的二氨基甲酸酯甲基 丙烯酸酯；二异氰酸酯；扩链的二异氰酸酯；封端的二异氰酸酯；PFPE 三臂的三醇；PFPE二苯乙烯；二环氧基团；二胺；热固化的PU-四醇； 热固化的PU-三醇；热固化的环氧基团；光固化的环氧基团和它们的组 合。
140.微流体器件的构成部件，包括：
包括含氟聚合物组分的阀门。
141.微流体器件的构成部件，包括：
微流体器件的沟道的一部分，其中该沟道的该部分包括含氟聚合 物。
142.权利要求141的构成部件，其中该含氟聚合物包括：第一聚合 物组分，其中该第一聚合物组分包括含第一可固化官能团的含氟聚合 物；和
第二聚合物组分，其中该第二聚合物组分包括含第二可固化官能团 的含氟聚合物。
143.权利要求142的构成部件，其中该含氟聚合物还包括：
第三聚合物组分，其中该第三聚合物组分包括含第三可固化官能团 的含氟聚合物。
144.微流体器件的构成部件，包括：
微流体器件的膜，其中该膜包括含氟聚合物。
145.权利要求144的构成部件，其中该膜包括两层全氟聚醚层压件， 该层压件具有层压到全氟聚醚二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯材料上的二 苯乙烯材料。
146.权利要求144的构成部件，其中该含氟聚合物还包含限定在其 中的孔隙。
147.权利要求146的构成部件，其中该孔隙小于大约15％。
148.权利要求146的构成部件，其中该孔隙小于大约10％。
149.权利要求146的构成部件，其中该孔隙小于大约5％。
150.权利要求146的构成部件，其中该含氟聚合物包括：第一聚合 物组分，其中该第一聚合物组分包括含第一可固化官能团的含氟聚合 物；和
第二聚合物组分，其中该第二聚合物组分包括含第二可固化官能团 的含氟聚合物。
151.权利要求150的构成部件，其中该含氟聚合物还包括：
第三聚合物组分，其中该第三聚合物组分包括含第三可固化官能团 的含氟聚合物。
152.微流体器件的构成部件，包括：
微流体器件的阀门，其中该阀门包括含氟聚合物。
153.权利要求152的构成部件，其中该阀门包括两层全氟聚醚层压 件，该层压件具有层压到全氟聚醚二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯材料上的 二苯乙烯材料。
154.权利要求152的构成部件，其中该含氟聚合物还包含限定在其 中的孔隙。
155.权利要求154的构成部件，其中该孔隙小于大约15％。
156.权利要求154的构成部件，其中该孔隙小于大约10％。
157.权利要求154的构成部件，其中该孔隙小于大约5％。
158.权利要求152的构成部件，其中该含氟聚合物包括：第一聚合 物组分，其中该第一聚合物组分包括含第一可固化官能团的含氟聚合 物；和
第二聚合物组分，其中该第二聚合物组分包括含第二可固化官能团 的含氟聚合物。
159.权利要求153的构成部件，其中该含氟聚合物还包括：
第三聚合物组分，其中该第三聚合物组分包括含第三可固化官能团 的含氟聚合物。
160.微流体器件的构成部件，包括：
微流体器件的储器，其中该储器包括含氟聚合物。
161.权利要求160的构成部件，其中该含氟聚合物包括：第一聚合 物组分，其中该第一聚合物组分包括含第一可固化官能团的含氟聚合 物；和
第二聚合物组分，其中该第二聚合物组分包括含第二可固化官能团 的含氟聚合物。
162.权利要求161的构成部件，其中该含氟聚合物还包括：
第三聚合物组分，其中该第三聚合物组分包括含第三可固化官能团 的含氟聚合物。
163.微流体器件的构成部件，包括：
微流体器件的壁，其中该壁包括含氟聚合物。
164.权利要求163的构成部件，其中该含氟聚合物包括：第一聚合 物组分，其中该第一聚合物组分包括含第一可固化官能团的含氟聚合 物；和
第二聚合物组分，其中该第二聚合物组分包括含第二可固化官能团 的含氟聚合物。
165.权利要求164的构成部件，其中该含氟聚合物还包括：
第三聚合物组分，其中该第三聚合物组分包括含第三可固化官能团 的含氟聚合物。
166.微流体器件的构成部件，包括：
微流体器件的表面，其中该表面包括含氟聚合物。
167.权利要求166的构成部件，其中该含氟聚合物包括：第一聚合 物组分，其中该第一聚合物组分包括含第一可固化官能团的含氟聚合 物；和
第二聚合物组分，其中该第二聚合物组分包括含第二可固化官能团 的含氟聚合物。
168.权利要求167的构成部件，其中该含氟聚合物还包括：
第三聚合物组分，其中该第三聚合物组分包括含第三可固化官能团 的含氟聚合物。
169.微器件的制造方法，包括：
由含氟聚合物制造微流体器件。
170.权利要求169的方法，其中该含氟聚合物包括全氟聚醚。
171.权利要求169的方法，其中该含氟聚合物包括：
含第一可固化官能团的第一含氟聚合物组分；和
含第二可固化官能团的第二含氟聚合物组分。
172.权利要求171的方法，其中所述第一含氟聚合物组分或第二含 氟聚合物组分中的至少一种包括全氟聚醚。
173.权利要求171的方法，其中该第一可固化官能团包括可光固化 官能团。
174.权利要求171的方法，其中该第二可固化官能团包括可热固化 官能团。
175.微流体器件的制造方法，包括：
从聚合物中除去痕量金属；
使用该聚合物制造微流体器件，其中该微流体器件基本上不含痕量 金属。
176.权利要求175的方法，其中该聚合物包括含氟聚合物。
177.权利要求176的方法，其中该含氟聚合物包括全氟聚醚。
178.进行反应的方法，包括：
提供微流体器件，该微流体器件包含基本上不含痕量金属的聚合 物；
在该微流体器件中进行涉及F-的反应以致该F-基本上没有被该微 流体器件的聚合物中的痕量金属猝灭。
179.聚合物器件的处理方法，包括：
用萘基钠蚀刻剂处理含氟聚合物微流体器件的表面。
180.权利要求179的方法，其中该含氟聚合物包括全氟聚醚。
181.微流体器件的制造方法，包括：
将含氟聚合物浇铸到母模板上，其中该母模板包括空间图案；
将该含氟聚合物固化以致该含氟聚合物保留该空间图案的基本的 镜像；
将聚(二甲基硅氧烷)浇铸到该固化的含氟聚合物上；
将该聚(二甲基硅氧烷)固化以致该聚(二甲基硅氧烷)保留该固化 含氟聚合物的图案的基本的镜像；和
使用该固化的聚(二甲基硅氧烷)作为模具用于模塑其它含氟聚合 物组分。
182.权利要求181的方法，其中该含氟聚合物是全氟聚醚。
183.微流体器件的制造方法，包括：
将未固化聚合物的薄层旋涂到微流体器件的第一部分上；
将该第一部分布置在该微流体器件的第二部分上以致该旋涂的薄 层与该微流体器件的第二部分连通；和
将该结合物固化以致该旋涂的薄层固化。
184.聚合物器件的制造方法，包括：
提供可光固化的全氟聚醚聚合物；
将掩模布置在该聚合物和光源之间，其中该掩模限定了预定的尺寸 和形状的空隙；
活化该光源，其中该光源穿过该掩模中的空隙并将与该掩模中的空 隙对应的第一固化聚合物区中的聚合物的可光固化试剂活化；
移除该掩模；和
移除未固化的液体聚合物。
185.权利要求184的方法，还包括，在移除未固化的聚合物之后，
用牺牲层填充通过移除未固化的聚合物而留下的空间；
将第二数量的可光固化全氟聚醚聚合物引入到该第一固化聚合物 和牺牲层上；
布置第二掩模，该第二掩模相对于该第二数量的全氟聚醚聚合物限 定了第二空隙；
将该第二掩模暴露在光源下，其中该光源穿过该第二空隙并将与该 第二空隙对应的区域中的未反应的可光固化全氟聚醚聚合物活化以形 成第二固化聚合物区；
其中部分该第一固化聚合物区与部分该第二固化聚合物区连接；
移除该第二掩模；和
移除该牺牲层。
186.增加聚合物器件的化学相容性的方法，包括：
用包括苯乙烯封端的前体溶液的溶液处理包含潜在甲基丙烯酸酯、 丙烯酸酯和/或苯乙烯基团的聚合物器件；
将该溶液蒸发以致该苯乙烯封端的前体的薄膜保留在该聚合物器 件的表面上；和
将该苯乙烯封端的前体薄膜固化以致该薄膜经由与该聚合物器件 的潜在甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯和/或苯乙烯基团的反应而粘附到该聚 合物器件的表面上。
187.权利要求186的方法，其中该聚合物器件包含全氟聚醚。
188.权利要求186的方法，其中该苯乙烯封端的前体包含可光固化 的组分并且通过将该前体暴露在光辐射下而将其固化。
189.微流体器件的处理方法，包括：
用包括苯乙烯封端的前体的溶液处理包含潜在甲基丙烯酸酯、丙烯 酸酯或苯乙烯基团的微流体器件的表面；
将该溶液蒸发以致该苯乙烯封端的前体的薄膜保留在该微流体器 件的处理过的表面上；和
将该苯乙烯封端的前体固化以致该薄膜与该微流体器件的潜在甲 基丙烯酸酯、丙烯酸酯或苯乙烯基团反应。
190.权利要求189的方法，其中该微流体器件包含全氟聚醚。
191.权利要求189的方法，其中该苯乙烯封端的前体包含可光固化 的组分并且通过将该前体暴露在光辐射下而将其固化。
192.增加聚合物的化学相容性的方法，包括：
用包含0.5％氟气的溶液在氮气中处理该聚合物以致该氟与该聚合 物中的氢原子进行自由基反应并因此使该聚合物的表面钝化。
193.微流体器件的处理方法，包括：
用包含0.5％氟气的溶液在氮气中处理该微流体器件以致该氟与该 微流体器件中的氢原子进行自由基反应并因此使该微流体器件的表面 钝化。
194.权利要求193的方法，其中用0.5％氟气在氮气中的混合物处理 该微流体器件的沟道以致该沟道经历表面钝化。
195.增加微流体器件的渗透性的方法，包括：
将氟化溶剂添加到微流体器件的含氟聚合物前体中，其中该含氟聚 合物前体包含可光固化或可热固化的前体；
通过分别用光辐射或热能处理该含氟聚合物而将该含氟聚合物固 化；和
从该固化的含氟聚合物中蒸发该氟化溶剂。
196.权利要求195的方法，其中该氟化溶剂的浓度小于大约15％。
197.权利要求195的方法，其中该氟化溶剂的浓度小于大约10％。
198.权利要求195的方法，其中该氟化溶剂的浓度小于大约5％。
199.权利要求195的方法，其中该聚合物包括全氟聚醚。
200.耐溶剂的微器件的制造方法，包括：
用含氟聚合物涂覆微流体器件的一部分。
201.权利要求200的方法，其中该含氟聚合物包括全氟聚醚。
202.微器件的使用方法，包括：
由含氟聚合物制造微流体器件，其中该微流体器件包括沟道；和
让液体至少部分地流过该沟道。
203.权利要求202的方法，其中该液体包括有机溶剂。
204.权利要求203的方法，其中该有机溶剂包括烃溶剂。
205.权利要求204的方法，其中该烃溶剂选自四氢呋喃、甲苯、二 氯甲烷、己烷、氯仿、异丙醇、环己烷、甲基乙基酮、丙酮和它们的组 合。
206.权利要求202的方法，其中该含氟聚合物基本上不含痕量金属， 和其中该液体包括F-。
207.微流体器件的使用方法，包括：
提供具有沟道的微流体器件，其中该沟道部分地涂有含氟聚合物； 和
将物质引入该微流体器件的沟道中。
208.权利要求207的方法，其中该物质包括有机溶剂。
209.聚合物组合物，包括：
包括含第一可固化官能团的含氟聚合物的第一组分；和
包括含第二可固化官能团的聚合物的第二组分。
210.权利要求209的组合物，还包括第三组分，该第三组分包括含 第三可固化官能团的聚合物。
211.权利要求209的组合物，其中所述含第一可固化官能团的含氟 聚合物包括全氟聚醚。
212.权利要求210的组合物，其中所述含第一可固化官能团的含氟 聚合物包括低表面能聚合物材料。
213.权利要求209的组合物，其中该第一可固化官能团包括第一可 光固化官能团，第二可固化官能团包括第二可光固化官能团。
214.权利要求209的组合物，其中该第一可固化官能团包括第一可 光固化官能团，第二可固化官能团包括第一可热固化官能团。
215.权利要求210的组合物，其中该第一可固化官能团包括第一可 光固化官能团，第二可固化官能团包括第一可热固化官能团，第三可固 化官能团包括第二可热固化官能团。
216.权利要求214的组合物，其中该第一可光固化官能团包括可光 固化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第一可热固化官能团包括二异氰酸 酯。
217.权利要求214的组合物，其中该第一可光固化官能团包括可光 固化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第一可热固化官能团包括二环氧基 团。
218.权利要求214的组合物，其中该第一可光固化官能团包括可光 固化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第一可热固化官能团包括二胺。
219.权利要求213的组合物，其中该第一可光固化官能团包括可光 固化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二可光固化官能团包括可光固化 的二环氧基团。
220.权利要求210的组合物，其中该第一可固化官能团包括可光固 化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二可固化官能团包括可热固化二异 氰酸酯，第三可固化官能团包括可热固化三醇。
221.权利要求210的组合物，其中该第一可固化官能团包括可光固 化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二可固化官能团包括可热固化二异 氰酸酯，第三可固化官能团包括可热固化四醇。
222.权利要求210的组合物，其中该第一可固化官能团包括可光固 化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二可固化官能团包括可热固化二环 氧基团，第三可固化官能团包括可热固化二胺。
223.权利要求209的组合物，其中该第一可固化官能团包括可光固 化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二可固化官能团包括可光固化的二 环氧基团。
224.权利要求209的组合物，其中该第一可固化官能团包括可光固 化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二可固化官能团包括可热固化二异 氰酸酯。
225.权利要求213的组合物，其中该第一可光固化官能团在第一波 长下反应，第二可光固化官能团在第二波长下反应。
226.权利要求1的组合物，其中该含氟聚合物可与该聚合物混容。
227.权利要求1的组合物，其中该含氟聚合物不与该聚合物混容。
228.微流体器件，包括：
包括含第一可固化官能团的聚合物的第一组分；和
包括含第二可固化官能团的聚合物的第二组分。
229.权利要求228的微流体器件，其中该第一可固化官能团包括可 光固化官能团，第二可固化官能团包括可热固化官能团。
230.权利要求228的微流体器件，其中该第一可固化官能团包括第 一可光固化官能团，第二可固化官能团包括第二可光固化官能团；和
其中该第一可光固化官能团可在第一波长下固化，第二可光固化官 能团可在第二波长下固化。
231.权利要求228的微流体器件，其中该第一可固化官能团包括第 一可热固化官能团，第二可固化官能团包括第二可热固化官能团；
其中该第一可热固化官能团可在第一温度下固化，第二可热固化官 能团可在第二温度下固化。
232.权利要求228的微流体器件，其中该第一可固化官能团包括第 一可热固化官能团，第二可固化官能团包括第二可热固化官能团；和
其中该第一可热固化官能团可在第一消逝时间下固化，第二可热固 化官能团可在第二消逝时间下固化。
233.权利要求228的微流体器件，还包括含第三可固化官能团的聚 合物。
234.权利要求229的微流体器件，其中该可光固化官能团包括可光 固化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，和该可热固化官能团包括二异氰酸 酯。
235.权利要求229的微流体器件，其中该可光固化官能团包括可光 固化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，和该可热固化官能团包括二环氧基 团。
236.权利要求229的微流体器件，其中该可光固化官能团包括可光 固化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，和该可热固化官能团包括二胺。
237.权利要求230的微流体器件，其中该第一可光固化官能团包括 可光固化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，和该第二可光固化官能团包括 可光固化的二环氧基团。
238.权利要求233的微流体器件，其中该第一可固化官能团包括可 光固化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，该第二可固化官能团包括可热固 化的二异氰酸酯，和该第三可固化官能团包括可热固化的三醇。
239.权利要求233的微流体器件，其中该第一可固化官能团包括可 光固化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，该第二可固化官能团包括可热固 化的二异氰酸酯，和该第三可固化官能团包括可热固化的四醇。
240.权利要求233的微流体器件，其中该第一可固化官能团包括可 光固化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，该第二可固化官能团包括可热固 化的二环氧基团，和该第三可固化官能团包括可热固化的二胺。
241.微流体器件，包括：
微流体器件的膜，其中该膜包括：
包括含第一可固化官能团的聚合物的第一组分；和
包括含第二可固化官能团的聚合物的第二组分。
242.权利要求241的微流体器件，其中该第一可固化官能团包括可 光固化官能团，第二可固化官能团包括可热固化官能团。
243.权利要求241的微流体器件，其中该第一可固化官能团包括第 一可光固化官能团，第二可固化官能团包括第二可光固化官能团；和
其中该第一可光固化官能团可在第一波长下固化，第二可光固化官 能团可在第二波长下固化。
244.权利要求241的微流体器件，其中该第一可固化官能团包括第 一可热固化官能团，第二可固化官能团包括第二可热固化官能团；和
其中该第一可热固化官能团可在第一温度下固化，第二可热固化官 能团可在第二温度下固化。
245.权利要求241的微流体器件，其中该第一可固化官能团包括第 一可热固化官能团，第二可固化官能团包括第二可热固化官能团；和
其中该第一可热固化官能团可在第一消逝时间下固化，第二可热固 化官能团可在第二消逝时间下固化。
246.微流体器件，包括：
微流体器件的阀门，其中该阀门包括：
包括含第一可固化官能团的聚合物的第一组分；和
包括含第二可固化官能团的聚合物的第二组分。
247.权利要求246的微流体器件，其中该第一可固化官能团包括可 光固化官能团，第二可固化官能团包括可热固化官能团。
248.权利要求246的微流体器件，其中该第一可固化官能团包括第 一可光固化官能团，第二可固化官能团包括第二可光固化官能团；和
其中该第一可光固化官能团可在第一波长下固化，第二可光固化官 能团可在第二波长下固化。
249.权利要求246的微流体器件，其中该第一可固化官能团包括第 一可热固化官能团，第二可固化官能团包括第二可热固化官能团；和
其中该第一可热固化官能团可在第一温度下固化，第二可热固化官 能团可在第二温度下固化。
250.权利要求246的微流体器件，其中该第一可固化官能团包括第 一可热固化官能团，第二可固化官能团包括第二可热固化官能团；和
其中该第一可热固化官能团可在第一消逝时间下固化，第二可热固 化官能团可在第二消逝时间下固化。
251.微流体器件，包括：
膨胀聚四氟乙烯，该膨胀聚四氟乙烯具有在其孔隙中固化的全氟聚 醚。
252.权利要求251的微流体器件，其中该全氟聚醚包括可固化官能 团。
253.权利要求252的微流体器件，其中该可固化官能团包括可光固 化官能团。
254.权利要求253的微流体器件，其中该可光固化官能团包括可光 固化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯或可光固化的二环氧基团。
255.权利要求252的微流体器件，其中该可固化官能团包括可热固 化官能团。
256.权利要求255的微流体器件，其中该可热固化官能团包括可热 固化的二异氰酸酯、二环氧基团、二胺、三醇、四醇或它们的组合。
257.权利要求251的微流体器件，其中该全氟聚醚包括全氟聚醚二 苯乙烯。
258.微流体器件的制造方法，包括：
提供至少部分地由膨胀聚四氟乙烯构成的表面；
用可固化全氟聚醚润湿该膨胀聚四氟乙烯以致该全氟聚醚进入该 膨胀聚四氟乙烯的孔隙；和
固化该全氟聚醚。
259.权利要求258的方法，其中该可固化全氟聚醚包括可固化官能 团和第二可固化官能团。
260.权利要求259的方法，其中该可固化官能团包括可光固化官能 团或可热固化官能团。
261.权利要求258的方法，其中该可固化全氟聚醚包括可光固化官 能团和可热固化官能团。

说明书全文

技术领域

总体上，本发明涉及制造聚合物器件的材料和方法。更具体地说， 该聚合物器件可以是多层器件如微流体器件。

简称

AC＝交流电

Ar＝氩气

℃＝摄氏度

cm＝厘米

8-CNVE＝全氟(8-氰基-5-甲基-3，6-二噁-1-辛烯)

CSM＝固化中心单体

CTFE＝三氟氯乙烯

g＝克

h＝小时

1-HPFP＝1，2，3，3，3-五氟丙烯

2-HPFP＝1，1，3，3，3-五氟丙烯

HFP＝六氟丙烯

HMDS＝六甲基二硅氮烷

IL＝压印光刻

IPDI＝异佛尔酮二异氰酸酯

MCP＝微接触印刷

Me＝甲基

MEA＝膜电极组件

MEMS＝微电机系统

MeOH＝甲醇

MIMIC＝毛细管中的微模塑

mL＝毫升

mm＝毫米

mmol＝毫摩尔

Mn＝数均摩尔质量

m.p.＝熔点

mW＝毫瓦

NCM＝纳米接触模塑

NIL＝纳米压印光刻

nm＝纳米

Pd＝钯

PAVE＝全氟(烷基乙烯基)醚

PDMS＝聚(二甲基硅氧烷)

PEM＝质子交换膜

PFPE＝全氟聚醚

PMVE＝全氟(甲基乙烯基)醚

PPVE＝全氟(丙基乙烯基)醚

PSEPVE＝全氟-2-(2-氟代磺酰基乙氧基)丙基乙烯基醚

PTFE＝聚四氟乙烯

SAMIM＝溶剂辅助微模塑

SEM＝扫描电子显微术

Si＝硅

TFE＝四氟乙烯

μm＝微米

UV＝紫外

W＝瓦

ZDOL＝聚(四氟环氧乙烷-共聚-二氟甲醛)α，ω二醇

发明背景

在二十世纪九十年代早期开发的微流体器件是使用光刻和蚀刻技 术由硬材料，例如硅和玻璃制造的。参见Ouellette，J.，The Industrial Physicist 2003，8月/9月，14-17；Scherer，A.等人的 Science 2000，290，1536-1539。然而，光刻和蚀刻技术是昂贵且劳动 密集的，它们要求清洁室条件，并且从材料观点看存在若干缺点。为 此，软材料已经出来作为微流体器件制造的替代材料。软材料的使用 已经使得制造和驱动包含阀门、泵和混合器的器件成为可能。例如参 见Ouellette，J.，The Industrial Physicist 2003，8月/9月，14-17； Scherer，A.等人Science 2000，290，1536-1539；Unger，M.A.等人 Science 2000，288，113-116；McDonald，J.C.等人 Acc.Chem.Res.2002，35，491-499和Thorsen，T.等人Science 2002，298，580-584。例如，一种这样的微流体器件允许不使用机械阀 门而控制流向。参见Zhao，B.等人Science 2001，291，1023-1026。
微流体器件日益增加的复杂性已经要求在数目迅速增长的应用中 使用这样的器件。为此，软材料的使用已经使微流体技术发展成为有 用的技术，该技术已经用于基因组测序，快速分离，传感器，纳米级 反应，喷墨印刷，药物输运，芯片实验室(Lab-on-a-Chip)，体外诊断， 注射喷嘴，生物学研究和药物筛选。例如参见Ouellette，J.，The Industrial Physicist 2003，8月/9月，14-17；Scherer，A.等人 Science 2000，290，1536-1539；Unger，M.A.等人Science 2000， 288，113-116；McDonald，J.C.等人Acc.Chem.Res.2002，35，491-499； Thorsen，T.等人Science 2002，298，580-584和Liu，J等人 Anal.Chem.2003，75，4718-4723。
聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)是对于许多微流体器件应用所选的软材 料。例如参见Scherer，A.等人Science 2000，290，1536-1539； Unger，M.A.等人Science 2000，288，113-116；McDonald，J.C.等人 Acc.Chem.Res.2002，35，491-499；Thorsen，T.等人Science 2002，298，580-584和Liu，J等人Anal.Chem.2003，75，4718-4723。PDMS 材料在微流体应用中提供许多有吸引力的性能。在交联后，PDMS变成 具有低杨氏模量，例如大约750kPa的弹性体材料。参见Unger，M.A. 等人Science 2000，288，113-116。这种性能使PDMS与表面相吻合并形 成可逆的密封。此外，PDMS具有低表面能，例如，大约20erg/cm2，这 可以促进其在图案化后与模具的脱离。参见Scherer，A.等人Science 2000，290，1536-1539；McDonald.J.C.等人Acc. Chem.Res.2002，35，491-499。
PDMS的另一个重要的特征是其优异的透气性。这种性能允许微流 体器件沟道(channel)内的气泡渗出器件外。这种性能还可用于维持在 微流体器件的部件(feature)内的细胞和微生物。硅酮，例如PDMS的无 毒性质在这一方面也是有利的，并且允许其用于医疗植入物领域。 McDonald，J.C.等人Acc.Chem.Res.2002，35，491-499。
许多当前的PDMS微流体器件基于SYLGARD184(Dow Corning， Midland，Michigan，United States of America)。SYLGARD184是 通过铂催化的硅氢化反应热固化的。SYLGARD184的完全固化可能花 费长达五小时。然而，最近已经报道了可光固化的PDMS材料的合成， 该PDMS材料具有与用于软光刻的SYLGARD184相似的机械性能。参见 Choi.K.M.等人J.Am.Chem.Soc.2003，125，4060-4061。
尽管有上述优点，PDMS在微流体技术应用中仍具有许多缺陷。首 先，PDMS在大多数有机溶剂中溶胀。因此，PDMS类微流体器件与各种 有机溶剂具有有限的相容性。参见Lee，J.N.等人 Anal.Chem.2003，75，6544-6554。使PDMS溶胀的那些有机溶剂包括己 烷、乙基醚、甲苯、二氯甲烷、丙酮和乙腈。参见Lee，J.N.等人 Anal.Chem.2003，75，6544-6554。有机溶剂使PDMS微流体器件溶胀可 能破坏其微米级部件(feature)，例如，沟道或多个沟道，并且可能限 制或完全关闭有机溶剂通过该沟道的流动。因此，采用PDMS类器件的 微流体应用限于使用不溶胀PDMS的流体，例如水。结果，要求使用有 机溶剂的那些应用将可能必须使用由硬材料，例如玻璃和硅制造的微 流体系统。参见Lee，J.N.等人Anal.Chem.2003，75，6544-6554。然而， 这种途径受到由硬材料制造微流体器件的缺点的限制。
其次，众所周知PDMS类器件和材料由于惰性不足而使其甚至无法 用于水基化学中。例如，PDMS容易与弱和强的酸和碱反应。PDMS类器 件还众所周知包含可提取物，例如可提取的低聚物和环状硅氧烷，特 别是在暴露于酸和碱后。因为PDMS容易被有机物溶胀，所以疏水性材 料，即使微溶于水的那些疏水性材料也可以在使用过程中渗入用来构 造PDMS类微流体器件的PDMS类材料。
因此，显示PDMS的有吸引力的机械性能以及在常用有机溶剂中耐 溶胀性的弹性体材料将使微流体器件的用途扩展到当前PDMS类器件无 法应用到的许多新化学应用。因此，本公开主题表现的途径使用在常 用有机溶剂中耐溶胀的弹性体材料，更具体地说官能化全氟聚醚(PFPE) 材料制造微流体器件。
官能化的PFPE材料在室温下是液体，显示低的表面能、低的模量、 高的透气性和低的毒性，并具有极高化学耐性的附加特征。参见 Scheirs，J.，Modern Fluoropolymers；John Wiley & Sons，Ltd.：New York，1997；pp 435-485。此外，PFPE材料显示疏水性和疏液性能。由 于这个缘故，PFPE材料通常用作在苛刻条件中运转的高性能机械的润 滑剂。已经报道了PFPE材料在超临界状态的二氧化碳中的合成和溶解 性。参见Bunyard，W.等人Macromolecules 1999，32，8224-8226。除 PFPE外，含氟弹性体还可以包括含氟烯烃类材料，包括但不限于四氟 乙烯、六氟丙烯、偏二氟乙烯和烷基乙烯基醚的共聚物，通常添加附 加的固化中心单体用于交联。
PFPE微流体器件此前已由Rolland，J.等人的JACS 2004，126，2322-2323进行过报道。该器件由官能化PFPE材料(例如， PFPE二甲基丙烯酸酯(MW＝4,000g/mol))制造，该官能化PFPE材料具有 大致800cSt的该官能化材料的粘度。这一材料被可自由基聚合的甲基 丙烯酸酯基团末端官能化，并被光引发剂以自由基方式UV光固化。在 Rolland，J.等人的上文中，使用特定的部分UV固化技术制备了多层 PFPE器件，然而，粘附性是弱的并且一般没有足够强到可用于许多微 流体应用。此外，Rolland.J.等人描述的粘附技术不为其它基材如玻 璃提供粘附性。
本文公开的主题描述了使用含氟弹性体，尤其是官能化的全氟聚 醚作为制造耐溶剂的微米和纳米级结构(如微流体器件)的材料。使用 含氟弹性体特别是官能化全氟聚醚作为制造微流体器件的材料解决了 与由其它聚合物材料如PDMS制成的微流体器件显示的在有机溶剂中的 溶胀有关的问题。因此，PFPE类微流体器件可以与其它聚合物微流体 器件不能进行的化学反应结合使用。
此外，多层微流体器件的层间的足够粘附性可能影响即使不是全 部也是大多数应用中的性能。例如，粘附性可能影响微流体器件，如 Unger等人Science，288，113-6(2000)描述的那些微流体器件中的性 能，所述微流体器件包含多个允许形成气动阀的层。因此，本领域中 仍需要将微流体器件的所述层粘附在一起或粘附到其它表面上的改进 方法。
另外，许多器件，如手术器械、医疗器件、修复术植入物、隐形 眼镜等由聚合物材料形成。常用于医疗器件工业的聚合物材料包括但 不限于聚氨酯、聚烯烃(例如，聚乙烯和聚丙烯)、聚(甲基)丙烯酸酯、 聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰胺、聚乙烯基树脂、硅酮 树脂(例如，硅酮橡胶和聚硅氧烷)、聚碳酸酯、聚氟烃树脂、合成树 脂、聚苯乙烯、各种生物可侵蚀材料等。虽然这些及常用作植入物材 料的其它材料已经证明是有用的，但是这些材料仍存在许多缺陷。一 个缺陷是，采用任何植入物，该植入物表面上总会生物结垢。由于组 织/植入物的界面间隙和植入物材料的表面特征，可能产生生物结垢。 因此，仍需要改进所述聚合物材料和/或将所述材料或所述医疗器件材 料的表面官能化以产生更好的组织/器件界面和减少生物结垢。
发明概述
根据本发明的一个实施方案，聚合物组合物包括第一组分和第二 组分，该第一组分包括含第一可固化官能团的含氟聚合物，该第二组 分包括含第二可固化官能团的含氟聚合物。在一些实施方案中，该组 合物还包括第三组分，该第三组分包括含第三可固化官能团的含氟聚 合物。根据一些实施方案，所述含第一可固化官能团的含氟聚合物或 含第二可固化官能团的含氟聚合物中的至少一种包括全氟聚醚。在备 选的实施方案中，所述含第一可固化官能团的含氟聚合物、含第二可 固化官能团的含氟聚合物或含第三可固化官能团的含氟聚合物中的至 少一种包括低表面能聚合物材料。
在一些实施方案中，该第一可固化官能团包括第一可光固化官能 团。在一些实施方案中，该第一可光固化官能团包括可光固化的二氨 基甲酸酯甲基丙烯酸酯。在一些实施方案中，该第二可固化官能团包 括第二可光固化官能团，该第二可光固化官能团可以包括可光固化的 二环氧基团。
根据一些实施方案，该第二可固化官能团包括第一可热固化官能 团。在一些实施方案中，该第一可热固化官能团包括二异氰酸酯、二 环氧基团或二胺。在一些实施方案中，该第三可固化官能团包括第二 可热固化官能团，该第二可热固化官能团包括三醇或四醇。该组合物 可以包括以下结合物：其中第一可固化官能团包括可光固化的二氨基 甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二可固化官能团包括二异氰酸酯，第三可固 化官能团包括三醇。根据其它的实施方案，该组合物可以包括以下结 合物：其中第一可固化官能团包括可光固化的二氨基甲酸酯甲基丙烯 酸酯，第二可固化官能团包括二异氰酸酯，第三可固化官能团包括以 下四醇：在其它的实施方案中，该组合物可以包括以下结合物：其中 第一可固化官能团包括可光固化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二 可固化官能团包括二环氧基团，第三可固化官能团包括二胺。在其它 的实施方案中，该组合物可以包括以下结合物：其中第一可固化官能 团包括可光固化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二可固化官能团包 括可光固化的二环氧基团。在其它的实施方案中，该组合物可以包括 以下结合物：其中第一可固化官能团包括可光固化的二氨基甲酸酯甲 基丙烯酸酯，第二可固化官能团包括二异氰酸酯。根据一些实施方案， 本发明的材料可以包括由氟代烷基碘前体制造的含氟聚合物。
根据一些实施方案，该第一可光固化官能团在第一波长下反应， 第二可光固化官能团在第二波长下反应。在其它的实施方案中，该第 一可热固化官能团在第一时期反应，第二可热固化官能团在第二时期 反应。根据其它的实施方案，该第一可热固化官能团在第一温度下反 应，第二可热固化官能团在第二温度下反应。根据一些实施方案，在 所述第一可固化官能团被活化之后该第二可固化官能团保持可用以致 该第二可固化官能团可以与构成另一种聚合物的基团、羟基、另一种 官能团和其组合键接。
在一些实施方案中，该全氟聚醚被环脂族环氧化物结构部分封端。 在一些实施方案中，该全氟聚醚具有大约16000的分子量和大约800kPa 的模量。在其它的实施方案中，该全氟聚醚具有小于大约16000的分子 量。在其它实施方案中，该全氟聚醚具有大于大约500kPa的模量。在 其它的实施方案中，该全氟聚醚具有大约16000的分子量和大约200％ 的断裂伸长率。根据一些实施方案，该全氟聚醚具有小于大约200％的 断裂伸长率。在其它的实施方案中，所述第一组分或第二组分中的一 种包括断裂伸长率为大约300％的含氟聚合物。在其它的实施方案中， 所述第一组分或第二组分中的一种包括断裂伸长率为大约200％的含 氟聚合物。在其它的实施方案中，所述第一组分或第二组分中的一种 包括断裂伸长率为大约100％-大约300％的含氟聚合物。根据一些实施 方案，所述第一组分或第二组分中的一种包括断裂伸长率为大约200 ％-大约300％的全氟聚醚。
根据一些实施方案，聚合物组合物包括含至少两种官能团的含氟 聚合物，其中在将第一官能团活化而使该含氟聚合物聚合之后，第二 官能团保持可活化以将该含氟聚合物粘附到另一个化学基团上。在一 些实施方案中，该另一个化学基团选自另一种聚合物的基团、羟基、 另一种官能团和它们的组合。
根据本发明的一些实施方案，微流体器件包括第一含氟聚合物组 分，其中该第一含氟聚合物组分包括全氟聚醚。在一些实施方案中， 该第一含氟聚合物组分包括第一可固化官能团，并且该实施方案还可 以包括含第二可固化官能团的第二含氟聚合物组分。在一些实施方案 中，该第一可固化官能团包括第一可光固化官能团，第二可固化官能 团包括第一可热固化官能团。根据其它的实施方案，第二可固化官能 团包括第二可光固化官能团。
在一些实施方案中，该第一可光固化官能团包括可光固化的二氨 基甲酸酯甲基丙烯酸酯，或可光固化的二环氧基团。在一些实施方案 中，该第一可热固化官能团包括二异氰酸酯、二环氧基团或二胺。在 其它实施方案中，微流体器件还包括第三含氟聚合物组分，其中该第 三含氟聚合物组分包括第三可固化官能团。在一些实施方案中，该第 三可固化官能团包括第二可热固化官能团，如三醇或四醇。
根据一些实施方案，微流体器件包括组合物，其中第一可固化官 能团包括可光固化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二可固化官能团 包括二异氰酸酯，第三可固化官能团包括三醇。根据一些实施方案， 微流体器件包括组合物，其中第一可固化官能团包括可光固化的二氨 基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二可固化官能团包括二异氰酸酯，第三可 固化官能团包括四醇。根据一些实施方案，微流体器件包括组合物， 其中第一可固化官能团包括可光固化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯， 第二可固化官能团包括二环氧基团，第三可固化官能团包括二胺。根 据一些实施方案，该微流体器件包括组合物，其中第一可固化官能团 包括可光固化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二可固化官能团包括 可光固化的二环氧基团。根据一些实施方案，该微流体器件包括组合 物，其中第一可固化官能团包括可光固化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸 酯，第二可固化官能团包括二异氰酸酯。根据一些实施方案，微流体 器件包括组合物，其中第一可固化官能团包括第一可光固化官能团， 其中该第一可光固化官能团和第二可光固化官能团对不同的波长作出 反应。根据一些实施方案，微流体器件包括组合物，其中第一含氟聚 合物组分、第二含氟聚合物组分和第三含氟聚合物组分中的至少一种 包括全氟聚醚。根据一些实施方案，微流体器件包括组合物，其中第 一含氟聚合物组分、第二含氟聚合物组分和第三含氟聚合物组分包括 全氟聚醚。
在其它的实施方案中，微流体器件包括与第一含氟聚合物组分偶 联的硅氧烷组分。在一些实施方案中，微流体器件具有与硅氧烷组分 偶联的第一含氟聚合物组分，从而形成可以耐受高达大约120磅/平方 英寸(psi)的粘附力。在一些实施方案中，该微流体器件的第一含氟聚 合物组分具有大约300％的断裂伸长率。在其它的实施方案中，该第一 含氟聚合物组分具有大约200％的断裂伸长率。在其它实施方案中，该 第一含氟聚合物组分具有大约100％-大约300％的断裂伸长率。在其它 实施方案中，该第一含氟聚合物组分具有大约200％-大约300％的断裂 伸长率。在其它的实施方案中，该含氟聚合物包括低表面能含氟聚合 物。在一些实施方案中，该低表面能含氟聚合物包括小于大约20达因/ 厘米的表面能。在其它的实施方案中，该低表面能含氟聚合物包括小 于大约18达因/厘米，小于大约15达因/厘米，或小于大约12达因/厘米 的表面能。
根据一些实施方案，微流体器件包括选自以下物质的组分：二氨 基甲酸酯甲基丙烯酸酯；扩链的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯；二异氰 酸酯；扩链的二异氰酸酯；封端的二异氰酸酯；PFPE三臂的三醇；PFPE 二苯乙烯；二环氧树脂；二胺；热固化的PU-四醇；热固化的PU-三醇； 热固化的环氧树脂；光固化的环氧树脂和它们的组合。
在一些实施方案中，微流体器件包括基本上不含痕量金属的第一 含氟聚合物组分。在其它的实施方案中，该第一含氟聚合物组分是基 本上耐溶剂的。在一些实施方案中，当与有机溶剂连通时，该第一含 氟聚合物组分溶胀小于大约10wt％。在其它的实施方案中，当与有机 溶剂连通时，该含氟聚合物组分溶胀小于大约5wt％。
在一些实施方案中，所述含氟聚合物组分具有大约1∶2的碳与氟 比，而在其它的实施方案中，所述含氟聚合物组分具有大约1∶1的碳与 氟比。根据一些实施方案，该含氟聚合物组分具有大约2∶1的碳与氟比。 在其它实施方案中，所述含氟聚合物组分具有大约1∶1-大约2∶1的碳与 氟比。根据其它实施方案中，所述含氟聚合物组分具有大约1∶1-大约 1∶2的碳与氟比。
根据一些实施方案，微流体器件还包括第一部件和第二部件之间 的层合(lamination)；其中该层合(laminate)包括第一部件和第二部 件之间的化学键；和其中在大约120磅/平方英寸的压力下该第一部件 不与该第二部件层离。在一些实施方案中，该微流体器件包括限定其 中的沟道的第一部件；和位于该沟道内的阀门；其中该阀门可以在大 约40psi-大约60psi的压力下驱动而不会损害该微流体器件。在一些实 施方案中，微流体器件包括第一含氟聚合物组分，该第一含氟聚合物 组分包括在该微流体器件的沟道上的涂层。
在一些实施方案中，微流体器件包括具有大约16000的分子量和大 约800kPa的模量的第一含氟聚合物组分。在其它的实施方案中，该第 一含氟聚合物组分具有小于大约16000的分子量。在一些实施方案中， 该第一含氟聚合物组分具有大于大约500kPa的模量。在其它实施方案 中，该第一含氟聚合物组分具有大约16000的分子量和大约200％的断 裂伸长率。在一些实施方案中，该第一含氟聚合物组分具有小于大约 200％的断裂伸长率。
根据一些实施方案，微流体器件包括含PAG的全氟聚醚环氧树脂； 其中将该结合物与大约1-大约5摩尔％选自2，2-二甲氧基苯乙酮、1- 羟基环己基苯基酮或二乙氧基苯乙酮的自由基光引发剂共混。在其它 的实施方案中，微流体器件包括含PAG的全氟聚醚环氧树脂，其可在两 种或更多种波长下光固化。在一些实施方案中，微流体器件包括由全 氟聚醚构造的第一部件和由硅酮构造的第二部件。根据本发明的一个 实施方案，微器件由包括以下步骤的方法制备：用包含0.5％的氟气的 溶液在氮气中处理该器件以致该氟与该器件中的氢原子进行自由基反 应并因此使该器件的表面钝化。
根据一些实施方案，通过包括以下步骤的方法制备微流体器件： 将氟化流体添加到该微流体器件的聚合物前体中，其中该聚合物前体 包括可光固化的或可热固化的前体；通过分别用光辐射或热能处理该 聚合物而将该聚合物固化；和从该固化的聚合物中除去氟化流体。在 一些实施方案中，该除去是蒸发方法或溶解方法。根据备选的实施方 案，该氟化流体的浓度小于大约15％，小于大约10％，或小于大约5 ％。
在一些实施方案中，本发明的微器件包括被封端的前体钝化的表 面。在一些实施方案中，该封端的前体包括苯乙烯封端的液体前体。 在备选的实施方案中，该表面包括阀门、沟道、储器、膜或壁的表面。
根据本发明的备选实施方案，微流体器件的构成部件包括阀门、 膜、沟道、储器、井、盖等。在一些实施方案中，该构成部件由第一 聚合物组分和第二聚合物组分制造，其中该第一聚合物组分包括含第 一可固化官能团的含氟聚合物，其中该第二聚合物组分包括含第二可 固化官能团的含氟聚合物。在一些实施方案中，该构成部件包括第三 聚合物组分，其中该第三聚合物组分包括含第三可固化官能团的含氟 聚合物。根据一些实施方案，该构成部件包括组合物，其中含第一可 固化官能团的含氟聚合物、含第二可固化官能团的含氟聚合物或含第 三可固化官能团的含氟聚合物中的至少一种包括全氟聚醚。在其它的 实施方案中，该构成部件包括组合物，其中含第一可固化官能团的含 氟聚合物、含第二可固化官能团的含氟聚合物或含第三可固化官能团 的含氟聚合物中的至少一种包括低表面能聚合物材料。在一些实施方 案中，所述含氟聚合物具有包括可光固化官能团的第一可固化官能团。 在一些实施方案中，该构成部件包括含氟聚合物，该含氟聚合物具有 包括可热固化官能团的第二可固化官能团。在其它的实施方案中，所 述构成部件包括选自可光固化二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯、可光固化 二环氧基团和其组合的可光固化官能团。在一些实施方案中，该可热 固化官能团可以是三醇、二异氰酸酯、四醇、二环氧基团、二胺或它 们的组合。在其它的实施方案中，所述第一可固化官能团和第二可固 化官能团选自二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯；扩链的二氨基甲酸酯甲基 丙烯酸酯；二异氰酸酯；扩链的二异氰酸酯；封端的二异氰酸酯；PFPE 三臂的三醇；PFPE二苯乙烯；二环氧基团；二胺；热固化的PU-四醇； 热固化的PU-三醇；热固化的环氧基团；光固化的环氧基团和它们的组 合。在一些实施方案中，所述构成部件包括具有至少两个层的膜或阀 门，其中该层包括全氟聚醚层压件，该层压件具有层压到全氟聚醚二 氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯材料上的二苯乙烯材料。
在一些实施方案中，该构成部件包括含氟聚合物，该含氟聚合物 具有限定在其中的孔隙。在备选的实施方案中，所述孔隙小于大约15 ％，小于大约10％，或小于大约5％。
根据本发明的一些实施方案，微器件的制造方法包括由含氟聚合 物制造微流体器件。在一些实施方案中，该含氟聚合物包括全氟聚醚。 在其它的实施方案中，该含氟聚合物包括含第一可固化官能团的第一 含氟聚合物组分和含第二可固化官能团的第二含氟聚合物组分。根据 一些实施方案，该第一可固化官能团包括可光固化官能团，第二可固 化官能团包括可热固化官能团。
根据一些实施方案，微流体器件的制造方法包括从聚合物中除去 痕量金属和使用该聚合物制造微流体器件，其中该微流体器件基本上 不含痕量金属。在一些实施方案中，该聚合物包括含氟聚合物，在一 些实施方案中，该含氟聚合物包括全氟聚醚。
根据本发明的一些实施方案，进行反应的方法包括提供微流体器 件，该微流体器件包含基本上不含痕量金属的聚合物；和在该微流体 器件中进行涉及F-的反应以致该F-基本上没有被该微流体器件的聚合 物中的痕量金属猝灭。
在本发明的一些实施方案中，微流体器件的制造方法包括：将含 氟聚合物浇铸到母模板(master template)上，其中该母模板包括空间 图案(dimensional pattern)；将该含氟聚合物固化以致该含氟聚合物 保留该空间图案的基本的镜像；将聚(二甲基硅氧烷)浇铸到该固化的 含氟聚合物上；将该聚(二甲基硅氧烷)固化以致该聚(二甲基硅氧烷) 保留该固化含氟聚合物的图案的基本的镜像；和使用该固化的聚(二甲 基硅氧烷)作为模具用于模塑其它含氟聚合物组分。
根据本发明的其它实施方案，微流体器件的制造的方法包括：将 未固化聚合物的薄层旋涂到微流体器件的第一部分上；将该第一部分 布置在该微流体器件的第二部分上以致该旋涂的薄层与该微流体器件 的第二部分连通；和将该结合物固化以致该旋涂的薄层固化。
根据一些实施方案，提高聚合物器件的化学相容性的方法包括： 用包括苯乙烯封端的前体溶液的溶液处理包含潜在甲基丙烯酸酯、丙 烯酸酯和/或苯乙烯基团的聚合物器件；将该溶液蒸发或溶解以致该苯 乙烯封端的前体的薄膜保留在该聚合物器件的表面上；和将该苯乙烯 封端的前体的薄膜固化以致该薄膜经由与该聚合物器件的潜在甲基丙 烯酸酯、丙烯酸酯和/或苯乙烯基团的反应而粘附到该聚合物器件的表 面上。
在本发明的一些实施方案中，微器件的使用方法包括：由含氟聚 合物制造微流体器件，其中该微流体器件包括沟道；和让液体至少部 分地流过该沟道。在一些实施方案中，该液体包括有机溶剂，如烃溶 剂。在备选的实施方案中，所述烃溶剂选自四氢呋喃、甲苯、二氯甲 烷、己烷、氯仿、异丙醇、环己烷、甲基乙基酮、丙酮和它们的组合。 根据微流体器件的其它使用方法，提供了一种方法，其中该微流体器 件由基本上不含痕量金属的含氟聚合物制造并且其中该液体包括F-。 在备选的实施方案中，微流体器件的使用方法包括：提供具有沟道的 微流体器件，其中该沟道部分地涂有含氟聚合物；和将物质引入该微 流体器件的沟道中，其中该物质包括有机溶剂如烃溶剂。
在一些实施方案中，将含氟聚合物组分与聚合物组分结合。在一 些实施方案，该含氟聚合物和该聚合物是不可混容的。在一些实施方 案中，该含氟聚合物和该聚合物是可混容的。
根据其它的实施方案，微流体器件包括第一组分和第二组分，该 第一组分包括含第一可固化官能团的聚合物，该第二组分包括含第二 可固化官能团的聚合物。在一些实施方案中，该第一可固化官能团包 括可光固化官能团，第二可固化官能团包括可热固化官能团。在一些 实施方案中，该第一可固化官能团包括第一可光固化官能团，第二可 固化官能团包括第二可光固化官能团，并且该第一可光固化官能团可 在第一波长下固化，第二可光固化官能团可在第二波长下固化。在一 些实施方案中，该第一可固化官能团包括第一可热固化官能团，第二 可固化官能团包括第二可热固化官能团，并且该第一可热固化官能团 可在第一温度下固化，第二可热固化官能团可在第二温度下固化。根 据一些实施方案，该第一可固化官能团包括第一可热固化官能团，第 二可固化官能团包括第二可热固化官能团，并且该第一可热固化官能 团可在第一消逝时间下固化，第二可热固化官能团可在第二消逝时间 下固化。
在一些实施方案中，该可光固化官能团包括可光固化的二氨基甲 酸酯甲基丙烯基团，可热固化官能团包括二异氰酸酯。在其它的实施 方案中，该可光固化官能团包括可光固化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸 酯，可热固化官能团包括二环氧基团。在一些实施方案中，该可光固 化官能团包括可光固化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，可热固化官能 团包括二胺。在一些实施方案中，该第一可光固化官能团包括可光固 化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二可光固化官能团包括可光固化 的二环氧基团。
根据一些实施方案，所述组合物还包括含第三可固化官能团的聚 合物。在一些实施方案中，该第一可固化官能团包括可光固化的二氨 基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二可固化官能团包括可热固化的二异氰酸 酯，第三可固化官能团包括可热固化的三醇。在一些实施方案中，该 第一可固化官能团包括可光固化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二 可固化官能团包括可热固化的二异氰酸酯，第三可固化官能团包括可 热固化的四醇。在一些实施方案中，该第一可固化官能团包括可光固 化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，第二可固化官能团包括可热固化的 二环氧基团，第三可固化官能团包括可热固化的二胺。
根据本发明的一些实施方案，微流体器件包括膜。该膜包括第一 组分和第二组分，该第一组分包括含第一可固化官能团的聚合物；该 第二组分包括含第二可固化官能团的聚合物。在一些实施方案中，该 第一可固化官能团包括可光固化官能团，第二可固化官能团包括可热 固化官能团。在一些实施方案中，该第一可固化官能团包括第一可光 固化官能团，第二可固化官能团包括第二可光固化官能团，并且该第 一可光固化官能团可在第一波长下固化，第二可光固化官能团可在第 二波长下固化。在其它的实施方案中，该第一可固化官能团包括第一 可热固化官能团，第二可固化官能团包括第二可热固化官能团，并且 该第一可热固化官能团可在第一温度下固化，第二可热固化官能团可 在第二温度下固化。在其它的实施方案中，该第一可固化官能团包括 第一可热固化官能团，第二可固化官能团包括第二可热固化官能团， 并且该第一可热固化官能团可在第一消逝时间下固化，第二可热固化 官能团可在第二消逝时间下固化。
根据一些实施方案，微流体器件包括膨胀聚四氟乙烯，该膨胀聚 四氟乙烯具有在其孔隙中固化的全氟聚醚。在一些实施方案中，该全 氟聚醚包括可固化官能团。根据一些实施方案，该可固化官能团包括 可光固化官能团，如可光固化的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，或可光 固化的二环氧基团。在其它的实施方案中，该可固化官能团包括可热 固化官能团，如可热固化的二异氰酸酯、二环氧基团、二胺、三醇、 四醇或它们的组合。在其它的实施方案中，全氟聚醚包括全氟聚醚二 苯乙烯。
根据一些实施方案，微流体器件的制造方法包括：提供至少部分 地由膨胀聚四氟乙烯构成的表面；用可固化全氟聚醚润湿该膨胀聚四 氟乙烯以致该全氟聚醚进入该膨胀聚四氟乙烯的孔隙；和固化该全氟 聚醚。在一些实施方案中，该可固化全氟聚醚包括可固化官能团和第 二可固化官能团。根据一些实施方案，该可固化官能团包括可光固化 官能团或可热固化官能团。在其它的实施方案中，该可固化全氟聚醚 包括可光固化官能团和可热固化官能团。
附图简述
图1A-1C是描述根据本公开主题的聚合物材料的图案化层形成过 程的一系列端视图。
图2A-2D是描述根据本公开主题的包括两层聚合物材料的图案化 层的器件的形成过程的一系列端视图。
图3A-3C是本公开方法的用于将官能化器件粘附到经处理的基材 上的实施方案的图示。
图4A-4C是本公开方法的用于制造多层器件的实施方案的图示。
图5A和5B是本公开方法的用于将沟道内表面官能化的实施方案的 图示。
图5A是本公开方法的用于将沟道内表面官能化的实施方案的图 示。
图5B是本公开方法的用于将器件表面官能化的实施方案的图示。
图6A-6D是本公开方法的使用可降解和/或可选择性溶解的材料制 造微结构的实施方案的图示。
图7A-7C是本公开方法的使用可降解和/或可选择性溶解的材料制 造器件中的复杂结构的实施方案的图示。
图8是根据本公开主题的器件的平面示意图。
图9是用于生物大分子合成的集成微流体系统的示意图。
图10是根据本公开主题的用于使溶液流过微流体器件或在微流体 器件中进行化学反应的系统的示意图。
图11a-11e示出了根据本发明一个实施方案的器件的制造过程。
图12A-12B是在大约45psi的压力下驱动的本公开PFPE微流体器件 中的空气驱动气动阀的显微照片。图12A是开口阀门的显微照片，图12B 是在大约45psi下闭合的阀门的显微照片。
图13示出了由本发明一个实施方案的材料和方法制造器件。
图14示出了使用本发明一个实施方案的材料和方法修补破坏构件 的系统。
图15示出了根据本发明一个实施方案的模制品的模塑和重建。
图16A-16C示出了具有根据本发明一个实施方案的内腔(lumen)的 器件。
图17示出了正在经由根据本发明一个实施方案的母模板图案化顺 序形成的器件。
图18示出了根据本发明一个实施方案的牺牲层制造方法和器件。
发明详述
现将参照附图和实施例在下文中更完全地描述本公开主题，其中 示出了代表性的实施方案。然而，可以按不同形式实施本公开主题并 且不应该理解为限于在此给出的实施方案。提供这些实施方案，只是 为了使本公开内容将是彻底且完全的，并向本领域技术人员全面传达 实施方案的范围。
除非另有限定，本文所使用的所有技术和科学术语具有如当前描 述的主题所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。在此提及的 所有出版物、专利申请、专利及其它参考文献整体地引入供参考。
在整个说明书和权利要求书中，给出的化学式或名称将涵盖所有 光学和立体异构体，以及其中存在此类异构体和混合物的外消旋混合 物。
I.定义
本文所使用的术语″微流体器件″通常指可以经由其输送材料(尤 其是流体负载的材料，如液体)的器件，在一些实施方案中，该器件为 微米级，在一些实施方案中为纳米级。因此，本公开主题描述的微流 体器件可以包括微米级部件(feature)、纳米级部件和/或它们的组合。
因此，微流体器件典型地包括尺寸约为毫米级或更低的结构或功 能部件，它们能够以数量级为微升/分钟或更低的流速操纵流体。典型 地，这些部件包括但不限于沟道、流体储器、反应室、混合室和分离 区。在一些实例中，该沟道包括至少一个在大约0.1μm-大约500μm 的范围中的横截面尺寸。使用这一量级的尺寸允许在较小的区域中引 入较大数目的沟道，并且使用较小体积的流体。
微流体器件可以单独存在或可以是微流体系统的一部分，该系统 例如但不局限地可以包括：向系统中引入流体(例如样品、试剂、缓冲 液等)和/或使流体通过系统的泵；检测设备或系统；试剂、产物或数 据储存系统；和控制器件内的流体输送和/或方向、监测和控制器件中 流体所处的环境条件(例如温度、流量等)的控制系统。
本文所使用的术语″器件″包括但不限于，微流体器件、微量滴定 板、配管、软管、医疗植入物器件、手术器件、补片、矫形植入物、 医疗器件构件、工具等。
本文所使用的术语″沟道″、″微米级沟道″和″微流体沟道″可互换 地使用，并且可以意指通过将图案化基材的图案赋予材料或通过任何 适合的材料除去技术而在材料中形成的凹槽或空腔，或者可以意指与 在所述凹槽或空腔中安装的任何适合的导流结构(如管子、毛细管等) 相结合的凹槽或空腔。
本文所使用的术语″流道″和″控制沟道″可互换地使用并可以意指 其中材料，如流体(例如气体或液体)可以流过的微流体器件中的沟道。 更具体地说，术语″流道″是指所考虑的材料，例如溶剂或化学试剂可 以流过的沟道。此外，术语″控制沟道″是指其中材料，如流体(例如气 体或液体)可以按驱动阀门或泵的方式流过的流道。更具体地说，此种 沟道填充有不渗透微流体器件、医疗器件或医疗植入物的材料的气体 或液体。此类气体的实例包括六氟化硫。此类液体的实例包括矿物油、 硅油、丙二醇和乙二醇。按另一种方式来说，在一些实施方案中，本 公开的″流道″和/或″控制沟道″对于置于其中和/或在其中流动的上文 刚描述的流体(例如气体或液体)不可渗透。
除非另有说明，本文所使用的术语″阀门″是指其中通过响应施加 到另一个沟道(例如控制沟道)上的驱动力而可以偏移到一个沟道(例 如流道)或从中缩回的弹性体片段(例如PFPE片段)来隔开两个沟道的 构造。术语″阀门″还包括单向阀，它们包括由珠子隔开的沟道。″阀门 ″还可以意指合成或天然的生物阀门如，脉管瓣膜、心瓣膜等。
本文所使用的术语″图案″可以意指沟道或微流体沟道或微流体沟 道的集成网络，在一些实施方案中，它们可以在预定的点交叉。图案 还可以包括微米或纳米级流体储器、微米或纳米级反应室、微米或纳 米级混合室、微米或纳米级分离区的一种或多种，表面结构(texture)， 在可以包括微米或纳米级凹槽和/或凸起的表面上的图案。该表面图案 可以是规则或不规则的。
本文所使用的术语″交叉″可以意指在某点相遇，在某点相遇且贯 穿或交叉，或在某点相遇并重叠。更具体地说，本文所使用的术语″ 交叉″描述一个实施方案，其中两个沟道在某点相遇，在某点相遇且彼 此贯穿或交叉，或在某点相遇并彼此重叠。因此，在一些实施方案中， 两个沟道可以交叉，即在某点相遇或在某点相遇且彼此贯穿，并且是 彼此流体连通的。在一些实施方案中，两个沟道可以交叉，即在某点 相遇并彼此重叠，并且不是彼此流体连通的，这就是当流道和控制沟 道交叉时的情况。
本文所使用的术语″连通″(例如，第一构件与第二构件″连通″或″ 处于连通状态″)和其语法上的变体用来表示两个或更多个构件或元件 之间的结构、功能、机械、电学、光学或流体性关系，或它们的任何 组合。因而，将一个构件说成与第二构件连通的事实不希望排除附加 的构件可以存在于第一和第二构件之间，和/或与该第一和第二构件在 操作上相关或相衔接的可能性。
在谈及使用微流体器件处理流体的容纳或移动时，术语″在器件中 ″，″在器件上″，″到器件中″，″到器件上″，″通过器件″和″横穿器件″ 通常具有等效的意义。
本文所使用的术语″整体″是指具有或充当单一、均匀的结构的结 构。
本文所使用的术语″非生物有机材料″是指除生物材料以外的有机 材料，即具有共价碳-碳键的那些化合物。本文所使用的术语″生物材 料″包括核酸大分子(例如，DNA、RNA)、氨基酸大分子(例如，酶、蛋 白质等)和小的有机化合物(例如，类固醇、激素)，其中所述小的有机 化合物具有生物活性，尤其是对人类或商业上重要的动物，如宠物和 家畜具有生物活性，并且其中所述小的有机化合物主要用于治疗或诊 断目的。当生物材料对于药物和生物技术应用有利益时，大量应用涉 及由除生物材料以外的材料(即非生物有机材料)增强的化学过程。
本文所使用的术语″部分固化″是指其中可聚合基团的少于大约 100％发生反应的过程。因此，术语″部分固化的材料″是指已经经历了 部分固化过程的材料。
本文所使用的术语″完全固化″是指其中可聚合基团的大约100％ 发生反应的过程。因此，术语″完全固化的材料″是指已经经历了完全 固化过程的材料。
本文所使用的术语″光固化的″是指可聚合基团的反应，其中可以 通过光化辐射，如UV光触发该反应。在本申请中，UV固化可以是光固 化的同义词。
本文所使用的术语″热固化″或″热固化的″是指可聚合基团的反 应，其中可以通过将材料加热超过阈值而触发反应。
遵循长期存在的专利法惯例，本申请(包括权利要求书)中使用的 术语″a″、″an″和″the″指″一个或多个″。因此，例如，所谓的″微流体 沟道″包括多个此种微流体沟道，诸如此类。
II.材料
在某些实施方案中，本公开的主题广泛地描述和使用耐溶剂的低 表面能聚合物材料。根据一些实施方案，低表面能聚合物材料包括但 不限于，全氟聚醚(PFPE)、聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)、聚(环氧丁烷)、 聚(环氧乙烷)、聚(氧杂环丁烷)、聚异戊二烯、聚丁二烯、含氟烯烃 类含氟弹性体等。用此类材料浇铸器件的实例包括：将液体PFPE前体 材料浇铸到图案化基材上，然后将该液体PFPE前体材料固化以产生官 能化PFPE材料的图案化层，其可以用来形成器件，如医疗器件或微流 体器件。为了简化，大多数描述将集中于PFPE材料，然而，可以理解 的是，其它的此类聚合物，如上面列举的那些可以同样应用于本发明 的方法、材料和器件。
代表性的耐溶剂弹性体类材料包括但不限于氟化弹性体类材料。 本文所使用的术语″耐溶剂″是指在常用的烃类有机溶剂或酸性或碱性 水溶液中既不溶胀又不溶解的材料，如弹性体材料。代表性的氟化弹 性体类材料包括但不限于全氟聚醚(PFPE)类材料。
在某些实施方案中，官能化液体PFPE材料显示出用于微流体和/ 或医疗器件的所希望的性能。例如，官能化PFPE材料通常具有低表面 能，是无毒的、透UV和可见光的、高度透气的；固化成韧性、耐用、 高度氟化的弹性体或玻璃质材料，该材料具有优异的防粘性能、耐溶 胀、耐溶剂、生物相容、它们的组合等。这些材料的性能可以通过合 理地选择添加剂、填料、反应性共聚单体和官能化剂(它们的实例将在 本文中进一步描述)而在宽的范围内调整。
希望改进的那些性能包括但不限于，模量、撕裂强度、表面能、 渗透性、官能度、固化模式、可溶性、韧性、硬度、弹性、溶胀特性、 它们的组合等。调节成品材料的机械和/或化学性能的一些方法实例包 括但不限于，减少交联点之间的分子量来提高材料的模量，添加形成 高Tg聚合物的单体以提高材料的模量，添加带电单体或物质到材料中 以提高材料的表面能或可润湿性，它们的组合等。在一些实施方案中， 本发明的材料具有低表面能，其中“低”定义为大约30达因/厘米。根 据一个实施方案，表面能低于大约30达因/厘米。根据另一个实施方案， 表面能低于大约20达因/厘米。根据一个更优选的实施方案，表面能低 于大约18达因/厘米。根据又一个实施方案，表面能低于大约15达因/ 厘米。根据又一个实施方案，表面能低于大约12达因/厘米。根据其它 的实施方案，表面能低于大约10达因/厘米。
在一些实施方案中，当经受烃溶剂处理时，本发明的氟化聚合物 (例如但不限于PFPE)溶胀少于大约15％的体积变化。在备选的实施方 案中，所述烃溶剂可以是四氢呋喃、甲苯、二氯甲烷、己烷、氯仿、 异丙醇、环己烷、甲基乙基酮、丙酮、它们的组合等。在备选的实施 方案中，本发明的含氟聚合物可以经本文的实施方案和方法改变以将 该含氟聚合物对此类溶剂的溶胀降低到小于大约10wt％。在其它实施 方案中，含氟聚合物响应本文列举的溶剂的溶胀小于大约8wt％的重量 变化。在其它实施方案中，可以通过本文公开的方法设置含氟聚合物 的组成和构造以致该含氟聚合物响应本文列举的溶剂的溶胀小于大约 5wt％的重量变化。可以应用于本文公开的材料的其它溶剂可以参见 Lee J.N.等人Solvent Compatibility of Poly(dimethylsiloxane)Based Microfluidic Devices， Anal.Chem.75，6544-6554(2003)，该文献整体在此引入作为参考， 包括其中引用的所有参考文献。本公开的PFPE材料的不溶胀性质和易 脱模性允许制造微流体器件。
根据一些实施方案，本发明的含氟聚合物具有大约1∶2的碳与氟 比。在一些实施方案中，该碳与氟比为大约1∶1。在备选的实施方案中， 该碳与氟比为大约2∶1。根据其它的实施方案，该碳与氟比为大约1∶1- 大约2∶1。根据其它的实施方案，该碳与氟比为大约1∶1-大约1∶2。
根据本发明的一个方面，对于本文描述的材料，聚合物的分子量 可以例如通过扩链，与其它组分混合，增加或减少官能团等来选择或 改性，以产生具有预定机械性能，如模量、断裂伸长率、韧性、剪切、 它们的组合等的所得材料。在一些实施方案中，本文描述的含氟聚合 物材料的模量可以通过提高该含氟聚合物的分子量来降低。在一个实 施方案中，含氟聚合物的分子量为大约16000且模量为大约800kPa。根 据其它的实施方案，该材料的模量可以为大约500kPa。根据其它的实 施方案，该材料的模量可以为大约400kPa。根据其它的实施方案，该 材料的模量可以为大约200kPa。根据其它的实施方案，该材料的模量 可以为大约100kPa。根据其它的实施方案，该材料的模量可以为大约 100kPa-大约5megaPa。
在一些实施方案中，该材料的断裂伸长率随着该材料的分子量增 加而增加。根据一些实施方案，本发明的含氟聚合物的断裂伸长率为 大约200％且该分子量为大约16000。根据一个实施方案，该含氟聚合 物的断裂伸长率为大约300％。根据一个实施方案，该含氟聚合物的断 裂伸长率为大约250％。根据一个实施方案，该含氟聚合物的断裂伸长 率为大约200％。根据一个实施方案，该含氟聚合物的断裂伸长率为大 约100％。根据一些实施方案，该含氟聚合物的断裂伸长率为大约300 ％-大约100％。
II.A.由粘度小于大约100厘沲的液体PFPE前体材料制备的全氟聚 醚材料
如本领域普通技术人员承认的那样，全氟聚醚(PFPE)已经用于许 多应用超过了25年。商业PFPE材料由全氟化单体的聚合制备。这类材 料的第一成员由六氟环氧丙烷(HFPO)的氟化铯催化聚合制备，从而产 生了一系列命名为KRYTOX(DuPont，Wilmington，Delaware，United States of America)的支化聚合物。类似的聚合物由六氟丙烯的UV催 化光致氧化产生(FOMBLINY)(Solvay Solexis，Brussels，Belgium)。 此外，通过类似的方法，但是使用四氟乙烯制备了线性聚合物 (FOMBLINZ)(Solvay)。最后，第四种聚合物(DEMNUM)(Daikin Industries，Ltd.，Osaka，Japan)由四氟氧杂环丁烷的聚合接着直接 氟化制备。这些流体的结构在表I中给出。表II包含PFPE类润滑剂的一 些成员的性能数据。同样地，官能化PFPE的物理性能在表III中提供。 除了这些商购的PFPE流体之外，通过直接氟化技术正在制备一系列新 的结构。这些新PFPE材料的代表性结构在表IV中给出。在上述PFPE流 体中，仅KRYTOX和FOMBLINZ已经广泛地用于应用。参见 Jones，W.R.，Jr.，The Properties of Perfluoropolyethers Used for Space Applications，NASA Technical Memorandum 106275(1993年7 月)，该文献在此整体引入作为参考。因此，此类PFPE材料的用途提供 在本公开主题中。
表I.商业PFPE流体的名称和化学结构

表II.PFPE物理性能

表III.官能化PFPE的PFPE物理性能

表IV.代表性的PFPE流体的名称和化学结构
                                                                
名称                                结构a  
                                                                
Perfluoropoly(methylene oxide)(PMO) CF3O(CF2O)xCF3
Perfluoropoly(ethylene oxide)(PEO)  CF3O(CF2CF2O)xCF3
Perfluoropoly(dioxolane)(DIOX)      CF3O(CF2CF2OCF2O)xCF3
Perfluoropoly(trioxocane)(TRIOX)    CF3O[(CF2CF2O)2CF2O]xCF3
                                                                
a其中x是任何整数
在一些实施方案中，全氟聚醚前体包括聚(四氟环氧乙烷-共聚- 二氟甲醛)α，ω二醇，其在一些实施方案中可以光固化而形成全氟聚 醚二甲基丙烯酸酯和全氟聚醚二苯乙烯类化合物中的一种。官能化全 氟聚醚的合成和光固化的代表性方案提供在方案1中。

方案1.官能化全氟聚醚的合成和光固化
II.B.由粘度大于大约100厘沲的液体PFPE前体材料制备的全氟聚 醚材料
下文提供的用于促进和/或提高PFPE材料的层和另一种材料和/或 基材之间的粘附性和用于将化学官能度添加到表面上的方法包括PFPE 材料，该PFPE材料具有选自粘度大于大约100厘沲(cSt)和粘度小于大 约100cSt的特性，条件是粘度小于100cSt的液体PFPE前体材料不是自 由基可光固化的PFPE材料。本文所提供的液体PFPE前体材料的粘度是 指在官能化，例如用甲基丙烯酸酯或苯乙烯类基团官能化之前该材料 的粘度。
因此，在一些实施方案中，由粘度大于大约100厘沲(cSt)的液体 PFPE前体材料制备PFPE材料。在一些实施方案中，该液体PFPE前体被 可聚合基团封端。在一些实施方案中，该可聚合基团选自丙烯酸酯、 甲基丙烯酸酯、环氧基、氨基、羧基、酸酐、马来酰亚胺、异氰酸根、 烯属和苯乙烯类基团。
在一些实施方案中，全氟聚醚材料包括选自以下结构的骨架结构：

其中X存在或不存在，并且当存在时包括封端基团，并且n是1-100 的整数。
在一些实施方案中，PFPE液体前体由六氟环氧丙烷或四氟环氧乙 烷合成，如方案2所示。

方案2.由六氟环氧丙烷或四氟环氧乙烷合成液体PFPE前体材料 在一些实施方案中，液体PFPE前体由六氟环氧丙烷或四氟环氧乙 烷合成，如方案3所示。

方案3.由六氟环氧丙烷或四氟环氧乙烷合成液体PFPE前体材料
在一些实施方案中，液体PFPE前体包括扩链的材料以致两个或更 多个链在添加可聚合基团之前被连接在一起。因此，在一些实施方案 中，″连接基″将两个链连接到一个分子上。在一些实施方案中，如方 案4所示，连接基连接三个或更高个链。

方案4.连接三个PFPE链的连接基
在一些实施方案中，X选自异氰酸酯、酰氯、环氧基和卤素。在一 些实施方案中，R选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯、环氧基、羧 基、酸酐、马来酰亚胺、异氰酸酯、烯属和胺。在一些实施方案中， 该圆圈代表任何多官能化分子。在一些实施方案中，多官能化分子包 括环状分子。PFPE是指上文提供的任何PFPE材料。
在一些实施方案中，液体PFPE前体包括方案5中提供的超支化聚合 物，其中PFPE是指上文提供的任何PFPE材料。

方案5：超支化PFPE液体前体材料
在一些实施方案中，液体PFPE材料包括选自以下的末端官能化的 材料：

在一些实施方案中，PFPE液体前体被可以使用光酸产生剂光固化 的环氧基结构部分封端。适合用于本公开主题的光酸产生剂包括，但 不限于：对甲苯磺酸双(4-叔丁基苯基)碘鎓、三氟甲磺酸双(4-叔丁基 苯基)碘鎓、三氟甲磺酸(4-溴-苯基)二苯基锍、三氟甲磺酸(叔丁氧基 羰基甲氧基萘基)二苯基锍、三氟甲磺酸(叔丁氧基羰基甲氧基苯基) 二苯基锍、三氟甲磺酸(4-叔丁基苯基)二苯基锍、三氟甲磺酸(4-氯苯 基)二苯基锍、二苯基碘鎓-9，10-二甲氧基-蒽-2-磺酸盐、六氟磷酸二 苯基碘鎓、硝酸二苯基碘鎓、全氟-1-丁烷磺酸二苯基碘鎓、对甲苯磺 酸二苯基碘鎓、三氟甲磺酸二苯基碘鎓、三氟甲磺酸(4-氟苯基)二苯 基锍、三氟甲磺酸N-羟基萘二甲酰亚胺、全氟-1-丁烷磺酸N-羟基-5- 降冰片烯-2，3-二甲酰亚胺、三氟甲磺酸N-羟基邻苯二甲酰亚胺、六氟 锑酸[4-[(2-羟基十四烷基)氧]苯基]-苯基碘鎓、三氟甲磺酸(4-碘代 苯基)二苯基锍、三氟甲磺酸(4-甲氧基苯基)二苯基锍、2-(4-甲氧基 苯乙烯基)-4，6-双(三氯甲基)-1，3，5-三嗪、三氟甲磺酸(4-甲基苯基) 二苯基锍、三氟甲磺酸(4-甲基硫代苯基)甲基苯基锍、三氟甲磺酸2- 萘基二苯基锍、三氟甲磺酸(4-苯氧基苯基)二苯基锍、三氟甲磺酸(4- 苯基硫代苯基)二苯基锍、硫代双(六氟磷酸三苯基锍)、六氟锑酸三芳 基锍盐、六氟磷酸三芳基锍盐、全氟-1-丁烷磺酸三苯基锍、三氟甲磺 酸三苯基锍、全氟-1-丁烷磺酸三(4-叔丁基苯基)锍和三氟甲磺酸三 (4-叔丁基苯基)锍。
在一些实施方案中，液体PFPE前体固化成高度UV和/或高度可见光 透明的弹性体。在一些实施方案中，该液体PFPE前体固化成高度可渗 透氧气、二氧化碳和氮气(可以促进维持置于其中的生物流体/细胞的 生存性的性能)的弹性体。在一些实施方案中，添加添加剂或者制造层 来增强器件对分子，如氧气、二氧化碳、氮气、染料、试剂等的阻隔 性能。
在一些实施方案中，适合于与本公开主题一起使用的材料包括硅 酮材料，其包括具有以下结构的氟代烷基官能化的聚二甲基硅氧烷 (PDMS)：

其中：
R选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和乙烯基；
Rf包括氟代烷基链；
n是1-100,000的整数。
在一些实施方案中，适合于与本公开主题一起使用的材料包括苯 乙烯类材料，其具有选自以下的氟化苯乙烯单体：

其中Rf包括氟代烷基链。
在一些实施方案中，适合于与本公开主题一起使用的材料包括丙 烯酸酯材料，其包括具有以下结构的氟化丙烯酸酯或氟化甲基丙烯酸 酯：

其中：
R选自H、烷基、取代的烷基、芳基和取代的芳基；和
Rf包括氟代烷基链，该氟代烷基链具有在全氟烷基链和酯键之间 的-CH2-或-CH2-CH2-间隔基。在一些实施方案中，所述全氟烷基具有氢 取代基。
在一些实施方案中，适合于与本公开主题一起使用的材料包括具 有氟化单体的三嗪含氟聚合物。
在一些实施方案中，可以通过易位聚合反应聚合或交联的氟化单 体或氟化低聚物包括官能化的烯烃。在一些实施方案中，该官能化烯 烃包括官能化的环状烯烃。
根据一个备选的实施方案，PFPE材料包括由方案6中提供的以下结 构描述和显示的氨基甲酸酯嵌段：
PFPE氨基甲酸酯四官能化甲基丙烯酸酯

方案6.PFPE氨基甲酸酯四官能化甲基丙烯酸酯
根据本发明的一个实施方案，如上面描述的PFPE氨基甲酸酯四官 能化甲基丙烯酸酯材料可以用作本发明的材料和方法或可以与本文描 述的其它材料和方法结合使用，这是本领域普通技术人员可以领会的。
根据一些实施方案，氨基甲酸酯体系包括具有以下结构的材料：


方案7.用于微流体的PFPE氨基甲酸酯体系
根据这一方案(方案7)，部分A是UV可固化前体，部分B和C构成该 氨基甲酸酯体系的可热固化组分。第四前体组分(部分D)是封端的前体 (例如，苯乙烯封端的液体前体)。根据一些实施方案，部分D与包含在 基础材料中的潜在甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯或苯乙烯基团反应，从而 添加该基础材料的化学相容性或表面钝化和提高该基础材料的官能 度。
II.C.含氟烯烃类材料
此外，在一些实施方案中，本文所使用的材料选自高度氟化的含 氟弹性体，例如含至少58wt％氟的含氟弹性体，如Tang的美国专利号 6,512,063所述，该文献在此整体引入作为参考。此类含氟弹性体可以 是部分氟化的或全氟化的，并且可以包含25-70wt％(基于该含氟弹性 体的重量)第一单体(例如偏二氟乙烯(VF2)或四氟乙烯(TFE))的共聚 合单元。该含氟弹性体剩余的单元包括一种或多种附加的共聚合单体， 它们不同于第一单体，并且选自含氟烯烃、含氟乙烯基醚、烃类烯烃 和它们的组合。
这些含氟弹性体包括VITON(DuPont Dow Elastomers， Wilmington，Delaware，United States of America)和Ke1-F型聚合 物，如Unger等人的美国专利号6,408,878中为微流体应用描述的聚合 物。然而，这些可商购的聚合物具有大约40-65(ML 1+10，在121℃下) 的门尼粘度，赋予它们发粘、胶状的粘度。当固化时，它们变成刚性、 不透明的固体。当前可获得的VITON和Ke1-F对于微米级模塑具有有 限的应用。在本文描述的应用领域中需要具有类似的组成，但是具有 更低的粘度和更大的光学透明度的可固化物质。较低的粘度(例如， 2-32(ML 1+10，在121℃下)或更优选在20℃下低到80-2000cSt，这种 组合物产生可更有效固化的可浇注液体。
更具体地说，含氟烯烃包括但不限于，偏二氟乙烯、六氟丙烯 (HFP)、四氟乙烯(TFE)、1，2，3，3，3-五氟丙烯(1-HPFP)、三氟氯乙烯 (CTFE)和氟乙烯。
该含氟乙烯基醚包括但不限于全氟(烷基乙烯基)醚(PAVE)。更具 体地说，用作单体的全氟(烷基乙烯基)醚包括以下通式的全氟(烷基乙 烯基)醚：
CF2＝CFO(RfO)n(RfO)mRf
其中每个Rf独立地是线性或支化C1-C6全氟亚烷基，m和n各自独立 地是0-10的整数。
在一些实施方案中，全氟(烷基乙烯基)醚包括以下通式的单体：
CF2＝CFO(CF2CFXO)nRf
其中X是F或CF3，n是0-5的整数，Rf是线性或支化C1-C6全氟亚烷基。 在一些实施方案中，n是0或1，Rf包括1-3个碳原子。这些全氟(烷基乙 烯基)醚的代表性实例包括全氟(甲基乙烯基)醚(PMVE)和全氟(丙基乙 烯基)醚(PPVE)。
在一些实施方案中，全氟(烷基乙烯基)醚包括以下通式的单体：
CF2＝CFO[(CF2)mCF2CFZO)nRf
其中Rf是含1-6个碳原子的全氟烷基，m是0或1的整数，n是0-5的 整数，Z是F或CF3。在一些实施方案中，Rf是C3F7，m是0，n是1。
在一些实施方案中，全氟(烷基乙烯基)醚单体包括以下通式的化 合物：
CF2＝CFO[(CF2CF{CF3}O)n(CF2CF2CF2O)m(CF2)p]CxF2x+1
其中m和n各自独立地是0-10的整数，p是0-3的整数，x是1-5的整 数。在一些实施方案中，n是0或1，m是0或1，x是1。
有用的全氟(烷基乙烯基醚)的其它实例包括：
CF2＝CFOCF2CF(CF3)O(CF2O)mCnF2n+1
其中n是1-5的整数，m是1-3的整数。在一些实施方案中，n是1。
在其中全氟(烷基乙烯基)醚(PAVE)的共聚合单元存在于当前描述 的含氟弹性体中的实施方案中，以该含氟弹性体的总重量计，该PAVE 含量通常为25-75wt％。如果PAVE是全氟(甲基乙烯基)醚(PMVE)，则含 氟弹性体包含30-55wt％共聚合的PMVE单元。
可用于当前描述的含氟弹性体的烃类烯烃包括但不限于，乙烯(E) 和丙烯(P)。在其中烃类烯烃的共聚合单元存在于当前描述的含氟弹性 体中的实施方案中，该烃类烯烃含量通常为4-30wt％。
此外，在一些实施方案中，当前描述的含氟弹性体可以包括一种 或多种固化中心单体的单元。适合的固化中心单体的实例包括：i)含 溴烯烃；ii)含碘烯烃；iii)含溴乙烯基醚；iv)含碘乙烯基醚；v)具 有腈基的含氟烯烃；vi)具有腈基的含氟乙烯基醚；vii)1，1，3，3，3- 五氟丙烯(2-HPFP)；viii)全氟(2-苯氧基丙基乙烯基)醚；和ix)非共 轭二烯。
溴化固化中心单体可以包含其它卤素，优选氟。溴化烯烃固化中 心单体的实例是CF2＝CFOCF2CF2CF2OCF2CF2Br；溴代三氟乙烯；4-溴 -3，3，4，4-四氟丁烯-1(BTFB)；及其它如溴乙烯、1-溴-2，2-二氟乙烯； 全氟烯丙基溴；4-溴-1，1，2-三氟丁烯-1；4-溴-1，1，3，3，4，4、-六氟 丁烯；4-溴-3-氯-1，1，3，4，4-五氟丁烯；6-溴-5，5，6，6-四氟己烯； 4-溴代全氟丁烯-1和3，3-二氟烯丙基溴。溴化乙烯基醚固化中心单体 包括2-溴-全氟乙基全氟乙烯基醚和CF2Br-Rf-O-CF＝CF2类氟化化合物 (其中Rf是全氟亚烷基)，如CF2BrCF2O-CF＝CF2，和ROCF＝CFBr或ROCBr＝CF2 类氟代乙烯基醚(其中R是低级烷基或氟代烷基)，如CH3OCF＝CFBr或 CF3CH2OCF＝CFBr。
适合的碘化固化中心单体包括以下通式的碘化烯烃： CHR＝CH-Z-CH2CHR-I，其中R是-H或-CH3；Z是C1-C18(全)氟代亚烷基，该 氟代亚烷基是线性或支化，任选含一个或多个醚氧原子，或美国专利 号5,674,959中公开的(全)氟代聚氧基亚烷基。有用的碘化固化中心单 体的其它实例是以下通式的不饱和醚：I(CH2CF2CF2)nOCF＝CF2和ICH2CF2 O[CF(CF3)CF2O]nCF＝CF2，等，其中n是1-3的整数，如美国专利号 5,717,036中所公开。此外，适合的碘化固化中心单体，包括碘乙烯、 4-碘-3，3，4，4-四氟丁烯-1(ITFB)；3-氯-4-碘-3，4，4-三氟丁烯；2- 碘-1，1，2，2-四氟-1-(乙烯基氧基)乙烷；2-碘-1-(全氟乙烯基氧 基)-1，1，-2，2-四氟乙烯；1，1，2，3，3，3-六氟-2-碘-1-(全氟乙烯基 氧基)-丙烷；2-碘代乙基乙烯基醚；3，3，4，5，5，5-六氟-4-碘代戊烯； 和碘代三氟乙烯在美国专利号4,694,045中进行了公开。烯丙基碘和2- 碘-全氟乙基全氟乙烯基醚也是有用的固化中心单体。
有用的含腈固化中心单体包括下面所示通式的那些：
CF2＝CF-O(CF2)n-CN
其中n是2-12的整数。在一些实施方案中，n是2-6的整数。
CF2＝CF-O[CF2-CF(CF)-O]n-CF2-CF(CF3)-CN
其中n是0-4的整数。在一些实施方案中，n是0-2的整数。
CF2＝CF-[OCF2CF(CF3)]x-O-(CF2)n-CN
其中x是1或2，n是1-4的整数；和
CF2＝CF-O-(CF2)n-O-CF(CF3)-CN
其中n是2-4的整数。在一些实施方案中，固化中心单体是具有腈 基和三氟乙烯基醚基的全氟化聚醚。
在一些实施方案中，固化中心单体是：
CF2＝CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2CN
即，全氟(8-氰基-5-甲基-3，6-二噁-1-辛烯)或8-CNVE。
非共轭二烯固化中心单体的实例包括但不限于，1，4-戊二烯；1，5- 己二烯；1，7-辛二烯；3，3，4，4-四氟-1，5-己二烯；及其它，如加拿大 专利号2,067,891和欧洲专利号0784064A1中公开的那些。适合的三烯 是8-甲基-4-乙叉基-1，7-辛二烯。
在其中将使用过氧化物固化含氟弹性体的实施方案中，该固化中 心单体优选选自4-溴-3，3，4，4-四氟丁烯-1(BTFB)；4-碘-3，3，4，4-四 氟丁烯-1(ITFB)；烯丙基碘；溴代三氟乙烯和8-CNVE。在其中将用多 元醇固化含氟弹性体的实施方案中，2-HPFP或全氟(2-苯氧基丙基乙烯 基)醚是优选的固化中心单体。在其中将用四胺、双(氨基苯酚)或双(硫 代氨基苯酚)固化含氟弹性体的实施方案中，8-CNVE是优选的固化中 心单体。
当存在于本公开的含氟弹性体中时，固化中心单体的单元通常以 0.05-10wt％(以含氟弹性体的总重量计)，优选0.05-5wt％，最优选 0.05-3wt％的水平存在。
可以用于本公开主题的含氟弹性体包括但不限于，具有至少58wt ％氟并具有以下共聚合单元的那些：i)偏二氟乙烯和六氟丙烯；ii) 偏二氟乙烯，六氟丙烯和四氟乙烯；iii)偏二氟乙烯，六氟丙烯，四 氟乙烯和4-溴-3，3，4，4-四氟丁烯-1；iv)偏二氟乙烯，六氟丙烯，四 氟乙烯和4-碘-3，3，4，4-四氟丁烯-1；v)偏二氟乙烯，全氟(甲基乙烯 基)醚，四氟乙烯和4-溴-3，3，4，4-四氟丁烯-1；vi)偏二氟乙烯，全氟 (甲基乙烯基)醚，四氟乙烯和4-碘-3，3，4，4-四氟丁烯-1；vii)偏二氟 乙烯，全氟(甲基乙烯基)醚，四氟乙烯和1，1，3，3，3-五氟丙烯；viii) 四氟乙烯，全氟(甲基乙烯基)醚和乙烯；ix)四氟乙烯，全氟(甲基乙 烯基)醚，乙烯和4-溴-3，3，4，4-四氟丁烯-1；x)四氟乙烯，全氟(甲 基乙烯基)醚，乙烯和4-碘-3，3，4，4-四氟丁烯-1；xi)四氟乙烯，丙烯 和偏二氟乙烯；xii)四氟乙烯和全氟(甲基乙烯基)醚；xiii)四氟乙烯， 全氟(甲基乙烯基)醚和全氟(8-氰基-5-甲基-3，6-二噁-1-辛烯)；xiv) 四氟乙烯，全氟(甲基乙烯基)醚和4-溴-3，3，4，4-四氟丁烯-1；xv) 四氟乙烯，全氟(甲基乙烯基)醚和4-碘-3，3，4，4-四氟丁烯-1；和xvi) 四氟乙烯，全氟(甲基乙烯基)醚和全氟(2-苯氧基丙基乙烯基)醚。
此外，通过在含氟弹性体的制备过程中使用链转移剂或分子量调 节剂，含碘端基、含溴端基或它们的组合可以任选地存在于含氟弹性 体聚合物链端的一端或两端。当使用时，链转移剂的量经计算使得含 氟弹性体中的碘或溴水平为0.005-5wt％，优选0.05-3wt％。
链转移剂的实例包括含碘化合物，其使得在聚合物分子的一端或 两端引入键接的碘。二碘甲烷；1，4-二碘全氟-正丁烷和1，6-二碘 -3，3，4，4-四氟己烷是此类试剂的代表。其它的碘化链转移剂包括 1，3-二碘全氟丙烷；1，6-二碘全氟己烷；1，3-二碘-2-氯全氟丙烷；1，2- 二(碘代二氟甲基)全氟环丁烷；一碘代全氟乙烷；一碘代全氟丁烷； 2-碘-1-氢化全氟乙烷等。还包括欧洲专利号0868447A1公开的氰基- 碘链转移剂。尤其优选的是二碘化链转移剂。
溴化链转移剂的实例包括1-溴-2-碘代全氟乙烷；1-溴-3-碘代全 氟丙烷；1-碘-2-溴-1，1-二氟乙烷及其它，如美国专利号5,151,492 中公开的那些。
其它适合使用的链转移剂包括美国专利号3,707,529中公开的那 些。此类试剂的实例包括异丙醇、丙二酸二乙酯、乙酸乙酯、四氯化 碳、丙酮和十二烷硫醇。
II.D.双重可光固化和可热固化材料
根据另一个实施方案，根据本发明的材料包括可光固化成分和可 热固化成分中的一种或多种。在一个实施方案中，可光固化成分与可 热固化成分无关，以致该材料可以经历多重固化。能够经历多重固化 的材料是有用的，例如，形成层状器件或将器件连接或附接到其它器 件或将器件的部分或构件连接或附接到器件的其它部分或构件。例如， 含可光固化和可热固化成分的液体材料可以经由例如，光固化过程或 热固化过程经历第一固化而形成第一器件。然后，可以将光固化或热 固化的第一器件粘附到具有相同材料或具有与该材料类似的任何材料 (该材料将热固化或光固化并粘结到第一器件的材料上)的第二器件 上。通过将该第一器件和第二器件彼此相邻的布置并让该第一和第二 器件经历热固化或光固化，其针对在第一固化时没有被活化的任一组 分。此后，第一器件的通过光固化过程仍保持未活化的热固化成分或 第一器件的通过第一热固化仍保持未活化的光固化成分将被活化并粘 结第二器件。在一个实施方案中，使用这一方法和材料，第一和第二 器件变得粘附在一起。对本领域普通技术人员可以理解的是，固化过 程的顺序是独立确定的，并且可以首先进行热固化接着进行光固化或 可以首先进行光固化接着进行热固化。
根据又一个实施方案，多种可热固化成分可以包括在材料中以致 该材料可以经历多重且独立的热固化过程。例如，该多种可热固化成 分可以具有不同的活化温度范围，以致该材料可以在第一温度范围下 经历第一热固化，在第二温度范围下经历第二热固化等。因此，在一 个实施方案中，可以经由不同的热固化将材料粘附到多种的其它材料 上，从而形成多重层压层器件。在备选的实施方案中，材料可以包括 在不同的速率下反应或被活化的不同的热固化成分，因此，为使用者 提供选择权，例如在第一速率下首先固化该材料，然后让该材料在不 同的速率下经历第二固化以将该首先固化的材料粘附到第二种材料 上。
在另一个实施方案中，本发明的材料可以包括双重光固化材料， 其可以包括能够在不同波长下固化的不同成分。例如，第一光固化成 分可以是在大约365nm的波长下固化的二甲基丙烯酸酯。该材料也可 以包括第二光固化成分，例如在另一种波长，例如254nm下活化的二 环氧基材料。这样，器件的多个层可以在整个器件的不同制造阶段键 接并粘附到其它基材(如玻璃、硅、其它的聚合物材料、层压件、它们 的组合等)上。
可能是UV可固化组分的适合的封端剂的化学基团的实例包括：甲 基丙烯酸酯、丙烯酸酯、苯乙烯类、环氧化物、环丁烷及其它2+2环加 成物、它们的组合等。适于将可热固化组分封端的化学基团对的实例 包括：环氧基/胺，环氧基/羟基，三醇/二异氰酸酯，四醇/二异氰酸 酯，羧酸/胺，羧酸/羟基，酯/胺，酯/羟基，胺/酸酐，酰基卤/羟基， 酰基卤/胺，胺/卤化物，羟基/卤化物，羟基/氯硅烷，叠氮化物/乙炔 及其它所谓的″链接化学(click chemistry)″反应，和涉及使用Grubb 型催化剂的置换反应，它们的组合等。根据一些实施方案，UV和热的 封端组合的实例包括：UV二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯与热三醇和二异 氰酸酯组分，UV二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯与热四醇和二异氰酸酯组 分，UV二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯与UV二环氧基，UV二氨基甲酸酯甲 基丙烯酸酯与热二环氧基和二胺组分，UV二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯 与热二异氰酸酯，它们的组合等。
本公开的将器件的多个层彼此粘附或粘附到单独的表面上的方法 可以应用于PFPE类材料，以及各种其它材料，包括PDMS及其它液态聚 合物。适合用于本公开的粘附方法的液态聚合物材料的实例包括但不 限于，PDMS，聚(环氧丁烷)，聚(环氧乙烷)，聚(氧杂环丁烷)，聚异 戊二烯，聚丁二烯和含氟烯烃类含氟弹性体，如可以注册商标VITON 和KALREZ获得的那些。
因此，在一个实施方案中，本公开方法可以用来将不同聚合物材 料的层粘附在一起而形成器件，如微流体器件、医疗器件、手术器件、 工具、医疗器件的构件、植入物材料、层压件等。例如，多个PFPE和 PDMS层可以在给定微流体和/或医疗器件中粘附在一起。在一些实施方 案中，不同的聚合物材料包括与同一个器件中的聚合物混合的含氟聚 合物。根据一些实施方案，该聚合物可与该含氟聚合物混容。根据其 它的实施方案，该聚合物不与该含氟聚合物混容。
根据一些实施方案，器件可以由与聚合物混合的含氟聚合物的组 合物形成，其中该含氟聚合物包括第一官能团，该聚合物包括第二官 能团。根据这些实施方案，该官能团可以是本文公开的可光固化和/ 或可热固化官能团。在其它的实施方案中，器件可以由含有第一聚合 物和第二聚合物的组合物形成，其中该第一聚合物包括第一官能团， 该第二聚合物包括第二官能团。根据这些实施方案，所述第一和第二 官能团可以包括本文公开的官能团，如可光固化和/或可热固化官能 团。在其它的实施方案中，器件可以由包括第一含氟聚合物和第二含 氟聚合物的组合物形成，其中该第一含氟聚合物包括第一官能团，该 第二含氟聚合物包括第二官能团。根据这些实施方案，所述第一和第 二官能团可以包括本文公开的官能团，如可光固化和/或可热固化官能 团。刚才描述的组合物可以通过将该组合物的组分之一的第一可固化 官能团(即，可光固化官能团)活化来经历第一固化，然后，在形成(经 由该材料的光固化)器件的多个构件之后，该构件可以彼此相对布置并 经处理进行第二固化从而活化第二官能团(即，可热固化官能团)并将 该多个构件固化或层压在一起。
根据其它的实施方案，器件的不同构件可以由不同材料形成，例 如器件的第一构件可以由聚合物材料形成，该器件的第二构件可以由 含氟聚合物材料形成。根据这些实施方案，该聚合物和该含氟聚合物 都可以包括双重固化官能团，例如可光固化和可热固化官能团。因此， 器件的各个构件可以通过让该材料经历第一固化(即，光固化)以制造 该构件来制造，然后所述各个构件可以彼此相对布置而形成所需的器 件并经历第二固化(即，热固化)以将所述各个构件粘结并形成该器件。
II.E.硅酮类材料
根据可供选择的实施方案，新型硅酮类材料包括一种或多种可光 固化和可热固化组分。在这些可供选择的实施方案中，硅酮类材料可 以包括一种或多种可光固化组分和一种或多种可热固化组分，以致该 硅酮类材料具有本文描述的双重固化能力。与本发明相容的硅酮类材 料在本文中及全部引入本申请供参考的参考资料中进行了描述。
II.F.含磷腈的聚合物
根据一些实施方案，本文公开的器件和方法可以用包括含磷腈的 聚合物的材料形成，该含磷腈的聚合物具有以下结构。根据这些实施 方案，下面结构中的R可以是含氟烷基链。此类含氟烷基链的实例可以 参见Langmuir，2005，21，11604，该文献的公开内容在此整体引入作为 参考。本申请中公开的器件可以由含磷腈的聚合物形成或与含磷腈的 聚合物结合的PFPE形成。

IIG.用芳基三氟乙烯基醚(TVE)封端的材料
在一些实施方案中，本文公开的器件和方法可以用包括被一个或 多个芳基三氟乙烯基醚(TVE)基封端的材料的材料形成，如下面结构所 示。用TVE基封端的材料的实例可以参见 Macromolecules，2003，36，9000，该文献在此整体引入作为参考。这些 结构在大约150℃下按2+2加成反应而形成全氟环丁基结构部分。在一 些实施方案中，Rf可以是含氟聚合物，例如PFPE链。在一些实施方案 中，三个或更多个TVE基存在于3臂PFPE聚合物上以致该材料交联成网 络。

II.H.萘基钠蚀刻剂
在一些实施方案中，让萘基钠蚀刻剂，如可商购的tetraetchTM与 器件(如本文公开的含氟聚合物器件)的层接触。在其它的实施方案中， 让萘基钠蚀刻剂与PFPE类器件(如本文公开的微流体器件)的层接触。 根据这些实施方案，该蚀刻剂与该器件的聚合物中的C-F键反应，从而 沿着该器件的表面形成官能团。在一些实施方案中，这些官能团然后 可以与其它层上、硅表面上、玻璃表面上、它们的组合等上的特征 (modality)起反应，从而形成粘合键。在一些实施方案中，在本文公 开的器件(如微流体器件)的表面上可获得的这些粘合键可以提高两个 器件、器件的层、它们的组合等之间的粘附性。提高微流体器件的层 间的键接强度可以例如，通过提高该器件的沟道可以操作的压力范围， 提高阀门压力等来提高该器件的功能性。
II.I三官能化PFPE前体
根据一些实施方案，三官能化PFPE前体可以用来制造本文公开的 器件，如微流体器件。在一个实施方案中，本文公开的三官能化PFPE 前体可以通过提高可以添加到该材料中的官能团的数目来提高整个器 件的功能性。此外，三官能化PFPE前体可以为材料提供提高的交联能 力。根据这些实施方案，器件可以通过以下反应流程合成。

在其它实施方案中，用于制造器件，例如本文公开的微流体器件 的三官能化PFPE前体通过以下反应流程合成。

II.J.用于产生含氟聚合物和/或PFPE的氟代烷基碘前体
在一些实施方案中，官能化的PFPE或其它含氟聚合物可以使用氟 代烷基碘前体产生。根据这些实施方案，这些材料可以通过亚乙基的 插入而改性然后转变成许多常用的官能团，包括但不限于：硅烷、 Gringard试剂、醇、氰基、硫醇、环氧化物、胺和羧酸。
Rf-I+＝＝→Rf-CH2·CH2-I
II.K.二环氧基材料
根据一些实施方案，可用于制造本文公开的器件如微流体器件的 PFPE前体中的一种或多种包含二环氧基材料。该二环氧基材料可以根 据下面的反应流程通过使PFPE二醇与表氯醇反应来合成。

II.L.具有环脂族环氧化物的封端的PFPE链
在一些实施方案中，PFPE链可以被环脂族环氧化物结构部分如环 己烷环氧化物、环戊烷环氧化物、它们的组合等封端。在一些实施方 案中，PFPE二环氧树脂包括具有下面结构的扩链材料，该结构通过在 合成过程中改变二醇与表氯醇的比例来合成。一些合成程序的实例由 Tonelli等人在Journal of Polymer Science：Part A：Polymer Chemistry 1996，Vol 34，3263中进行了描述，该文献在此整体引入作 为参考。使用这一方法，固化材料的物理和化学性能，如机械、光学、 热学等性能，包括弹性、耐溶剂性、半透明性、韧性、粘附性等可以 被调节到预定的要求。

在其它的实施方案中，在这一反应中形成的仲醇可以用来连接其 它官能团。这样的一个实例显示如下，其中，该仲醇与2-异氰酸根合 乙基甲基丙烯酸酯起反应，产生具有对自由基和阳离子固化都呈反应 性的物质的材料。在一些实施方案中，官能团如这一实例中的官能团 可以用来将表面键接在一起，例如微流体器件中的含氟聚合物(如PFPE) 材料的层。在其它的实施方案中，沿着微流体芯片如生物分子、蛋白 质、带电物质、催化剂等的壁的结构部分可以经由这种仲醇类物质连 接。

II.M.用二胺固化的PFPE二环氧树脂
在一些实施方案中，PFPE二环氧树脂可以用常规的二胺固化，包 括但不限于1，6-己二胺；异佛尔酮二胺；1，2-乙二胺；它们的组合等。 根据一些实施方案，二环氧树脂可以用咪唑化合物，包括具有以下或 相关结构的那些咪唑化合物固化，其中R1、R2和R3可以是氢原子或其 它烷基取代基如甲基、乙基、丙基、丁基、氟代烷基化合物，它们的 组合等。根据一些实施方案，相对于环氧基含量，按约为大约1-25mol ％的浓度将该咪唑试剂添加到该PFPE二环氧树脂中。在一些实施方案 中，含咪唑催化剂的PFPE二环氧树脂是双固化体系的热部分，如本文 其它地方所述。

II.N.用光酸产生剂固化的PFPE
在一些实施方案中，可以通过使用光酸产生剂(PAG)固化PFPE二环 氧树脂。在一些实施方案中，相对于环氧基按大约1-大约5mol％的浓 度将PAG溶于PFPE材料中并通过暴露在UV光下加以固化。具体来说，例 如，这些光酸产生剂可以具有以下结构 (RhodorsilTM)2074(Rhodia，Inc)：

在其它的实施方案中，该光酸产生剂可以例如是具有以下结构的 CyracureTM(Dow Corning)：

II.O.含聚(乙二醇)的PFPE二醇
在一些实施方案中，可商购的含许多聚(乙二醇)单元的PFPE二醇， 如商业上作为ZDOL TXTM(Solvay Solexis)销售的那些可以用作制造器 件，如微流体器件的材料。在其它的实施方案中，将可商购的含给定 数目聚(乙二醇)单元的PFPE二醇与本文公开的其它材料结合使用。此 类材料可用于将上述光引发剂溶解到PFPE二环氧树脂中并且也可以帮 助调节该材料的机械性能，因为含聚(乙二醇)单元的PFPE二醇可以与 增长的环氧基单元反应并且可以引入最终网络。

IIP.与PFPE二环氧树脂混合的PFPE二醇和/或多元醇
在其它实施方案中，可商购的PFPE二醇和/或多元醇(显示如下并 且商业上作为ZDOLTM和Z-TetrolTM(Solvay Solexis)销售)可以与PFPE 二环氧树脂化合物混合以通过在固化过程中引入到增长的环氧基网络 中来调节机械性能。

II.Q.与光引发剂共混的含PAG的PFPE环氧树脂
在一些实施方案中，含PAG的PFPE环氧树脂可以与大约1-大约5摩 尔％自由基光引发剂，例如，2，2-二甲氧基苯乙酮、1-羟基环己基苯 基酮、二乙氧基苯乙酮、它们的组合等共混。这些材料当与PAG共混时 形成反应性阳离子物质，当自由基引发剂被UV光活化时，该阳离子物 质是PAG的氧化产物，如Crivello等人的Macromolecules 2005，38，3584部分描述的那样，该文献在此整体引入作为参考。在一 些实施方案中，此种阳离子物质能够引发环氧基聚合和/或固化。使用 这一方法允许PFPE二环氧树脂在各种不同的波长下固化。
II.R.含光酸产生剂并与PFPE二环氧树脂共混的PFPE二环氧树脂
在一些实施方案中，含光酸产生剂的PFPE二环氧树脂材料可以与 PFPE二甲基丙烯酸酯材料共混，该二甲基丙烯酸酯材料包含自由基光 引发剂并且具有以下结构：

在一个实施方案中，该共混材料包括双重固化材料，该双重固化 材料可以在一种波长下固化(例如，在365nm下固化该二甲基丙烯酸 酯)，然后经由在另一种波长，例如254nm下活化第二二环氧树脂材料 的固化而与材料的其它层键接。这样，图案化PFPE材料的多个层可以 在整个器件的不同制造阶段键接并粘附到基材如玻璃、硅、其它的聚 合物材料、它们的组合等上。
II.S.其它材料
根据备选的实施方案，以下材料可以单独地使用，与本文公开的 其它材料结合地使用，或被本文公开的其它材料改性并应用于本文公 开的方法，在一些实施方案中，来制造本文公开的器件。此外，本文 公开的和美国专利号3,810,874和4,818,801中公开的端基，这些文献 中的每一篇在此引入作为参考，包括其中引用的所有参考文献。
II.S.i二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯
在一些实施方案中，材料是或包括由以下反应制造的并具有大约 4.0MPa的模量的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯，并且是UV可固化的且具 有以下结构：

II.S.ii.扩链的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯
在一些实施方案中，该材料是或包括由以下反应制造并具有名称： 2M-240、2M-340、2M-440的扩链二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯；在封端 之前的扩链增加交联点之间的分子量；模量大致2.0MPa；并且是UV 可固化的，具有以下结构：

在一些备选的实施方案中，该扩链的二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯 具有以下结构：

II.S.iii.二异氰酸酯
在一些实施方案中，该材料是或包括名称：2I-140；该材料通常 是双组分可热固化体系的一个组分；可以经由湿致固化技术(本文公开 的)自身固化；可以由以下反应制造并具有以下结构：

在一些备选的实施方案中，二异氰酸酯官能化的全氟聚醚具有以 下结构：

II.S.iv.扩链的二异氰酸酯
在一些实施方案中，该材料是或包括名称：2I-240，2I-340， 2I-440(取决于扩链程度)；其中该材料是双组分可热固化体系的一种 组分；通过将数个PFPE链连接在一起进行扩链；可以经由湿致固化自 身固化；可以由以下反应制造并包括以下结构：

II.S.v.封端二异氰酸酯
在一些实施方案中，该材料是或包括：名称：2I-140B；包括与 2I-140类似的功能但对湿气不敏感(封端基团在高温下分解并重新形 成异氰酸酯)；材料可以是双组分可热固化体系中的一种组分；可以由 以下反应制造并且包括以下结构：

II.S.vi.PFPE三臂三醇
在一些实施方案中，该材料是或包括：名称：3A-115；是双组分 可热固化氨基甲酸酯体系的一种组分；包括可与其它PFPE组合物高度 混容的优点；可以由以下反应制造并且包括以下结构：

II.S.vii.PFPE二苯乙烯
在一些实施方案中，该材料是或包括：名称：2S-140；是UV可固 化的；高度化学稳定；可用于与其它组合物制造层压涂层；可以由以 下反应制造并包括以下结构：

II.S.viii.二环氧树脂
在一些实施方案中，该材料是或包括：名称：2E-115、2E-140(取 决于该链的MW)；可以是UV固化的；可以是使用咪唑自身热固化的；也 可以是在双组分二胺体系中热固化的；是高度化学稳定的；可以由以 下反应制造并且包括以下结构：

II.S.ix.二胺
在一些实施方案中，该材料是或包括：名称：2A-115、2A-140(取 决于链的MW)；可以是在双组分二胺体系中热固化的；具有6的官能度 (每一末端上可获得3个胺)；是高度化学稳定的；可以由以下反应制造 并包括以下结构：

II.S.x.热固化的PU-四醇
在一些实施方案中，该材料是或包括：名称：2I-140+Z-四醇；可 以是在双组分体系中热固化的，例如在大约100-大约130℃下按2∶1摩 尔比混合；形成韧性、机械稳定的网络；由于四醇的不混容性，该固 化网络是略微混浊的；并且包括以下：

II.S.xi.热固化的PU-三醇
在一些实施方案中，该材料是或包括：名称：2I-140+3A-115；可 以是在双组分体系中热固化的，例如在大约100-大约130℃下按3∶2摩 尔比混合；形成韧性、机械稳定的网络；其中该固化网络是透明和无 色的；并且包括以下：

II.S.xii.热固化的环氧树脂
在一些实施方案中，该材料是或包括：名称：2E-115+2A-115；可 以是在双组分体系中热固化的，例如在大约100-大约130℃下按3∶1摩 尔比混合；形成机械稳定的网络；其中该固化网络是透明和无色的； 具有高的化学稳定性；并且包括以下：

II.S.xiii.UV固化的环氧树脂
在一些实施方案中，该材料是或包括：名称：2E-115+ZDOL TX； 是UV可固化组合物；包括用来增溶PAG的ZDOL TX；其中该固化的网络 是透明且黄色的；具有高的化学稳定性；并且包括以下：


II.S.xiv.UV-热双重固化
在一些实施方案中，该材料是或包括：名称：2M-240，2I-140， Z-四醇；可以按2∶1比例(UV∶热)混合；形成混浊网络(四醇)；具有高 粘度；形成非常强的粘附；具有非常好的机械性能；并且包括以下：

II.S.xv.与三醇的正交固化(orthogonal cure)
在一些实施方案中，该材料是或包括：名称：2M-240，2I-140， 3A-115；可以按2∶1比例(UV∶热)混合；形成透明且无色的网络；具有 高粘度；形成非常强的粘附；具有非常好的机械性能；并且包括以下：

II.S.xvi.UV正交体系
在一些实施方案中，该材料是或包括：名称：2M-240，2E-115， ZDOL-TX；可以按1∶1比例(环氧基∶甲基丙烯酸酯)混合；形成透明且黄 色的网络；具有强的粘附性能；具好的机械性能；并且包括以下：

II.S.xvii.UV与环氧树脂双重固化
在一些实施方案中，该材料是或包括：名称：2M-240，2E-115， DA-115；该材料形成微黄色网络；包括比例(2∶1 UV∶热)；具好的机械 性能；好的粘附；是高度化学稳定性的；并且包括以下：

II.S.xviii.与二异氰酸酯正交
在一些实施方案中，该材料是或包括：名称：2M-240，2I-140； 是热固化体系(异氰酸酯与氨基甲酸酯二甲基丙烯酸酯上的氨基甲酸 酯键反应)的一种组分；具有好的机械性能；形成强的粘附；固化成透 明、微黄色的网络；并且包括以下：

II.S.xix.与PFPE相结合的ePTFE
在一些实施方案中，将膨胀聚(四氟乙烯)(ePTFE)与PFPE结合。 ePTFE是通过在高温下使PTFE膨胀形成的微孔聚(四氟乙烯)(PTFE)膜。 由于本文公开的全氟聚醚(PFPE)材料的惊人低的表面能，可以将该 PFPE浇铸到ePTFE膜上并有效地使该ePTFE的孔隙润湿，从而形成互穿 聚合物网络。
PFPE可以包括官能团，如本文公开的官能团。在一些实施方案中， PFPE可以包括可光固化官能团和/或可热固化官能团。在一些实施方案 中，当PFPE包括可光固化官能团时，可以在将该PFPE润湿到ePTFE上之 后通过暴露在UV光下而将该PFPE固化。ePTFE和PFPE的所得膜包括，例 如，希望的挠性，耐化学性和对溶剂蒸气和空气的透气性。该膜的ePTFE 部分提供一种连续结构，该连续结构与仅有弹性体本身相比用来极大 地使材料增韧。一些膜由Zumbrum等人在美国专利6,673,455中进行了 概括描述，该文献在此整体引入作为参考资料，包括其中引用的所有 参考文献。
III.经由热自由基固化过程形成微流体器件的方法
在一些实施方案中，本公开的主题提供形成微流体器件的方法， 通过该方法，让官能化液体全氟聚醚(PFPE)前体材料与图案化基材， 即主体(master)接触，并使用自由基引发剂进行热固化。如下文更详 细提供的那样，在一些实施方案中，将液体PFPE前体材料完全地固化 以形成完全固化的PFPE网络，然后将它从图案化基材上移除并与第二 基材接触以形成可逆的、气密密封件。
在一些实施方案中，将液体PFPE前体材料部分地固化以形成部分 固化的PFPE网络。在一些实施方案中，让该部分固化的网络与PFPE材 料的第二部分固化的层接触并且使固化反应进行完全，从而在PFPE层 之间形成持久的键接。
此外，可以让该部分固化的PFPE网络与包括另一种聚合物材料， 如聚(二甲基硅氧烷)或另一种聚合物的层或基材接触，然后加以热固 化以致该PFPE网络粘附到其它聚合物材料上。此外，可以使部分固化 的PFPE网络与固体基材，如玻璃、石英或硅接触，然后通过使用硅烷 偶联剂将其键接到基材上。
III.A.形成弹性体材料的图案化层的方法
在一些实施方案中，本公开主题提供形成弹性体材料的图案化层 的方法。本公开方法适合于与部分II.A.和II.B.描述的全氟聚醚材料， 和部分II.C.中描述的含氟烯烃类材料一起使用。使用较高粘度的PFPE 材料的优点尤其允许交联点之间的较高分子量。交联点之间的较高分 子量可以改进材料的弹性体性能，这尤其可以防止形成裂纹。现参照 图1A-1C，示出了本公开主题的一个实施方案的图示。描述了具有图案 化表面102的基材100，该图案化表面102具有升起的凸起104。因此， 基材100的图案化表面102包括至少一个升起的凸起104，该凸起104形 成了图案的形状。在一些实施方案中，基材100的图案化表面102包括 形成复杂图案的多个升起的凸起104。
如最佳显示于图1B，液体前体材料106布置在基材100的图案化表 面102上。如图1B所示，用处理方法Tr处理该液体前体材料102。在液 体前体材料106的处理后，形成了弹性体材料的图案化层108(如图1C 所示)。
如图1C所示，弹性体材料的图案化层108包括在图案化层108的底 表面中形成的凹槽110。凹槽110的尺寸与基材100的图案化表面102的 升起的凸起104的尺寸对应。在一些实施方案中，凹槽110包括至少一 个沟道112，该沟道在本公开主题的一些实施方案中包括微米级沟道。 从基材100的图案化表面102移除图案化层108而产生微流体器件114。 在一些实施方案中，微流体器件114的移除使用″脱离(lift-off)″溶剂 进行，该溶剂在下面缓慢地润湿该器件并使它与图案化基材脱离。此 类溶剂的实例包括但不限于不会不利地与该微流体器件或该微流体器 件的官能化组分相互作用的任何溶剂。此类溶剂的实例包括但不限于： 水、异丙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮和二甲基甲酰胺。
在一些实施方案中，该图案化基材包括蚀刻的硅晶片。在一些实 施方案中，该图案化基材包括光致抗蚀剂图案化基材。在一些实施方 案中，用涂层处理该图案化基材，该涂层可以帮助该器件与该图案化 基材的脱离或防止该器件与构成该图案化基材的光致抗蚀剂上的潜在 基团反应。该涂层的实例可以包括但不限于，硅烷或由等离子体沉积 的金属的薄膜，如金/钯涂层。对于本公开主题的目的，该图案化基材 可以通过本领域中已知的任何加工方法制造，包括但不限于光刻、电 子束光刻和离子铣削。
在一些实施方案中，全氟聚醚的图案化层为大约0.1微米-大约100 微米厚。在一些实施方案中，全氟聚醚的图案化层为大约0.1毫米-大 约10毫米厚。在一些实施方案中，全氟聚醚的图案化层为大约1微米- 大约50微米厚。在一些实施方案中，全氟聚醚的图案化层为大约20微 米厚。在一些实施方案中，全氟聚醚的图案化层为大约5毫米厚。
在一些实施方案中，全氟聚醚的图案化层包括多个微米级沟道。 在一些实施方案中，沟道具有大约0.01μm-大约1000μm的宽度；大约 0.05μm-大约1000μm的宽度；和/或大约1μm-大约1000μm的宽度。 在一些实施方案中，沟道具有大约1μm-大约500μm的宽度；大约1μ m-大约250μm的宽度；和/或大约10μm-大约200μm的宽度。示例性的 沟道宽度包括但不限于，0.1μm，1μm，2μm，5μm，10μm，20 μm，30μm，40μm，50μm，60μm，70μm，80μm，90μm，100 μm，110μm，120μm  ，130μm，140μm，150μm，160μm，170μ m，180μm，190μm，200μm，210μm，220μm，230μm，240μ m和250μm。
在一些实施方案中，沟道具有大约1μm-大约1000μm的深度和/ 或大约1μm-100μm的深度。在一些实施方案中，沟道具有大约0.01 μm-大约1000μm的深度；大约0.05μm-大约500μm的深度；大约0.2 μm-大约250μm的深度；大约1μm-大约100μm的深度；大约2μm-大 约20μm的深度和/或大约5μm-大约10μm的深度。示例性的沟道深度 包括但不限于，0.01μm，0.02μm，0.05μm，0.1μm，0.2μm，0.5 μm，1μm，2μm，3μm，4μm，5μm，7.5μm，10μm，12.5μm， 15μm，17.5μm，20μm，22.5μm，25μm，30μm，40μm，50μm， 75μm，100μm，150μm，200μm和250μm。
在一些实施方案中，沟道具有大约0.1∶1-大约100∶1的宽深比。在 一些实施方案中，沟道具有大约1∶1-大约50∶1的宽深比。在一些实施 方案中，沟道具有大约2∶1-大约20∶1的宽深比。在一些实施方案中， 沟道具有大约3∶1-大约15∶1的宽深比。在一些实施方案中，沟道具有 大约10∶1的宽深比。
本领域普通技术人员将认可，本公开主题的沟道的尺寸不限于上 文描述的示例性范围，并且可以在宽度和深度方面改变以影响使材料 流过该沟道和/或使阀门驱动以控制在其中的材料的流动所要求的力 的大小。此外，如下文中将更详细描述的那样，更大宽度的沟道被考 虑用作流体储器、反应室、混合沟道、分离区等。
III.B.形成多层图案化材料的方法
在一些实施方案中，本公开主题描述了形成多层图案化材料，例 如多层图案化PFPE材料的方法。在一些实施方案中，使用多层图案化 全氟聚醚材料制造整体PFPE类微流体器件。
现参照图2A-2D，示出了本公开主题的一个实施方案的制备图示。 提供了图案化层200和202，它们中的每一个，在一些实施方案中，包 括由液体PFPE前体材料制备的全氟聚醚材料，该前体材料具有大于大 约100cSt的粘度。在这一实施例中，图案化层200和202中的每一个包 括多个沟道204。在本公开主题的这个实施方案中，该多个沟道204包 括微米级沟道。在图案化层200中，该沟道由虚线表示，即由图2A-2C 中的阴影中的虚线表示。图案化层202按预定对准方式在图案化层200 上叠加。在这一实施例中，预定的对准是使得图案化层200和202中的 沟道204彼此基本上垂直。在一些实施方案中，如图2A-2D所述，图案 化层200叠加在非图案化层206上。非图案化层206可以包括全氟聚醚。
继续参照图2A-2D，通过处理方法Tr处理图案化层200和202，和在 一些实施方案中的非图案化层206。如下文更详细描述的那样，通过处 理方法Tr处理层200、202和，在一些实施方案中，非图案化层206，以 促进图案化层200和202彼此的粘附性，和在一些实施方案中，促进图 案化层200对非图案化层206的粘附，如图2C和2D所示。所得的微流体 器件208包括微米级沟道204的集成网络210，该微米级沟道204在预定 的交叉点212交叉，如图2D中提供的剖面图最佳显示的那样。图2D中还 示出了包括图案化层200的沟道204的上表面的膜214，该膜214将图案 化层202的沟道204与图案化层200的沟道204隔开。
继续参照图2A-2C，在一些实施方案中，图案化层202包括多个孔， 并且该孔称为输入孔216和输出孔218。在一些实施方案中，空穴，例 如输入孔216和输出孔218与沟道204流体连通。在一些实施方案中，孔 包括由例如，PFPE材料的薄膜构造的侧面驱动阀门结构，它可以被驱 动而限制邻接沟道中的流动。然而，显而易见，该侧面驱动阀门结构 可以由本文公开的其它材料构造。
在一些实施方案中，以赋予PFPE结构一定机械稳定度的那种厚度 浇铸光固化的PFPE材料的第一图案化层。因此，在一些实施方案中， 该光固化的PFPE材料的第一图案化层为大约50μm-数厘米厚。在一些 实施方案中，该光固化的PFPE材料的第一图案化层为50μm-大约10毫 米厚。在一些实施方案中，该光固化的PFPE材料的第一图案化层为5mm 厚。在一些实施方案中，PFPE材料的第一图案化层为大约4mm厚。此 外，在一些实施方案中，PFPE材料的第一图案化层的厚度为大约0.1 μm-大约10cm；大约1μm-大约5cm；大约10μm-大约2cm；和大约100 μm-大约10mm。
在一些实施方案中，光固化的PFPE材料的第二图案化层为大约1 微米-大约100微米厚。在一些实施方案中，光固化的PFPE材料的第二 图案化层为大约1微米-大约50微米厚。在一些实施方案中，该光固化 的材料的第二图案化层为大约20微米厚。
虽然图2A-2C公开了其中将PFPE材料的两个图案化层结合的微流 体器件的形成，在本公开主题的一些实施方案中，有可能形成具有PFPE 材料的一个图案化层和一个非图案化层的微流体器件。因此，第一图 案化层可以包括微米级沟道或微米级沟道的集成网络，然后将该第一 图案化层叠加在非图案化层的上面和可以使用光固化步骤，如本文公 开的紫外光的应用将其与该非图案化层粘附，以形成包括其中的密闭 沟道的整体结构。
因此，在一些实施方案中，光固化全氟聚醚材料的第一和第二图 案化层，或者光固化全氟聚醚材料的第一图案化层和光固化全氟聚醚 材料的非图案化层彼此粘附，从而形成整体PFPE类微流体器件。
III.C.通过热自由基固化过程形成图案化PFPE层的方法
在一些实施方案中，将热自由基引发剂，包括但不限于，过氧化 物和/或偶氮化合物与液体全氟聚醚(PFPE)前体共混以形成共混物，该 前体是被可聚合基团，包括但不限于，丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和苯 乙烯类单元官能化的。如图1A-1C所示，然后使该共混物与图案化基材， 即″主体″接触，并进行加热以将该PFPE前体固化成网络。
在一些实施方案中，将该PFPE前体完全地固化以形成完全固化的 PFPE前体。在一些实施方案中，使自由基固化反应仅部分地进行以形 成部分固化的网络。
III.D.通过热自由基固化过程将PFPE材料的层粘附到基材上的方 法
在一些实施方案中，将完全固化的PFPE前体从图案化基材，即主 体上移除，例如剥离，并使之与第二基材接触以形成可逆的、气密密 封件。
在一些实施方案中，让该部分固化的网络与PFPE材料的第二部分 固化的层接触并且使固化反应进行完全，从而在PFPE层之间形成持久 的键接。
在一些实施方案中，使用自由基部分固化方法来将部分固化的 PFPE材料的至少一个层键接到基材上。在一些实施方案中，使用自由 基部分固化方法来将部分固化的PFPE材料的多个层键接到基材上。在 一些实施方案中，基材选自玻璃材料、石英材料、硅材料、熔融二氧 化硅材料和塑料材料。在一些实施方案中，用硅烷偶联剂处理基材。
本公开的将PFPE材料的层粘附到基材上的方法的实施方案示出在 图3A-3C中。现参照图3A，提供了基材300，其中，在一些实施方案中， 基材300选自玻璃材料、石英材料、硅材料、熔融二氧化硅材料和塑料 材料。通过处理过程Tr1处理基材300。在一些实施方案中，处理过程Tr1 包括用碱/醇混合物(例如KOH/异丙醇)处理该基材，以赋予基材300羟 基官能度。
现参照图3B，使官能化基材300与硅烷偶联剂，例如R-SiCl3或 R-Si(OR1)3起反应以形成硅烷化的基材300，其中R和R1表示本文描述的 官能团。在一些实施方案中，硅烷偶联剂选自一卤代硅烷、二卤代硅 烷、三卤代硅烷、一烷氧基硅烷、二烷氧基硅烷和三烷氧基硅烷；和 其中该一卤代硅烷、二卤代硅烷、三卤代硅烷、一烷氧基硅烷、二烷 氧基硅烷和三烷氧基硅烷被选自胺、甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、苯乙 烯类、环氧基、异氰酸酯、卤素、醇、二苯甲酮衍生物、马来酰亚胺、 羧酸、酯、酰氯和烯烃的结构部分官能化。
现参照图3C，硅烷化的基材300与部分固化的PFPE材料的图案化层 302接触，并被处理过程Tr2处理而在PFPE材料的图案化层302和基材300 之间形成持久的键接。
在一些实施方案中，使用自由基部分固化来将PFPE层粘附到第二 聚合物材料上，如聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)材料、聚氨酯材料、含硅 酮的聚氨酯材料和PFPE-PDMS嵌段共聚物材料。在一些实施方案中，第 二聚合物材料包括官能化的聚合物材料。在一些实施方案中，第二聚 合物材料被可聚合基团封端。在一些实施方案中，可聚合基团选自丙 烯酸酯、苯乙烯和甲基丙烯酸酯。此外，在一些实施方案中，用等离 子体和硅烷偶联剂处理第二聚合物材料以将所需的官能度引入第二聚 合物材料。
本公开的将PFPE材料的图案化层粘附到聚合物材料的另一个图案 化层上的方法的实施方案示出在图4A-4C中。现参照图4A，提供了第一 聚合物材料400的图案化层。在一些实施方案中，第一聚合物材料包括 PFPE材料。在一些实施方案中，第一聚合物材料包括选自聚(二甲基硅 氧烷)材料、聚氨酯材料、含硅酮的聚氨酯材料和PFPE-PDMS嵌段共聚 物材料的聚合物材料。通过处理过程Tr1处理第一聚合物材料400的图案 化层。在一些实施方案中，处理过程Tr1包括在O3和R官能团的存在下将 第一聚合物材料400的图案化层暴露在UV光下，以将R官能团添加到聚 合物材料400的图案化层中。
现参照图4B，第一聚合物材料400的官能化图案化层与PFPE材料 402的官能化图案化层的上表面接触，然后被处理过程Tr2处理而形成两 层杂化组件404。因此，第一聚合物材料400的官能化图案化层因此与 PFPE材料402的官能化图案化层键接。
现参照图4C，在一些实施方案中，双层杂化组件404与基材406接 触而形成多层杂化结构410。在一些实施方案中，基材406涂有液体PFPE 前体材料408的层。通过处理过程Tr3处理多层杂化结构410以将两层组 件404键接到基材406上。
IV.通过双组分固化过程形成器件的方法
本公开主题提供形成器件的方法，通过该方法，使聚合物，如官 能化全氟聚醚(PFPE)前体与图案化表面接触然后经由两种组分，例如 环氧基/胺、环氧基/羟基、三醇/二异氰酸酯、羧酸/胺、羧酸/羟基、 酯/胺、酯/羟基、胺/酸酐、酰基卤/羟基、酰基卤/胺、胺/卤化物、 羟基/卤化物、羟基/氯硅烷、叠氮化物/乙炔的反应及其它所谓的″链 接化学″反应，和涉及使用Grubb型催化剂的置换反应进行固化以形成 完全固化或部分固化的PFPE网络。根据一些实施方案，UV和热封端组 合的实例包括：UV二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯与热三醇和二异氰酸酯 组分，UV二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯与热四醇和二异氰酸酯组分，UV 二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯与UV二环氧基，UV二氨基甲酸酯甲基丙烯 酸酯与热二环氧基和二胺组分，UV二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯与热二 异氰酸酯，它们的组合等。
本文所使用的术语″链接化学″是指本领域中用来描述使用许多碳 -杂原子键形成反应中的任一种合成化合物的术语。″链接化学″反应通 常对氧气和水较不敏感，具有高的立构选择性和产率，和大约20 kcal/mol或更大的热力学驱动力。在一些实施方案中，有用的″链接化 学″反应包括不饱和化合物的环化加成反应，包括1，3-偶极加成和 Diels-Alder反应；亲核取代反应，尤其是涉及小应变环如环氧化物和 氮丙啶的开环的那些；成为碳-碳多重键的加成反应；和涉及非羟醛羰 基化学的反应，如脲和酰胺的形成的反应。
此外，术语″置换反应″是指其中两种化合物反应形成两种新的化 合物，而最终产物中氧化数没有变化的反应。例如，烯烃置换涉及烯 烃和过渡金属烷叉基配合物的2+2环加成而形成新的烯烃和新的烷叉 基。在开环易位聚合(ROMP)中，烯烃是应变环状烯烃，并且涉及过渡 金属催化剂的2+2环加成涉及该应变环的打开。正在增长的聚合物保留 部分过渡金属配合物直到封端，例如，通过2+2环加成而成为醛。用于 置换反应的Grubbs催化剂首先在1996(参见Schwab，P.等人 J.Am.Chem.Soc，118，100-110(1996))年进行了描述。Grubbs催化剂是 含被膦配体担载的钌的过渡金属烷叉基并且是独特的，因为它们能忍 受该烯配体中的不同官能度。
因此，在一个实施方案中，可光固化的组分可以包括可以经历光 化学2+2环加成的官能团。此类基团包括烯、醛、酮和炔。光化学2+2 环加成可以例如，用来形成环丁烷和氧杂环丁烷。
因此，在一些实施方案中，让部分固化的PFPE网络与另一种基材 接触，并且然后完成固化以将该PFPE网络粘附到该基材上。这一方法 可以用来将PFPE材料的多个层粘附到基材上。
此外，在一些实施方案中，基材包括第二聚合物材料，如PDMS， 或另一种聚合物。在一些实施方案中，第二聚合物材料包括除PDMS以 外的弹性体，如KratonsTM(Shell Chemical Company)、布纳橡胶、天 然橡胶、含氟弹性体、氯丁二烯、丁基橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯或热 塑性弹性体。在一些实施方案中，第二聚合物材料包括刚性热塑性材 料，包括但不限于：聚苯乙烯，聚(甲基丙烯酸甲酯)，聚酯，如聚(对 苯二甲酸乙二醇酯)，聚碳酸酯，聚酰亚胺，聚酰胺，聚氯乙烯，聚烯 烃，聚(酮)，聚(醚醚酮)和聚(醚砜)。
在一些实施方案中，经由使用硅烷偶联剂将PFPE层粘附到固体基 材上，如玻璃材料、石英材料、硅材料和熔融二氧化硅材料。
IV.A.通过双组分固化过程形成图案化PFPE层的方法
在一些实施方案中，经由双组分官能化液体前体体系的反应形成 PFPE网络。使用如图1A-1C所示的形成聚合物材料的图案化层的一般方 法，让包括双组分体系的液体前体材料与图案化基材接触并形成PFPE 材料的图案化层。在一些实施方案中，该双组分液体前体体系选自环 氧基/胺，环氧基/羟基，三醇/二异氰酸酯，羧酸/胺，羧酸/羟基，酯 /胺，酯/羟基，胺/酸酐，酰基卤/羟基，酰基卤/胺，胺/卤化物，羟 基/卤化物，羟基/氯硅烷，叠氮化物/乙炔及其它所谓的″链接化学″ 反应，和涉及使用Grubb型催化剂的置换反应。按适当的比例将该官能 化液体前体共混然后使之与图案化表面或主体接触。通过使用热、催 化剂等使该固化反应进行，直到网络形成。
在一些实施方案中，形成了完全固化的PFPE前体。在一些实施方 案中，使双组分反应仅部分地进行，因此形成部分固化的PFPE网络。
IV.B.经由双组分固化过程将PFPE层粘附到基材上的方法
IV.B.1.采用双组分固化过程的完全固化
在一些实施方案中，将完全固化的PFPE双组分前体从主体上移除， 例如剥离，并使之与基材接触以形成可逆的、气密密封件。在一些实 施方案中，让该部分固化的网络与PFPE的另一个部分固化的层接触并 且使反应进行完全，从而在层之间形成持久的键接。在一些实施方案 中，该固化组分可以是暴露在光或UV辐射下时被活化的光固化组分。 在备选的实施方案中，该固化组分可以是在施加热能时被活化的热固 化组分。在其它备选的实施方案中，固化组分可以被湿致固化机理活 化。湿致固化机理在S.Turri等人的Surf.Interface Anal.29，873-886 中进行了公开，该文献在此整体引入作为参考，包括其中引用的所有 参考文献。
IV.B.2.采用双组分体系的部分固化
如图3A-3C所示，在一些实施方案中，使用双组分部分固化方法来 将部分固化的PFPE材料的至少一个层键接到基材上。在一些实施方案 中，使用双组分部分固化方法来将部分固化的PFPE材料的多个层键接 到基材上。在一些实施方案中，基材选自玻璃材料、石英材料、硅材 料、熔融二氧化硅材料和塑料材料。在一些实施方案中，用硅烷偶联 剂处理基材。
如图4A-4C所示，在一些实施方案中，使用双组分部分固化将PFPE 层粘附到第二聚合物材料上，如聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)材料。在一 些实施方案中，PDMS材料包括官能化的PDMS材料。在一些实施方案中， 用等离子体和硅烷偶联剂处理PDMS以将所需的官能度引入该PDMS材 料。在一些实施方案中，PDMS材料被可聚合基团封端。在一些实施方 案中，该可聚合基团包括环氧基。在一些实施方案中，该可聚合基团 包括胺。
在一些实施方案中，第二聚合物材料包括除PDMS以外的弹性体， 如KratonsTM、布纳橡胶、天然橡胶、含氟弹性体、氯丁二烯、丁基橡 胶、丁腈橡胶、聚氨酯或热塑性弹性体。在一些实施方案中，第二聚 合物材料包括刚性热塑性塑料，包括但不限于：聚苯乙烯，聚(甲基丙 烯酸甲酯)，聚酯，如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)，聚碳酸酯，聚酰亚胺， 聚酰胺，聚氯乙烯，聚烯烃，聚(酮)，聚(醚醚酮)和聚(醚砜)。
IV.B.3.采用双组分体系的过量固化
本公开主题提供形成微流体器件的方法，通过该方法，使官能化 全氟聚醚(PFPE)前体与图案化基材接触然后经由两种组分，例如环氧 基/胺、环氧基/羟基、三醇/二异氰酸酯、羧酸/胺、羧酸/羟基、酯/ 胺、酯/羟基、胺/酸酐、酰基卤/羟基、酰基卤/胺、胺/卤化物、羟基 /卤化物、羟基/氯硅烷、叠氮化物/乙炔的反应及其它所谓的″链接化 学″反应，和涉及使用Grubb型催化剂的置换反应进行固化以形成固化 的PFPE材料的层。在这一特定的方法中，可以如下将固化的PFPE材料 的层粘附到第二基材上：用过量的一种组分将该层完全地固化并使固 化的PFPE材料的层与具有过量的第二组分的第二基材接触，使得该过 量的基团发生反应来使层粘附。
因此，在一些实施方案中，将双组分体系，如环氧基/胺，环氧基 /羟基，三醇/二异氰酸酯，羧酸/胺，羧酸/羟基，酯/胺，酯/羟基， 胺/酸酐，酰基卤/羟基，酰基卤/胺，胺/卤化物，羟基/卤化物，羟基 /氯硅烷，叠氮化物/乙炔及其它所谓的″链接化学″反应，和涉及使用 Grubb型催化剂的置换反应共混。在一些实施方案中，该双组分体系的 至少一种组分超过另一种组分。然后通过加热、使用催化剂等使反应 进行完全，剩下的固化网络具有由于过量组分的存在而产生的多个官 能团。
在一些实施方案中，让包括互补的过量基团的完全固化PFPE材料 的两个层彼此接触，其中使过量的基团反应，从而在层之间形成持久 的键接。
如图3A-3C所示，在一些实施方案中，让包括过量官能团的完全固 化的PFPE网络与基材接触。在一些实施方案中，基材选自玻璃材料、 石英材料、硅材料、熔融二氧化硅材料和塑料材料。在一些实施方案 中，用硅烷偶联剂处理基材以致该偶联剂上的官能度与该完全固化网 络上的过量官能度互补。因此，形成对基材的持久键接。
如图4A-4C所示，在一些实施方案中，使用双组分过量固化将PFPE 网络键接到第二聚合物材料上，如聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)材料。在 一些实施方案中，PDMS材料包括官能化的PDMS材料。在一些实施方案 中，用等离子体和硅烷偶联剂处理PDMS材料以引入所需的官能度。在 一些实施方案中，PDMS材料被可聚合基团封端。在一些实施方案中， 该可聚合材料包括环氧化物。在一些实施方案中，该可聚合材料包括 胺。
在一些实施方案中，第二聚合物材料包括除PDMS以外的弹性体， 如KratonsTM、布纳橡胶、天然橡胶、含氟弹性体、氯丁二烯、丁基橡 胶、丁腈橡胶、聚氨酯或热塑性弹性体。在一些实施方案中，第二聚 合物材料包括刚性热塑性塑料，包括但不限于：聚苯乙烯，聚(甲基丙 烯酸甲酯)，聚酯，如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)，聚碳酸酯，聚酰亚胺， 聚酰胺，聚氯乙烯，聚烯烃，聚(酮)，聚(醚醚酮)和聚(醚砜)。
IV.B.4将可热固化的组分与可光固化的材料共混
根据又一个实施方案，通过将材料的多个层粘附在一起形成微流 体器件。在一个实施方案中，将双组分可热固化材料与可光固化的材 料共混，从而制造多阶段固化性材料。在某些实施方案中，双组分体 系可以包括官能团，如环氧基/胺，环氧基/羟基，三醇/二异氰酸酯， 羧酸/胺，羧酸/羟基，酯/胺，酯/羟基，胺/酸酐，酰基卤/羟基，酰 基卤/胺，胺/卤化物，羟基/卤化物，羟基/氯硅烷，叠氮化物/乙炔及 其它所谓的″链接化学″反应，和涉及使用Grubb型催化剂的置换反应。 在一个实施方案中，可光固化的组分可以包括此类官能团如：丙烯酸 酯、苯乙烯类、环氧基、环丁烷及其它2+2环加成物。
在一些实施方案中，按不同的比例将双组分可热固化材料与可光 固化的材料共混。在一个实施方案中，然后可以将该材料沉积在上述 图案化基材上。此类体系可以暴露于光化辐射，例如UV光下，并且固 化成网络，同时将可热固化组分机械地缠绕在该网络中但是保持是未 反应的。然后可以制备该材料的层，例如，切割，修整，用入孔/出孔 冲压，并按预定的位置定向排列在第二光固化的层上。一旦将该光固 化的层定向排列并密封，就可以将该器件加热以活化在该层内的可热 固化组分。当通过加热活化该可热固化组分时，该层由于界面处的反 应而粘附在一起。
在一些实施方案中，使热反应进行完全。在其它的实施方案中， 最初仅部分地进行该热反应并在将多个层定向排列之后，使该热反应 进行完全，从而将该多个层粘附在一起。在其它的实施方案中，形成 多层器件并经由热固化将它粘附到最后的平面非图案化层上。
在一些实施方案中，首先进行热固化反应。然后制备层，例如， 切割，修整，用入孔/出孔冲压，并进行定向排列。接下来，通过暴露 在光化辐射，例如UV光下将可光固化的组分活化，并且通过官能团在 层间的界面处发生反应而使该层粘附。
在一些实施方案中，使用共混的双组分可热固化和可光固化材料 将PFPE网络键接到第二聚合物材料，如聚(二甲基硅氧烷)PDMS材料上。 在一些实施方案中，PDMS材料包括官能化的PDMS材料。如本领域普通 技术人员将领会的那样，该官能化PDMS材料是包含反应性化学基团的 PDMS材料，如本文其它地方描述的那样。在一些实施方案中，用等离 子体和硅烷偶联剂处理PDMS材料以引入所需的官能度。在一些实施方 案中，PDMS材料被可聚合基团封端。在一些实施方案中，该可聚合材 料包括环氧化物。在一些实施方案中，该可聚合材料包括胺。
在一些实施方案中，第二聚合物材料包括除PDMS以外的弹性体， 如KratonsTM、布纳橡胶、天然橡胶、含氟弹性体、氯丁二烯、丁基橡 胶、丁腈橡胶、聚氨酯或热塑性弹性体。在一些实施方案中，第二聚 合物材料包括刚性热塑性塑料，包括但不限于：聚苯乙烯，聚(甲基丙 烯酸甲酯)，聚酯，如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)，聚碳酸酯，聚酰亚胺， 聚酰胺，聚氯乙烯，聚烯烃，聚(酮)，聚(醚醚酮)和聚(醚砜)。
在一些实施方案中，制备可光固化PFPE液体前体和双组分可热固 化PFPE液体前体的共混物，要求该双组分可热固化共混物中的一种组 分超过另一种组分。这样，可以经由存在于多个层中的残留的互补官 能团将多个层粘附。
根据一个优选的实施方案，添加到该材料中的热固化和光固化物 质的量经选择以在完成的器件的层之间产生粘附，该完成的器件可以 耐受高达所需的压力/平方英寸的压力。根据一些实施方案，添加到该 材料中的热固化和光固化物质的量经选择以在器件的层之间产生粘 附，该器件可以耐受高达大约120psi的压力。根据其它的实施方案， 该层压器件可以耐受高达大约110psi的压力。根据其它的实施方案， 该层压器件可以耐受高达大约100psi的压力。根据其它的实施方案， 该层压器件可以耐受高达大约90psi的压力。根据其它的实施方案，该 层压器件可以耐受高达大约80psi的压力。根据其它的实施方案，该层 压器件可以耐受高达大约70psi的压力。在备选的实施方案中，层之间 的粘附经结构化以致器件可以耐受在该器件的不同阶段中的大约 5psi-大约120psi的压力而不会层离。根据又一个实施方案，添加到该 材料中的热固化和光固化物质的量经选择以在该器件的层之间产生粘 附，该器件可以耐受大约10psi-大约60psi的压力而不会层离。在PFPE 器件中的在大约45psi下驱动的阀门的实例在图12中示出。在重复地将 该阀门循环延长的时间段之后，没有观察到层离。
现在将根据图11a-11e描述多层微流体器件的制造方法的示例性 实例。将与可光固化材料共混的双组分可热固化材料布置在图案化模 板5006、5008(有时称为母模板或模板)上，如图11a所示。根据本发明 的备选实施方案，可以将该共混的材料旋涂到该图案化模板上或通过 在垫片内侧将该材料汇聚而浇铸到该图案化模板上。在一些实施方案 中，使用旋涂形成薄层如第一层5002并且使用浇铸技术形成厚层如第 二层5004，如本领域普通技术人员将领会的那样。接下来，用初始固 化如光固化处理模板5006和5008上布置的共混材料，以分别形成第一 层5002和第二层5004。该光固化使材料部分地固化但是不引发该材料 的热固化组分。然后从该第二层5004上移除图案化的模板5008。本文 更详细地描述了图案化模板从该层上的移除。接下来，相对于第一层 5002布置第二层5004并且用第二固化处理该结合物，如图11b所示，这 导致第一层5002和第二层5004之间的键接，或粘附，在下文中统称″ 两个粘附的层5002和5004″。在一些实施方案中，第二固化是引发该 材料的双组分热固化的初始热固化。接下来，从图案化模板5006上移 除两个粘附的层5002和5004，如图11c所示。在图11d中，两个粘附的 层5002和5004布置在平面层5014上，其中该平面层5014预先被涂覆到 平面模板5012上并被初始固化处理。然后处理层5002、5004和5014的 结合物至最终固化以将全部三个层完全粘附在一起，如图11e所示。
根据备选的实施方案，可以用脱模层5010涂覆图案化模板5006以 促进固化或部分固化的层的移除(参见图11c)。此外，模板，例如，图 案化模板5006和/或图案化模板5008的涂层可以减少热组分与模板上 存在的潜在基团的反应。例如，脱模层5010可以是金/钯涂层。
根据备选的实施方案，部分固化和固化的层的移除可以通过剥离， 抽吸，气压，经由将溶剂应用到该部分固化或固化的层，或经由这些 教导的组合来实现。
V.微米和/或纳米级器件的表面的官能化方法
在一些实施方案中，本公开主题提供了将微流体器件和/或微量井 中的沟道官能化的材料和方法。在一些实施方案中，此类官能化包括 但不限于，将肽及其它天然聚合物合成和/或附接到微流体器件中的沟 道的内表面上。因此，本公开主题可以应用于微流体器件，如Rolland，J. 等人的JACS 2004，126，2322-2323描述的那些，该文献的公开内容在此 整体引入作为参考。
在一些实施方案中，该方法包括将小分子结合到微流体沟道的内 表面或微量井的表面上。在这些实施方案中，一旦结合，该小分子就 可以发挥各种功能。在一些实施方案中，该小分子起可裂解基团的作 用，其当活化时可以改变该沟道的极性并因此改变该沟道的可润湿性。 在一些实施方案中，该小分子起结合位点作用。在一些实施方案中， 该小分子起催化剂、药物、药物用底物、分析物和传感器中的一种的 结合位点作用。在一些实施方案中，该小分子起反应性官能团作用。 在一些实施方案中，该反应性官能团起反应产生两性离子。在一些实 施方案中，该两性离子提供极性、离子型沟道。
本公开方法的用于将微流体沟道和/或微量井的内表面官能化的 一个实施方案示出在图5A和5B中。现参照图5A，提供了微流体沟道500。 在一些实施方案中，微流体沟道500由具有R官能团的官能化PFPE材料 形成，如本文所描述。在一些实施方案中，微沟道500包括经历了后固 化处理过程的PFPE网络，藉此，官能团R被引入微流体沟道500的内表 面502中。
现参照图5B，提供了微量井504。在一些实施方案中，微量井504 涂有官能化PFPE材料506的层，该PFPE材料包括R官能团，以将官能度 赋予微量井504。
V.A.将官能团连接到PFPE网络的方法
在一些实施方案中，使用包括过量的官能度的PFPE网络将微流体 沟道的内表面或微量井的表面官能化。在一些实施方案中，通过连接 选自蛋白质、低聚核苷酸、药物、配体、催化剂、染料、传感器、分 析物和能够改变沟道可润湿性的带电物质的官能化结构部分来将微流 体沟道的内表面或微量井的表面官能化。
在一些实施方案中，将潜在官能团引入完全固化的PFPE网络中。 在一些实施方案中，潜在甲基丙烯酸酯基团存在于已按光化学或热学 方式自由基固化的PFPE网络的表面。然后让完全固化的PFPE的多个层 与该PFPE网络的官能化表面接触，形成密封件，并通过加热起反应， 例如，使该潜在官能团起反应并在层间形成持久的键接。
在一些实施方案中，潜在官能团在与用来固化PFPE前体的波长不 同的波长下彼此按光化学方式反应。在一些实施方案中，使用这一方 法将完全固化的层粘附到基材上。在一些实施方案中，基材选自玻璃 材料、石英材料、硅材料、熔融二氧化硅材料和塑料材料。在一些实 施方案中，用与该潜在官能团互补的硅烷偶联剂处理该基材。
在一些实施方案中，使用潜在官能团将完全固化的PFPE网络粘附 到第二聚合物材料，如聚(二甲基硅氧烷)PDMS材料上。在一些实施方 案中，PDMS材料包括官能化的PDMS材料。在一些实施方案中，用等离 子体和硅烷偶联剂处理PDMS材料以引入所需的官能度。在一些实施方 案中，PDMS材料被可聚合基团封端。在一些实施方案中，可聚合基团 选自丙烯酸酯、苯乙烯和甲基丙烯酸酯。
在一些实施方案中，第二聚合物材料包括除PDMS以外的弹性体， 如KratonsTM、布纳橡胶、天然橡胶、含氟弹性体、氯丁二烯、丁基橡 胶、丁腈橡胶、聚氨酯或热塑性弹性体。在一些实施方案中，第二聚 合物材料包括刚性热塑性塑料，包括但不限于：聚苯乙烯，聚(甲基丙 烯酸甲酯)，聚酯，如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)，聚碳酸酯，聚酰亚胺， 聚酰胺，聚氯乙烯，聚烯烃，聚(酮)，聚(醚醚酮)和聚(醚砜)。
V.B.在液体PFPE前体的产生中引入官能度的方法
本公开主题提供了形成微流体器件的方法，通过该方法，使光化 学固化的PFPE层与第二基材共形接触(conformal contact)放置，从而 形成密封件。然后在升高的温度下加热该PFPE层以经由潜在官能团将 该层粘附到基材上。在一些实施方案中，第二基材还包括固化的PFPE 层。在一些实施方案中，第二基材包括第二聚合物材料，如聚(二甲基 硅氧烷)(PDMS)材料。
在一些实施方案中，第二聚合物材料包括除PDMS以外的弹性体， 如KratonsTM、布纳橡胶、天然橡胶、含氟弹性体、氯丁二烯、丁基橡 胶、丁腈橡胶、聚氨酯或热塑性弹性体。在一些实施方案中，第二聚 合物材料包括刚性热塑性塑料，包括但不限于：聚苯乙烯，聚(甲基丙 烯酸甲酯)，聚酯，如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)，聚碳酸酯，聚酰亚胺， 聚酰胺，聚氯乙烯，聚烯烃，聚(酮)，聚(醚醚酮)和聚(醚砜)。
在一些实施方案中，该潜在基团包括在光固化过程中不反应的甲 基丙烯酸酯单元。此外，在一些实施方案中，在液体PFPE前体的产生 中引入潜在基团。例如，在一些实施方案中，通过使用甲基丙烯酸缩 水甘油酯将甲基丙烯酸酯单元添加到PFPE二醇中，羟基和环氧基的反 应产生仲醇，该仲醇可以用作引入化学官能团的载体(handle)。在一 些实施方案中，经由这些潜在官能团将完全固化的PFPE的多个层彼此 粘附。在一些实施方案中，使用该潜在官能团将完全固化的PFPE层粘 附到基材上。在一些实施方案中，基材选自玻璃材料、石英材料、硅 材料、熔融二氧化硅材料和塑料材料。在一些实施方案中，用硅烷偶 联剂处理基材。
此外，这一方法可以用来将完全固化的PFPE层粘附到第二聚合物 材料，如聚(二甲基硅氧烷)PDMS材料上。在一些实施方案中，PDMS材 料包括官能化的PDMS材料。在一些实施方案中，用等离子体和硅烷偶 联剂处理PDMS材料以引入所需的官能度。在一些实施方案中，PDMS材 料被可聚合基团封端。在一些实施方案中，该可聚合的材料选自丙烯 酸酯、苯乙烯和甲基丙烯酸酯。
在一些实施方案中，第二聚合物材料包括除PDMS以外的弹性体， 如KratonsTM、布纳橡胶、天然橡胶、含氟弹性体、氯丁二烯、丁基橡 胶、丁腈橡胶、聚氨酯或热塑性弹性体。在一些实施方案中，第二聚 合物材料包括刚性热塑性塑料，包括但不限于：聚苯乙烯，聚(甲基丙 烯酸甲酯)，聚酯，如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)，聚碳酸酯，聚酰亚胺， 聚酰胺，聚氯乙烯，聚烯烃，聚(酮)，聚(醚醚酮)和聚(醚砜)。
在一些实施方案中，使用包含潜在官能团的PFPE网络将微流体沟 道或微量井的内表面官能化。实例包括连接蛋白质、低聚核苷酸、药 物、配体、催化剂、染料、传感器、分析物和能够改变沟道可润湿性 的带电物质。
V.C.将PFPE材料的多个链与官能化的连接基连接的方法
在一些实施方案中，本公开方法通过将化学″连接基″结构部分添 加到弹性体本身中而将官能度添加到微流体沟道或微量井中。在一些 实施方案中，沿着该前体材料的骨架添加官能团。这一方法的实例在 方案8中示出。

方案8.沿着前体材料的骨架添加官能团的代表性方法
在一些实施方案中，该前体材料包括含羟基官能团的大分子。在 一些实施方案中，如方案8所述，羟基官能团包括二醇官能团。在一些 实施方案中，该二醇官能团中的两个或更多个经由三官能化″连接基″ 分子连接。在一些实施方案中，三官能化连接基分子具有两种官能团， R和R′。在一些实施方案中，R′基团与大分子的羟基反应。在方案8中， 圆圈可以表示连接分子；并且波形线可以表示PFPE链。
在一些实施方案中，R基团将所需的官能度提供给微流体沟道的内 表面或微量井的表面。在一些实施方案中，R′基团选自，包括但不限 于，酰氯、异氰酸酯、卤素和酯结构部分。在一些实施方案中，R基团 选自，但不限于，受保护的胺和受保护的醇中的一种。在一些实施方 案中，用可聚合甲基丙烯酸酯基团将大分子二醇官能化。在一些实施 方案中，通过Rolland，J.等人的JACS 2004，126，2322-2323描述的光 化学法将该官能化的大分子二醇固化和/或模塑，该文献的公开内容在 此整体引入作为参考。
因此，本公开主题提供经由官能化连接基将潜在官能团引入可光 固化PFPE材料的方法。因此，在一些实施方案中，将PFPE材料的多个 链连接在一起，然后用可聚合基团将该链封端。在一些实施方案中， 该可聚合的基团选自甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯和苯乙烯类。在一些实 施方案中，潜在官能团以使得它们将存在于完全固化的网络中的方式 化学连接于此类″连接基″分子。
在一些实施方案中，使用这样引入的潜在官能团来将PFPE的多个 层键接，将完全固化的PFPE层键接到已经被硅烷偶联剂处理过的基材 如玻璃材料或硅材料上，或将完全固化的PFPE层键接到第二聚合物材 料，如PDMS材料上。在一些实施方案中，用等离子体和硅烷偶联剂处 理PDMS材料以引入所需的官能度。在一些实施方案中，PDMS材料被可 聚合基团封端。在一些实施方案中，可聚合基团选自丙烯酸酯、苯乙 烯和甲基丙烯酸酯。
在一些实施方案中，第二聚合物材料包括除PDMS以外的弹性体， 如KratonsTM、布纳橡胶、天然橡胶、含氟弹性体、氯丁二烯、丁基橡 胶、丁腈橡胶、聚氨酯或热塑性弹性体。在一些实施方案中，第二聚 合物材料包括刚性热塑性塑料，包括但不限于：聚苯乙烯，聚(甲基丙 烯酸甲酯)，聚酯，如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)，聚碳酸酯，聚酰亚胺， 聚酰胺，聚氯乙烯，聚烯烃，聚(酮)，聚(醚醚酮)和聚(醚砜)。
在一些实施方案中，使用包括与″连接基″分子连接的官能团的 PFPE网络将微流体沟道的内表面和/或微量井的表面官能化。在一些实 施方案中，通过连接选自蛋白质、低聚核苷酸、药物、配体、催化剂、 染料、传感器、分析物和能够改变沟道可润湿性的带电物质的官能化 结构部分来将微流体沟道的内侧官能化。
V.D.改进表面的化学相容性的方法
根据本发明的一些实施方案，可以将由本文描述的材料和方法制 造的器件的表面钝化以赋予该器件化学相容性。根据这些材料和方法， 如下达到表面钝化：用封端的UV和/或可热固化液体前体(例如，苯乙 烯封端的前体)处理由本文描述的材料制造的器件的表面。在活化该苯 乙烯封端的前体的光或热固化组分后，该前体与该材料的潜在甲基丙 烯酸酯、苯乙烯和/或丙烯酸酯基团反应并与该材料键接，从而为该器 件的表面提供表面钝化。
根据另一个实施方案，用苯乙烯封端的UV可固化PFPE液体前体处 理由PFPE制造的器件，该PFPE包含整个申请文件所描述的潜在甲基丙 烯酸酯、丙烯酸酯和/或苯乙烯基团。根据这些实施方案，可以将苯乙 烯封端的UV可固化前体溶于溶剂的溶液涂覆到由PFPE制造的器件的表 面上，所述溶剂包括但不限于五氟丁烷。使该溶剂蒸发，从而使苯乙 烯封端的UV可固化前体的薄膜涂覆该PFPE表面。在一个实施方案中， 然后通过暴露在UV光下将该薄膜固化，并因此与该PFPE材料的潜在甲 基丙烯酸酯、丙烯酸酯和/或苯乙烯基团粘附。涂有该苯乙烯封端的前 体的表面不包含酸不稳定基团如氨基甲酸酯和/或酯键，从而产生表面 钝化并改进该基础PFPE材料的化学相容性。
根据另一个实施方案，通过气相钝化将由本文描述的基础材料制 造的器件的表面钝化。根据这些实施方案，将器件暴露于0.5％氟气在 氮气中的混合物中。该氟与该基础材料中的氢原子发生自由基反应， 从而使该用所述气体处理过的器件表面钝化。
VI.将官能化单体添加到PFPE前体材料中的方法
在一些实施方案中，该方法包括将官能化单体添加到未固化的前 体材料中。在一些实施方案中，官能化单体选自官能化的苯乙烯、甲 基丙烯酸酯和丙烯酸酯。在一些实施方案中，该前体材料包括含氟聚 合物。在一些实施方案中，该官能化单体包括高度氟化的单体。在一 些实施方案中，该高度氟化的单体包括全氟乙基乙烯基醚(EVE)。在一 些实施方案中，该前体材料包括聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)弹性体。在 一些实施方案中，该前体材料包括聚氨酯弹性体。在一些实施方案中， 该方法还包括通过固化步骤将该官能化单体引入网络中。
在一些实施方案中，直接地将官能化单体添加到待在交联后引入 到网络中的液体PFPE前体中。例如，可以将单体引入下列网络中：该 网络能够发生后交联反应，以将PFPE的多个层粘附，将完全固化的PFPE 层键接到已经被硅烷偶联剂处理过的基材如玻璃材料或硅材料上，或 将完全固化的PFPE层键接到第二聚合物材料，如PDMS材料上。在一些 实施方案中，用等离子体和硅烷偶联剂处理PDMS材料以引入所需的官 能度。在一些实施方案中，PDMS材料被可聚合基团封端。在一些实施 方案中，该可聚合的材料选自丙烯酸酯、苯乙烯和甲基丙烯酸酯。
在一些实施方案中，第二聚合物材料包括除PDMS以外的弹性体， 如KratonsTM、布纳橡胶、天然橡胶、含氟弹性体、氯丁二烯、丁基橡 胶、丁腈橡胶、聚氨酯或热塑性弹性体。在一些实施方案中，第二聚 合物材料包括刚性热塑性塑料，包括但不限于：聚苯乙烯，聚(甲基丙 烯酸甲酯)，聚酯，如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)，聚碳酸酯，聚酰亚胺， 聚酰胺，聚氯乙烯，聚烯烃，聚(酮)，聚(醚醚酮)和聚(醚砜)。
在一些实施方案中，直接地将官能化单体添加到液体PFPE前体中 并用来附接选自蛋白质、低聚核苷酸、药物、催化剂、染料、传感器、 分析物和能够改变沟道可润湿性的带电物质的官能化结构部分。
此类单体包括但不限于，甲基丙烯酸叔丁酯，丙烯酸叔丁酯，甲 基丙烯酸二甲基氨基丙酯，甲基丙烯酸缩水甘油酯，甲基丙烯酸羟乙 酯，甲基丙烯酸氨基丙酯，丙烯酸烯丙酯，氰基丙烯酸酯，氰基甲基 丙烯酸酯，三甲氧基硅烷丙烯酸酯，三甲氧基硅烷甲基丙烯酸酯，异 氰酸根甲基丙烯酸酯，含内酯的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，含糖的丙 烯酸酯和甲基丙烯酸酯，聚乙二醇甲基丙烯酸酯，含nornornane的甲 基丙烯酸酯和丙烯酸酯，多面低聚silsesquioxane甲基丙烯酸酯，甲 基丙烯酸2-三甲基甲硅烷氧基乙酯，甲基丙烯酸1H，1H，2H，2H-氟代辛 酯，五氟苯乙烯，乙烯基吡啶，溴苯乙烯，氯苯乙烯，苯乙烯磺酸， 氟苯乙烯，苯乙烯乙酸酯，丙烯酰胺和丙烯腈。
在一些实施方案中，将已经附接有上述试剂的单体直接地与待在 交联后引入网络中的液体PFPE前体共混。在一些实施方案中，单体包 括选自可聚合基团、所需的试剂和允许与PFPE液体前体混容的氟化片 段的基团。在一些实施方案中，单体不包括可聚合基团、所需的试剂 和允许与PFPE液体前体混容的氟化片段。
在一些实施方案中，添加单体以调节完全固化的弹性体的机械性 能。此类单体包括但不限于：全氟(2，2-二甲基-1，3-间二氧杂环戊烯)， 含羟基的氢键接性单体，氨基甲酸酯，脲或其它的此类结构部分，含 庞大侧基的单体如甲基丙烯酸叔丁酯。
在一些实施方案中，将官能化物质如上述单体引入并在固化时机 械地缠绕(即，不以共价键方式键接)到网络中。例如，在一些实施方 案中，将官能团引入不含可聚合单体的PFPE链中并将此种单体与可固 化的PFPE物质共混。在一些实施方案中，如果两种物质是反应性的， 如：环氧基/胺，羟基/酰氯，三醇/二异氰酸酯，羟基/异氰酸酯，胺/ 异氰酸酯，胺/卤化物，羟基/卤化物，胺/酯和胺/羧酸，则可以使用 此种经缠绕的物质将固化PFPE的多个层粘附在一起。在加热时，该官 能团将反应并将该两个层粘附在一起。
此外，此种经缠绕的物质可以用来将PFPE层粘附到另一种材料， 如玻璃、硅、石英、PDMS、KratonsTM、布纳橡胶、天然橡胶、含氟弹 性体、氯丁二烯、丁基橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯或热塑性弹性体的层 上。在一些实施方案中，第二聚合物材料包括刚性热塑性塑料，包括 但不限于：聚苯乙烯，聚(甲基丙烯酸甲酯)，聚酯，如聚(对苯二甲酸 乙二醇酯)，聚碳酸酯，聚酰亚胺，聚酰胺，聚氯乙烯，聚烯烃，聚(酮)， 聚(醚醚酮)和聚(醚砜)。
在一些实施方案中，此种经缠绕的物质可以用来将用于上文所述 目的的微流体沟道的内部官能化。
VII.将官能度引入PFPE表面的其它方法
在一些实施方案中，使用如Chen，Y.和 Momose，Y.Surf.Interface.Anal.1999，27，1073-1083描述的将聚(四 氟乙烯)表面官能化的方法使用氩等离子体来将官能团沿着完全固化 的PFPE表面引入，该文献整体在此引入作为参考。更具体地说，不希 望受到任一特定的理论束缚，完全固化的PFPE材料在氩等离子体中的 一段时间的暴露将官能团沿着该氟化的骨架添加。
此种官能团可以用来将PFPE的多个层粘附，将完全固化的PFPE层 键接到已经被硅烷偶联剂处理过的基材如玻璃材料或硅材料上，或将 完全固化的PFPE层键接到第二聚合物材料，如PDMS材料上。在一些实 施方案中，PDMS材料包括官能化的材料。在一些实施方案中，用等离 子体和硅烷偶联剂处理PDMS材料以引入所需的官能度。此种官能团还 可以用来附接蛋白质、低聚核苷酸、药物、催化剂、染料、传感器、 分析物和能够改变沟道可润湿性的带电物质。
在一些实施方案中，第二聚合物材料包括除PDMS以外的弹性体， 如KratonsTM、布纳橡胶、天然橡胶、含氟弹性体、氯丁二烯、丁基橡 胶、丁腈橡胶、聚氨酯或热塑性弹性体。在一些实施方案中，第二聚 合物材料包括刚性热塑性塑料，包括但不限于：聚苯乙烯，聚(甲基丙 烯酸甲酯)，聚酯，如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)，聚碳酸酯，聚酰亚胺， 聚酰胺，聚氯乙烯，聚烯烃，聚(酮)，聚(醚醚酮)和聚(醚砜)。
在一些实施方案中，使完全固化的PFPE层与固体基材共形接触。 在一些实施方案中，固体基材选自玻璃材料、石英材料、硅材料、熔 融二氧化硅材料和塑料材料。在一些实施方案中，采用UV光，例如， 185nm UV光辐射该PFPE材料，这可以将氟原子从骨架中抽出并且与基 材形成化学键，如Vurens，G.，等人的Langmuir 1992，8，1165-1169所 述那样。因此，在一些实施方案中，通过在氟原子的提取之后的自由 基偶联将PFPE层共价地键接到固体基材上。
VIII.经由包覆用聚合物将微米级或纳米级器件粘附到基材上
在一些实施方案中，如下将微米级器件，纳米级器件或其组合粘 附到基材上：以共形接触方式将完全固化的器件放置在该基材上并在 整个器件上倾倒″包覆用聚合物″。在一些实施方案中，包覆用聚合物 选自液体环氧树脂前体和聚氨酯。然后通过固化或其它方法使该包覆 用聚合物固结。该包覆用来机械地将层结合在一起并将该层结合到基 材上。
在一些实施方案中，微米级器件，纳米级器件或其组合包括如上 文部分II.A.和部分II.B.所述的全氟聚醚材料，和如上文部分II.C. 所述的含氟烯烃类材料中的一种。
在一些实施方案中，基材选自玻璃材料、石英材料、硅材料、熔 融二氧化硅材料和塑料材料。此外，在一些实施方案中，该基材包括 第二聚合物材料，如聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)，或另一种聚合物。在 一些实施方案中，第二聚合物材料包括除PDMS以外的弹性体，如 KratonsTM、布纳橡胶、天然橡胶、含氟弹性体、氯丁二烯、丁基橡胶、 丁腈橡胶、聚氨酯或热塑性弹性体。在一些实施方案中，第二聚合物 材料包括刚性热塑性材料，包括但不限于：聚苯乙烯，聚(甲基丙烯酸 甲酯)，聚酯，如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)，聚碳酸酯，聚酰亚胺，聚 酰胺，聚氯乙烯，聚烯烃，聚(酮)，聚(醚醚酮)和聚(醚砜)。在一些 实施方案中，采用硅烷偶联剂将该基材的表面官能化以致它将与包覆 用聚合物反应而形成不可逆的键。
IX.使用牺牲层形成微结构的方法
本公开主题提供通过使用包括可降解或选择性可溶材料的牺牲层 形成用作微流体器件的微沟道或微结构的方法。在一些实施方案中， 该方法包括：让液体前体材料与二维或三维牺牲结构接触，处理(例如， 固化)该前体材料，并移除该牺牲结构以形成微流体沟道。
因此，在一些实施方案中，将PFPE液体前体布置在多维支架上， 其中该多维支架由可以在PFPE网络的固化后降解或冲洗掉的材料制 造。当将弹性体的另一个层浇铸在其上时，这些材料保护该沟道不被 填充。此类可降解或选择性可溶的材料的实例包括但不限于蜡、光致 抗蚀剂、聚砜、聚内酯、纤维素纤维、盐或任何固体有机或无机化合 物。在一些实施方案中，用热的方式，光化学方式，或通过用溶剂洗 涤除去牺牲层。重要地，本文公开的材料和器件与有机溶剂的相容性 提供在微流体器件中使用牺牲性聚合物结构的能力。
在通过使用牺牲层形成微结构中有用的PFPE材料包括本公开主题 上面部分II中描述的那些PFPE和含氟烯烃类材料。
图6A-6D和图7A-7C示出了本公开方法的用于通过使用可降解或选 择性可溶材料的牺牲层形成微结构的实施方案。
现参照图6A，提供图案化基材600。将液体PFPE前体材料602布置 在图案化基材600上。在一些实施方案中，经由旋涂法将液体PFPE前体 材料602布置在图案化基材600上。通过处理过程Tr1处理液体PFPE前体 材料602以形成经处理的液体PFPE前体材料604的层。
现参照图6B，从图案化基材600上移除经处理的液体PFPE前体材料 604的层。在一些实施方案中，让经处理的液体PFPE前体材料604的层 与基材606接触。在一些实施方案中，基材606包括平面基材或基本上 平面的基材。在一些实施方案中，通过处理过程Tr2处理经处理的液体 PFPE前体材料的层，以形成双层组件608。
现参照图6C，将预定体积的可降解或选择性可溶材料610布置在双 层组件608上。在一些实施方案中，经由旋涂方法将预定体积的可降解 或选择性可溶材料610布置在双层组件608上。再次参照图6C，将液体 前体材料602布置在双层组件608上并加以处理以形成PFPE材料612的 层，该层覆盖预定体积的可降解或选择性可溶材料610。
现参照图6D，通过处理过程Tr3处理预定体积的可降解或选择性可 溶材料610以移除该预定体积的可降解或选择性可溶材料610，从而形 成微结构616。在一些实施方案中，微结构616包括微流体沟道。在一 些实施方案中，处理过程Tr3选自热过程，辐射过程和溶解过程。
在一些实施方案中，图案化基材600包括蚀刻的硅晶片。在一些实 施方案中，该图案化基材包括光致抗蚀剂图案化基材。对于本公开主 题的目的，该图案化基材可以通过本领域中已知的任何加工方法制造， 包括但不限于光刻、电子束光刻和离子铣削。
在一些实施方案中，可降解或选择性可溶材料610选自聚烯烃砜、 纤维素纤维、聚内酯和聚电解质。在一些实施方案中，可降解或选择 性可溶材料610选自可以降解或溶解掉的材料。在一些实施方案中，可 降解或选择性可溶材料610选自盐、水溶性聚合物和溶剂可溶性聚合 物。
除了简单沟道之外，本公开主题还提供多种复杂结构的制造，该 复杂结构可以被″注射模塑″或提前制造并嵌入材料中并如上所述移 除。
图7A-C示出了本公开方法的用于通过使用牺牲层形成微沟道或微 结构的实施方案。现参照图7A，提供了基材700。在一些实施方案中， 基材700涂有液体PFPE前体材料702。将牺牲结构704置于基材700上。 在一些实施方案中，通过处理过程Tr1处理液体PFPE前体材料702。
现参照图7B，将第二液体PFPE前体材料706布置在牺牲结构704上， 使得将牺牲结构704包覆在第二液体前体材料706中。然后通过处理过 程Tr2处理第二液体前体材料706。现参照图7C，通过处理过程Tr3处理 牺牲结构704，以使牺牲结构降解和/或移除，从而形成微结构708。在 一些实施方案中，微结构708包括微流体沟道。
在一些实施方案中，基材700包括硅晶片。在一些实施方案中，牺 牲结构704包括可降解或选择性可溶材料。在一些实施方案中，牺牲结 构704选自聚烯烃砜、纤维素纤维、聚内酯和聚电解质。在一些实施方 案中，牺牲结构704选自可以降解或溶解掉的材料。在一些实施方案中， 牺牲结构704选自盐、水溶性聚合物和溶剂可溶性聚合物。
IX.I.使用PTFE粉末提高微流体器件模量的方法
在一些实施方案中，由PFPE材料或上文描述的任何含氟聚合物材 料制造的微流体器件的模量可以通过在固化之前将聚四氟乙烯(PTFE) 粉末，本文中还称作″PTFE填料″共混到液体前体中来提高。因为PTFE 本身具有非常高的模量，以其粉末形式添加PTFE(当均匀地分散在本发 明的整个低模量材料中时)将提高该材料的总模量。该PTFE填料还可以 为该PFPE材料贡献附加的化学稳定性和耐溶剂性。
IX.II.与微流体器件结合的材料的使用
根据本发明的一个实施方案，由本文描述的方法和材料制成的微 米或纳米级器件，器件的部分，构件，部件等可以形成以引入微流体 器件。例如，微米或纳米级阀门或塞子可以由本发明的材料和方法形 成，其可以有效地封闭微流体器件中的沟道。根据一个实施方案，可 以按适应微腔室的形状和/或尺寸构型形成阀门或塞子，并保持在适当 位置或设定用来响应于按特定方向流动的物质来移动或阻断特定沟道 的流动。根据另一个实施方案，可以如下在微沟道中形成阀门或塞子： 将本发明的材料(呈液态)引入微沟道并根据本发明中公开的方法将该 液体材料固化。因此，阀门或塞子呈现微沟道的形状，从而形成共形 拟合(conformal fit)，因为该沟道充当该阀门的模具。在备选的实施 方案中，通过将第一沟道与试验沟道相邻布置来形成阀门，以致当对 该第一沟道加压时，该第一沟道将压力施加在试验沟道上并降低试验 沟道的横截面宽度，从而减少或消除该试验沟道内的流路。
X.微流体器件
X.A.将微流体器件官能化
根据本发明的实施方案，可以将微流体器件官能化以提高它们的 化学相容性。根据这些实施方案，可以通过本发明的方法和材料将微 流体器件的沟道的表面钝化。根据这些实施方案，可以用苯乙烯封端 的UV可固化液体前体处理PFPE类微流体器件。将苯乙烯封端的UV可固 化前体溶于溶剂，例如但不限于，五氟丁烷，以致形成溶液。然后将 这一溶液引入微流体器件的沟道并蒸发掉溶剂。在蒸发溶剂之后，该 前体保持涂覆在该沟道的壁上。在一个实施方案中，用UV处理将该前 体涂覆在该沟道壁上的微流体器件进行处理，这经由与包含在该微流 体器件的基础材料中的潜在甲基丙烯酸酯基团的反应而将该前体粘附 到该沟道壁上。涂有该苯乙烯封端的前体的表面不包含酸不稳定基团 如氨基甲酸酯和/或酯键，从而产生表面钝化并改进该微流体器件的沟 道的化学相容性。
根据其它的实施方案，可以用本文描述的表面处理方法处理由本 申请公开的材料和方法制造的医疗器件、手术器件、医疗植入物等以 在该器件上产生表面钝化和提高该器件的化学相容性。此种表面钝化 可以提高基础材料的化学惰性，降低表面对物质的吸附，提高耐酸和 耐碱性，它们的组合等。
根据另一个实施方案，通过气相钝化将由本文描述的材料制造的 器件的表面钝化。根据这些实施方案，将器件暴露于0.5％氟气在氮气 中的混合物中。该氟与该基础材料中的氢原子发生自由基反应，从而 使该用所述气体处理过的器件表面钝化。
X.B.具有转矩控制阀的器件
在一些实施方案中，微流体器件由本文描述的材料和方法制造并 且包含″转矩控制阀″，例如Whitesides等人在Anal Chem 2005，77，4726中描述的那些。将此类阀门，以及下面参考文献中描述 的阀门引入含氟聚合物或PFPE类微流体芯片中。描述可以由本文描述 的材料和方法制造，处理，使用等的合适的阀门的参考文献包括： (1)Lee，S.；Jeong，W.；Beebe，D.J.Lab Chip 2003，3，164-167；(2) Rich，C.A.；Wise，K.D.J.Microelectromech.Syst.2003，12，201-208； (3)Studer，V.；Hang，G.；Pandolfi，A.；Ortiz，M.；Anderson，W.F.； Quake，S.R；J.Appl.Phys.2004，95，393-398；(4)Sin，A.；Reardon， C.F.；Shuler，M.L.Biotechnol.Bioeng.2004，85，359-363；(5)Gu，W.； Zhu，X.；Futai，N.；Cho，B.S.；Takayama，S.Proc.Natl.Acad.Sci. U.S.A.2004，101，15861-15866；(6)Rohit，P.；Yang，M.；Johnson， B.N.；Burns，D.T.；Burns，M.A.Anal.Chem.2004，76，3740-3748； (7)Liu，R.H.；Bonanno，J.；Yang，J.；Lenigk，R.；Grodzinski， P.Sens.Actuators，B 2004，B98，328-336；(8)Selvaganapathy，P.； Carlen，E.T.；Mastrangelo，C.H.Sens.Actuators，A 2003，A104， 275-282；(9)Sethu，P.；Mastrangelo，C.H.Sens.Actuators，A 2003， A104，283-289；(10)Klintberg，L.；Svedberg，M.；Nikolajeff，F.； Thornell，G.Sens.Actuators，A 2003，A103，307-316；(11)Suzuki，H.； Yoneyama，R.Sens.Actuators，B 2003，B96，38-45；(12)Hua，S.Z.； Sachs，F.；Yang，D.X，Chopra，H.D.Anal.Chem.2002，74，6392-6396； (13)Xie，J.；Miao，Y.；Shih，J.；He，Q.；Liu，J.；Tai，Y.-C； Lee，T.D.Anal.Chem.2004，76，3756-3763；(14)Tsai，J.H.；Lin，L.J. Microelectromech.Syst.2002，11，665-671；(15)Munyan，J.W.； Fuentes，H.V.；Draper，M.；Kelly，R.T.；Woolley，A.T.Lab Chip 2003，3，217-220；(16)Hartshorne，H.；Backhouse，C.J.；Lee，W.E. Sens.Actuators，B 2004，B99，592-600；(17)Hatch，A.；Kamholz，A.E.； Holman，G.；Yager，P.；Bohringer，K.F.J.Microelectromech. Syst.2001，10，215-221；(18)Jackson，W.C；Tran，H.D.；O′Brien， M.J.；Rabinovich，E.；Lopez，G.P.J.Vac.Sci.Technol.B 2001，19， 596-599；(19)Luo，Q.；Mutlu，S.；Gianchandani，Y.B.；Svec，F.； Frechet，J.M.J.Electrophoresis 2003，24，3694-3702；(20)Yu，C.； Mutlu，S.；Selvaganapathy，P.；Mastrangelo，C.H.；Svec，F.； Frechet，J.M.J.Anal.Chem.2003，75，1958-1961；(21)Griss，P.； Andersson，H.；Stemme，G.Lab Chip 2002，2，117-120；(22)Beebe，D.J.； Moore，J.S.；Bauer，J.M.；Yu，Q.；Liu，R.H.；Devadoss，C； Jo，B.Nature 2000，404，588-590；(23)Beebe，D.J.；Mensing，G.A.； Walker，G.M.Annu.Rev.Biomed.Eng.2002 4，261-286；(24)Jacobson， S.C；Ermakov，S.V.；Ramsey，J.M.Anal.Chem.1999，71，3273-3276； (25)Lazar，I.M.；Karger，B.L.Anal.Chem.2002，74，6259-6268；(26) Gitlin，I.；Stroock，A.D.；Whitesides，G.M.；Ajdari，A.Appl.Phys. Lett.2003，83，1486-1488；(27)Lastochkin，D.；Zhou，R.；Wang，P.； Ben，Y.；Chang，H.-C.J.Appl.Phys.2004，96，1730-1733；(28)Liu，S.； Pu，Q.；Lu，J.J.J.Chromatogr.，A 2003，1013，57-64；(29)Takamura， Y.；Onoda，H.；Inokuchi，H.；Adachi，S.；Oki，A.；Horiike， Y.Electrophoresis 2003，24，185-192；(30)McKnight，T.E.；Culbertson， C.T.；Jacobson，S.C；Ramsey，J.M.Anal Chem.2001，73，4045-4049； (31)Culbertson，C.T.；Ramsey，R.S.；Ramsey，M.J.Anal.Chem.2000，7 2，2285-2291；(32)Salimi-Moosavi，H.；Tang，T.；Harrison，D.J.J.Am .Chem.Soc.1997，119，8716-8717；(33)Johnston，I.D.；Davis，J.B.； Richter，R.；Herbert，G.I.；Tracey，M.C.Analyst 2004，129，829-834； (34)Terray，A.；Oakey，J.；Marr，D.W.M.Science 2002，296， 1841-1844；(35)Andersson，H.；van der Wijngaart，W.； Griss，P.；Niklaus，F.；Stemme，G.Sens.Actuators，B 2001，B75， 136-141；(36)Walker，G.M.；Beebe，D.J.Lab Chip 2002，2，131-134； (37)Shoji，S.Top.Curr.Chem.1998，194，163-188；(38)Kovacs，G.T.A. Micromachined Transducers Sourcebook；McGraw-Hill：New York，1998；它们中的每一篇在此整体引入作为参考。
X.C.多种材料的器件
在一些实施方案中，本文描述的材料仅用于所制造的微流体器件 的一部分。在此类器件中，该器件的某些部分由本文公开的材料制成， 并且该器件的其它部分由本文描述的其它材料制成例如玻璃或PDMS。 这些″部分″的实例包括但不限于：阀门、沟道、壁、圆盘、层、衬里、 塞子、球、开关、齿轮和柱子。在一些实施方案中，这些结构可以就 地如下形成：经由所需形状的光掩膜进行UV光曝光以致该PFPE材料在 所选的区域中按所需形状固化。由于该掩模而没有暴露于UV光下的剩 余PFPE材料保持未处理，并且然后可以用溶剂例如1，1，1，3，3-五氟丁 烷冲洗掉。这样留下了模拟该掩模空隙(opening)的结构。在其它的实 施方案中，通过活化此前描述的第二固化步骤原地粘附这一结构。
X.D.用于制造器件的母模板图案
参照图17，在一些实施方案中，用来制造器件，例如微流体器件 的母模板图案可以转移至PDMS板上，后者然后用来将器件图案化。根 据这些实施方案，制备具有将转移至最终器件的图案1704的初始母模 板1702。在一些实施方案中，母模板1702可以由硅物质、光致抗蚀剂 物质、它们的组合等形成。接下来，将液体PFPE前体1706引入母模板 1702和/或其图案1704，如步骤B-C所示。在一些实施方案中，可以通 过浇铸，沉积，旋涂，压制，倾倒，它们的组合等将液体PFPE 1706 引入到母模板1702上。然后在与母模板1702接触的同时将液体PFPE 1706固化，以形成固结的液体PFPE 1708，当从母模板1702移除时，该 固结的液体PFPE 1708可以保留母模板1702的图案1704。在一些实施方 案中，如本文描述将液体PFPE 1704固化，例如通过光固化、热固化、 蒸发固化、它们的组合等进行固化。然后从母模板1702上移除固结的 液体PFPE 1708，如步骤C所示。然后可以将固结的液体PFPE 1708用作 将PDMS层1710图案化的模板，如步骤D-F所示。使液体PDMS 1710与固 结的液体PFPE 1708接触并固化，形成固结的液体PDMS 1712，如步骤 E-F所示。液体PDMS 1710可以包括本文描述的固化剂并且可以通过本 文描述的方法和技术，例如光固化剂的光活化、热固化剂的热活化、 蒸发固化、它们的组合等加以固化。然后从固结的液体PFPE模板1708 上移除固结的液体PDMS 1712，如步骤F所示。最后，可以使用固结的 液体PDMS 1712作为模板以如下将后续的PFPE器件模塑：将第二数量的 液体PFPE 1714引入到固结的液体PDMS模板1712中并固化液体PFPE 1714，如步骤G-H所示。液体PFPE 1714可以包括本文描述的固化剂并 且可以通过本文描述的方法和技术加以固化而形成PFPE器件1716。然 后可以从固结的液体PDMS模板1710上移除PFPE器件1716。与从硅或光 致抗蚀剂模板上脱离相比，使用液体PDMS作为制造PFPE器件1716的模 板能够更容易地从PDMS模板1710上脱离PFPE器件1716。当硅或光致抗 蚀剂模板包含可以与PFPE前体上的端基反应的潜在官能团时，从而导 致PFPE器件与该硅或光致抗蚀剂模板粘附，所以PDMS模板(如本文所述 的PDMS模板)的使用进一步优于硅或光致抗蚀剂模板。
X.E.通过旋涂成层
在一些实施方案中，本文描述的材料的层可以如下粘附到其它的 层上：将未固化材料的薄层旋涂到另一个层上，彼此相对地布置这些 层，并采用例如UV光、光固化或热能固化该材料以活化这些层和/或旋 涂薄层内的固化剂以致这些层粘附在一起。在一些实施方案中，重复 这一过程多次以形成多层器件。在一些实施方案中，旋涂的薄层可以 为大约50nm-大约2微米。根据其它的实施方案，该薄层为大约100nm- 大约1微米。
X.F.在器件内的低渗透性层
在一些实施方案中，制造对液体或气体如氧气、水蒸汽、水、它 们的组合等具有极低渗透性的材料的层作为多层器件的内层。此类器 件可以是，例如，本文描述的微流体器件。该低渗透性材料可以是， 例如，丙烯酸类聚合物如聚(甲基丙烯酸甲酯)，聚(乙烯)或UV可固化 树脂如三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，或通过易位聚合制得的材料如聚(双 环戊二烯)，它们的组合等。
X.G.酸和/或碱处理
在一些实施方案中，可以用酸和/或碱处理本文描述的材料的层以 致可以将与该材料的表面连接的任何潜在官能团中和。中和此类潜在 官能团降低了与在使用过程中和该材料接触的物质的相互作用。根据 一些实施方案，经处理的材料的表面是在材料内形成的沟道，例如微 流体器件的沟道的表面。根据一些实施方案，F-是优选的表面处理， 然而其它处理也可以使用并且可能更适合于待处理的材料的组成。
X.H.对于涉及F-的反应具有最小猝灭的微流体器件
根据本发明的一些实施方案，微流体器件包含基本上为零至最小 量的痕量金属。在一些实施方案中，微流体器件由包含基本上为零至 最小量的痕量金属的PFPE材料制造。
涉及F-作为亲核试剂的许多反应被痕量的金属催化剂，具体来说， 有机锡催化剂如二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡和辛酸亚锡猝灭。 此外，金属催化剂或金属配合物将与F-形成强配合物是公知的。例如， 包含Ru、Rh、Pd、Pt、Cu、Co、Ni、Fe、Cr、Sn、Al和Si的金属配合 物已知与F-形成强缔合。这样一种反应的实例显示如下，用于合成2- 脱氧-2-[18F]氟-D-葡萄糖(FDG)，用于正电子发射层析成像(PET)的显 像剂。

使用微流体器件的许多反应涉及PET试剂的合成。此外，这些试剂 中的许多(即使不是大多数)涉及使用F-作为亲核试剂的反应。因此， 对于使用F-作为亲核试剂的PET反应，由本文公开的材料制造的微流体 器件是优选的。
X.I.含光酸产生剂的环氧基官能化聚合物的使用
在一些实施方案中，可以将含光酸产生剂的环氧基官能化聚合物 的层沉积到器件的表面上或器件的多个层中间。在一些实施方案中， 该环氧基官能化聚合物具有等于或大于室温的Tg，并且将它旋涂到表 面如玻璃、硅、PFPE材料的平坦或固化层、它们的组合等上。然后可 以将器件的层密封到该聚合物层上并用UV光辐射。该UV光将该环氧基 官能化聚合物内的PAG活化，引起它交联以及与该PFPE层的表面上的潜 在基团反应，从而将该PFPE层粘附到该表面上。在一些实施方案中， 该环氧基官能化聚合物由SU-8光致抗蚀剂、含以下结构的聚合物、它 们的组合等构成：

II.J.环氧基官能化聚合物
在一些实施方案中，如本文描述的环氧基官能化聚合物可以是甲 基丙烯酸缩水甘油酯和一种或多种共聚单体如Zonyl TM甲基丙烯酸 氟代烷基酯单体等的共聚物。
II.K.与PFPE结合的ePTFE材料
在一些实施方案中，通过使用膨胀聚(四氟乙烯)(ePTFE)形成微流 体器件或微流体器件的构件(例如，膜、阀门、沟道、储器等)。ePTFE 是通过在高温下使PTFE膨胀形成的微孔聚(四氟乙烯)(PTFE)膜。由于 本文公开的全氟聚醚(PFPE)材料的惊人低的表面能，所以可以将该 PFPE浇铸到ePTFE膜上并有效地使包括在该ePTFE中的孔隙润湿，从而 形成互穿聚合物网络。
PFPE可以包括官能团，如本文公开的官能团。在一些实施方案中， PFPE可以包括可光固化官能团和/或可热固化官能团。在一些实施方案 中，当PFPE包括可光固化官能团时，可以在将该PFPE润湿到ePTFE上之 后通过暴露在UV光下而将该PFPE固化。ePTFE和PFPE的所得膜包括，例 如，希望的挠性，耐化学性和对溶剂蒸气和空气的透气性。该膜的ePTFE 部分提供一种连续结构，该连续结构与仅有弹性体本身相比用来极大 地使材料增韧。一些膜由Zumbrum等人在美国专利6,673,455中进行了 概括描述，该文献在此整体引入作为参考资料，包括其中引用的所有 参考文献。
在一些实施方案中，结合的ePTFE和PFPE的膜可以用于微流体平 台，尤其是当希望经由膜蒸发溶剂时。根据一些实施方案，这些膜可 用于微流体平台，该微流体平台涉及用于正电子发射层析(PET)成像的 放射性标记的生物标记物的合成，其中该膜的化学惰性是决定性的。 在一些实施方案中，可以用随后可以UV或热固化的PFPE二苯乙烯材料 填充该ePTFE膜，从而产生高的耐化学品性。
在其它的实施方案中，本文描述的″双重固化″PFPE材料可以用来 将ePTFE膜或微流体器件构件润湿并且以将该膜粘附到该器件的其它 膜或其它构件上的方式加以活化。在一些实施方案中，微流体器件(或 一般意义上的器件)的制造方法可以包括取得UV可固化和可热固化 PFPE材料的混合物并将它们浇铸到ePTFE膜上，将该PFPE UV固化，将 ePTFE/PFPE的结合物密封到微流体器件的另一个层或构件上，然后将 ePTFE/PFPE和器件构件的结合物加热以活化热组分，因此产生该器件 构件对粘附到该ePTFE上的PFPE层的粘附。
XI.微流体单元操作
为了开发有效的芯片实验室操作，微流体控制器件是必要的。处 于微米级水平的阀门结构和驱动、流体控制、混合、分离和检测必须 经设计以对微型化具有大规模的偏移。为了建造此类器件，必须开发 各种构件在常用平台上的集成以致可以完全地控制溶剂和溶质。
微流体流动控制器通常基于外部泵，包括水力、往复式、声学和 蠕动泵，并且可以如注射器那样简单(参见Mcbride等人的美国专利号 6,444,106、Blakley的美国专利号6,811,385、Ko等人的美国公开专 利申请号20040028566)。最近，电渗透(不要求活动部件的方法)已经 作为流体流动驱动器获得了成功(参见Moles的美国专利号6,406,605、 Parse的美国专利号6,568,910)。不要求活动部件的其它流体流动器件 使用重力(参见Weigl等人的美国专利号6,743,399)，离心力(参见 Sanae等人的美国专利号6,632,388)，毛细管作用(参见McNeely等人的 美国专利号6,591,852)或热(参见Ito的美国公开专利申请号 20040257668)来驱动液体穿过微沟道。其它的发明通过施加外力，如 叶片产生液体流动(参见Neukermans的美国专利号6,068,751)。
阀门还用于液体流量控制。可以通过将外力，如叶片、悬臂或塞 子施加到弹性沟道上来驱动阀门(参见Neukermans的美国专利号 6,068,751)。弹性沟道还可以包含膜，该膜可以通过气压和/或液压(例 如水压)，以静电方式或磁力方式偏转(参见Unger等人的美国专利号 6,408,878)。其它的两通阀通过光(参见Halas等人的美国公开专利申 请号20030156991)，压电晶体(参见Davis等人的公开PCT国际申请号WO 2003/089,138)，颗粒偏转(参见Marr等人的美国专利号6,802,489)或 在沟道内用电化学方法形成的气泡(参见Hua等人的公开PCT国际申请 号WO 2003/046,256)驱动。单向或″止回阀″还可以在微沟道中用球、 挡板或隔膜形成(参见Cox等人的美国专利号6,817,373；Dai等人的美 国专利号6,554,591；Jeon等人的公开PCT国际申请号WO 2002/053,290)。旋转型开关阀用于复杂反应(参见Powell等人的公开 PCT国际申请号WO 2002/055,188)。
为了促进反应和评价产物，微米级混合和分离组分是必要的。在 微流体器件中，最通常通过在具有长的长度规模、弯曲的、具有可变 宽度或具有引起湍流的特征的沟道中的扩散作用进行混合(参见 O′Conner等人的美国专利号6,729,352、Hansen等人的美国公开专利申 请号20030096310)。还可以电渗透地(参见Yager等人的美国专利号 6,482,306)或超声地(参见Northrup等人的美国专利号5,639,423)完 成混合。微米级沟道中的分离通常使用三种方法：电泳、在沟道内的 填充塔或凝胶、或沟道壁的官能化。电泳通常用带电分子，如核酸、 肽、蛋白质、酶和抗体等进行，并且是最简单的技术(参见Regnier等 人的美国专利号5,958,202、Chow等人的美国专利号6,274,089)。沟道 柱可以填充有多孔或固定相涂覆的珠子或凝胶以促进分离(参见 Koehler等人的公开PCT国际申请号WO 2003/068,402、Quake等人的美 国公开专利申请号20020164816、Koehler等人的美国专利号 6,814,859)。可能的填充材料包括硅酸盐、滑石、漂白土、玻璃棉、 木炭、活性炭、硅藻土、硅胶、氧化铝、纸、纤维素、淀粉、硅酸镁、 硫酸钙、硅酸、弗洛里西(florisil)、氧化镁、聚苯乙烯、对氨基苄 基纤维素、聚四氟乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、SEPHADEXTM(Amersham Biosciences，Corp.，Piscataway，New Jersey，United States of America)、SEPHAROSETM(Amersham Biosciences，Corp.，Piscataway， New Jersey，United States of America)、受控的孔隙玻璃珠、琼脂 糖、本领域技术人员已知的其它固体树脂和任何上述物质中两种或更 多种的组合。还可以将可磁化材料，如氧化铁、氧化镍、铁酸钡或氧 化亚铁嵌入、包封入或引入固相填充材料中。
还可以用各种可以与分析物或分析物溶液中的杂质相互作用或结 合的配体将微流体腔室的壁官能化。此类配体包括：亲水性或疏水性 小分子、类固醇、激素、脂肪酸、聚合物、RNA、DNA、PNA、氨基酸、 肽、蛋白质(包括抗体键接的蛋白质如蛋白质G)、抗体或抗体片段(FAB 等)、抗原、酶、碳水化合物(包括糖蛋白或糖脂)、植物凝血素、细胞 表面受体(或它们的部分)，含正或负电荷的物质等(参见Liu等人美国 公开专利申请号20040053237、Augustine等人的公开PCT国际申请号WO 2004/007,582、Blackburn的美国公开专利申请号20030190608)。
因此，在一些实施方案中，本公开主题描述了在PFPE类微流体器 件中使材料流动和/或将两种或更多种材料混合的方法。在一些实施方 案中，本公开主题描述了进行化学反应的方法，包括但不限于合成生 物大分子如DNA。在一些实施方案中，本公开主题描述了根据特性筛选 样品的方法。在一些实施方案中，本公开主题描述了分配材料的方法。 在一些实施方案中，本公开主题描述了分离材料的方法。
XI.A.在PFPE类微流体器件中使材料流动和/或将两种材料混合的 方法
现参照图8，示出了本公开主题的微流体器件的平面示意图。该微 流体器件统称为800。微流体器件800包括图案化层802，和多个孔810A、 810B、810C和810D。这些孔可以进一步描述为入口孔810A、入口孔810B 和入口孔810C，和出口孔810D。孔810A、810B、810C和810D中的每一 个被密封件820A、820B、820C和820D覆盖，它们优选是可逆的密封件。 提供密封件820A、820B、820C和820D，以致如果需要可以在微流体器 件800中储存，装运，或保持材料，包括但不限于，溶剂，化学试剂， 生化体系的组分，样品，油墨和反应产物，和/或溶剂、化学试剂、生 化体系的组分、样品、油墨、反应产物的混合物和它们的组合。密封 件820A、820B、820C和820D可以是可逆的，即是可除去的，以致微流 体器件800可以实施化学反应或其它应用然后如果需要的话可以再被 密封。
继续参照图8，在一些实施方案中，孔810A、810B和810C还包括压 力驱动阀(包括交叉，重叠流道)，后者可以经驱动将与所述孔相关的 微流体沟道密封。
继续参照图8，微流体器件800的图案化层802包括微米级沟道的集 成网络830。任选地，图案化层802包括官能化表面，如图5A所示的表 面。集成网络830可以包括一系列由以下参照符号表示的流体连接的微 米级沟道：831、832、833、834、835、836、837、838、839和840。 因此，入口孔810A与微米级沟道831流体连通并且经由弯头与微米级沟 道832流体连通，该微米级沟道831从孔810A向外延伸。在图8描述的集 成网络830中，为了方便起见，示出了一系列90°弯头。然而，应该指 出，在集成网络830的沟道中提供的通道和弯头可以包括任何所需的构 型、角度或其它特征(如但不限于螺旋形部分)。实际上，如果需要的 话，可以分别沿着微米级沟道831、832、833和834提供流体储器850A 和850B。如图8所示，流体储器850A和850B包括至少一个比与它们紧邻 的沟道的尺寸大的尺寸。
然后，继续参照图8，微米级沟道832和834在交叉点860A交叉并进 入单个微米级沟道835。微米级沟道835前进到腔室870，在图8所示的 实施方案中，该腔室870的尺寸比微米级沟道835宽。在一些实施方案 中，腔室870包括反应室。在一些实施方案中，腔室870包括混合区。 在一些实施方案中，腔室870包括分离区。在一些实施方案中，分离区 包括给定尺寸，例如长度的沟道，其中通过电荷、或质量、或其组合、 或其中分离可以在给定尺寸内发生的任何其它的物理特征将材料分 离。在一些实施方案中，分离区包括活性材料880。如本领域普通技术 人员理解的那样，术语″活性材料″是为了方便起见而在本文中使用， 并且不意味着该材料必须被活化而用于其想要的目的。在一些实施方 案中，活性材料包括色谱分析材料。在一些实施方案中，活性材料包 括靶材料。
继续图8，应该指出，腔室870不一定必须具有比相邻的微米级沟 道宽的尺寸。实际上，腔室870可以简单地包括微米级沟道的给定片段， 其中至少两种材料被分离，混合和/或反应。微米级沟道836从基本上 与微米级沟道835相对的腔室870延伸出来。微米级沟道836与微米级沟 道837形成T形接头，该微米级沟道837从孔810C向外延伸并与该孔810C 流体连通。因此，微米级沟道836和837的接头形成交叉点860B。微米 级沟道838从交叉点860B沿着基本上与微米级沟道837相对的并且朝着 流体储器850C的方向延伸。对于预定长度，流体储器850C的尺寸比微 米级沟道838的宽。然而，如上所述，微米级沟道的给定部分可以充当 流体储器，而不必改变微米级沟道的该部分的尺寸。此外，微米级沟 道838可以充当反应室，因为从微米级沟道837流到交叉点860B的反应 试剂可以与从微米级沟道836移动到交叉点860B并进入微米级沟道838 的反应试剂反应。
继续参照图8，微米级沟道839从基本上与微流体沟道838相对的流 体储器850C延伸并且穿过弯头进入微米级沟道840。微米级沟道840与 出口孔810D流体连接。出口孔810D可以任选地经由密封件820D被可逆 地密封，如上所讨论。同样，在其中反应产物在微流体器件800中形成 并希望输送到微流体器件800中的另一个位置的实施方案中，出口孔 810D的可逆密封可能是希望的。
可以通过使用本领域中已知的压力驱动阀等将材料的流体引导穿 过微米级沟道的集成网络830，包括沟道、流体储器和反应室，例如 Unger等人的美国专利号6,408,878中描述的那些，该文献在此整体引 入作为参考。本公开主题因此提供让材料流过PFPE类微流体器件的方 法。在一些实施方案中，该方法包括提供微流体器件，该微流体器件 包括(i)具有选自以下的特征的全氟聚醚(PFPE)材料：粘度大于大约 100厘沲(cSt)；粘度小于大约100cSt，条件是粘度小于100cSt的液体 PFPE前体材料不是自由基可光固化PFPE材料；(ii)官能化PFPE材料； (iii)含氟烯烃类弹性体；和(iv)它们的组合，其中该微流体器件包括 一个或多个微米级沟道；和使材料在该微米级沟道中流动。
还提供了混合两种或更多种材料的方法。在一些实施方案中，该 方法包括提供微米级器件，该微米级器件包括(i)具有选自以下的特征 的全氟聚醚(PFPE)材料：粘度大于大约100厘沲(cSt)；粘度小于大约 100cSt，条件是粘度小于100cSt的液体PFPE前体材料不是自由基可光 固化PFPE材料；(ii)官能化PFPE材料；(iii)含氟烯烃类弹性体；和(iv) 它们的组合；和让第一材料和第二材料在该器件中接触以混合该第一 和第二材料。任选地，该微米级器件选自微流体器件和微量板 (microtiter plate)。
在一些实施方案中，该方法包括将材料置于微流体器件中。在一 些实施方案中，如图10中最佳示出并如下文更详细论述的那样，该方 法包括施加驱动力以使该材料沿着该微米级沟道移动。
在一些实施方案中，PFPE材料的层覆盖一个或多个微米级沟道中 至少一个的表面。任选地，PFPE材料的层包括官能化表面。在一些实 施方案中，微流体器件包括PFPE材料的一个或多个图案化层，并且其 中该PFPE材料的一个或多个图案化层限定一个或多个微米级沟道。在 这种情况下，PFPE的图案化层可以包括官能化表面。在一些实施方案 中，微流体器件还可以包括第二聚合物材料的图案化层，其中该第二 聚合物材料的图案化层与PFPE材料的一个或多个图案化层中的至少一 个有效连通。参见图2。
在一些实施方案中，方法包括至少一个阀门。在一些实施方案中， 阀门是压力驱动阀，其中该压力驱动阀由以下结构之一限定：(a)微米 级沟道；和(b)多个孔中的至少一个。在一些实施方案中，该压力驱动 阀如下驱动：将不渗透包括该材料的该微米级沟道的加压流体或气体 (例如，六氟化硫)引入以下结构之一：(a)微米级沟道；和(b)多个孔 中的至少一个。
在一些实施方案中，加压流体具有大约10psi-大约60psi的压力。 在一些实施方案中，压力为大约25psi。在一些实施方案中，所述材料 包括流体。在一些实施方案中，所述流体包括溶剂。在一些实施方案 中，所述溶剂包括有机溶剂。在一些实施方案中，所述材料按预定方 向沿着该微米级沟道流动。
在混合两种材料的情况下，这在一些实施方案中可以包括将两种 反应物混合以提供化学反应，则在一个或多个微米级沟道中限定的混 合区中进行第一材料和第二材料的接触。该混合区可以包括选自T形接 头、蛇管、延长沟道、微米级腔室和压缩管的几何结构。任选地，将 第一材料和第二材料置于微流体器件的独立沟道中。此外，可以在由 沟道的交叉点限定的混合区中进行第一材料和第二材料的接触。
继续混合方法，该方法可以包括使第一材料和第二材料沿预定方 向在微流体器件中流动，并且可以包括使该混合材料按预定方向在微 流体器件中流动。在一些实施方案中，所述混合材料可以与第三材料 接触以形成第二混合材料。在一些实施方案中，混合材料包括反应产 物并且该反应产物可以随后与第三反应试剂起反应。阅读了本公开主 题的本领域普通技术人员将认识到，上文刚刚提供的混合方法的描述 是用于说明目的并非限制。因此，本公开的混合材料的方法可以用来 混合多种材料并且形成多种混合材料和/或多种反应产物。所述混合材 料，包括但不限于反应产物，可以流向微流体器件的出口孔。可以施 加驱动力以使该材料移动穿过该微流体器件。参见图10。在一些实施 方案中，回收混合材料。
在使用微量板的一个实施方案中，该微量板可以包括一个或多个 井。在一些实施方案中，PFPE材料的层覆盖一个或多个井中的至少一 个的表面。PFPE材料的层可以包括官能化表面。参见图5B。
XI.B.在PFPE类微流体器件中合成生物大分子的方法
在一些实施方案中，本公开的PFPE类微流体器件可以用于生物大 分子合成，例如，用于合成低聚核苷酸、蛋白质、肽、DNA等。在一些 实施方案中，这些生物大分子合成体系包括集成体系，包括一排储器， 用于从特定储器选择流体的流体逻辑线路，一排沟道，储器，和其中 进行合成的反应室，和确定所选的反应试剂流入哪个沟道的流体逻辑 线路。
现参照图9，多个储器，例如储器910A、910B、910C和910D分别具 有布置在其中的基料A、C、T和G，如所示。四个流道920A、920B、920C 和920D与储器910A、910B、910C和910D连接。将四个控制沟道922A、 922B、922C和922D(以虚线示出)交叉布置，其中当对控制沟道922A加 压时，控制沟道922A仅允许流体穿过流道920A(即，封堵流道920B、920C 和920D)。类似地，当加压时，控制沟道922B仅允许流体穿过流道920B。 因而，控制沟道922A、922B、922C和922D的选择性加压从所需储器910A、 910B、910C或910D顺序地选择所需基料A、C、T和G。然后流体穿过流 道920E进入多路沟道流动控制器930(例如，包括，如图8所示的任何体 系)，该流动控制器依次将流体导入其中可以进行固相合成的多个合成 沟道或反应室940A、940B、940C、940D或940E中的一个或多个。
在一些实施方案中，代替从所需的基料A、C、T和G开始，在储器 910A、910B、910C和910D中的至少一个中布置选自核苷酸和多核苷酸 之一的反应试剂。在一些实施方案中，反应产物包括多核苷酸。在一 些实施方案中，多核苷酸是DNA。
因此，在阅读本公开内容之后，本领域普通技术人员将认识到本 公开的PFPE类微流体器件可以用来合成生物大分子，如Unger等人的美 国专利号6,408,878和O′Conner等人的6,729,352所述，和/或用于组 合合成体系，如van Dam等人的美国专利号6,508,988所述，每篇文献 在此整体引入作为参考。
XI.C.将PFPE类微流体器件引入集成流体流动系统中的方法
在一些实施方案中，在PFPE类微流体器件内进行化学反应或使材 料流动的方法包括将该微流体器件引入集成流体流动系统。现参照图 10，示意性地描述了根据本公开主题实施在微流体器件中使材料流动 的方法和/或进行化学反应的方法的系统。该系统本身一般称作1000。 系统1000可以包括中央处理器1002、一个或多个驱动力致动器1010A、 1010B、1010C和1010D，收集器1020和检测器1030。在一些实施方案中， 检测器1030与该微流体器件流体连通(以阴影示出)。图8的系统微流体 器件1000，和图8的这些参考编号用于图10。例如，中央处理器 (CPU)1002可以是具有相关监视器、键盘或其它所需用户界面的通用个 人电脑。驱动力致动器1010A、1010B、1010C和1010D可以是任何适合 的驱动力致动器，这对阅读了本公开主题的本领域普通技术人员是显 而易见的。例如，驱动力致动器1010A、1010B、1010C和1010D可以是 泵、电极、喷射器、注射器或其它可以用来推动材料穿过微流体器件 的那些器件。因此，代表性的驱动力本身包括毛细管作用、泵驱动的 流体流动、电泳类流体流动、pH值梯度驱动的流体流动或其它梯度驱 动的流体流动。
在图10的示意图中，驱动力致动器1010D显示与出口孔810D连接 (这将在下面描述)，表明驱动力的至少一部分可以提供在溶液、反应 试剂等的所需流动终点处。还提供了收集器1020以表示可以在系统流 动终点处收集反应产物1048(如下面讨论)。在一些实施方案中，收集 器1020包括流体储器。在一些实施方案中，收集器1020包括基材。在 一些实施方案中，收集器1020包括检测器。在一些实施方案中，收集 器1020包括需要治疗处理的对象。为了方便起见，系统流动一般在图 10中由方向箭头F1、F2和F3表示。
继续参照图10，在一些实施方案中，在集成流动系统1000中进行 化学反应。在一些实施方案中，经由孔810A将材料1040，例如化学试 剂引入微流体器件1000，同时经由入口孔810B将第二材料1042例如第 二化学试剂引入微流体器件1000。任选地，微流体器件1000包括官能 化表面(参见图5A)。驱动力致动器1010A和1010B将化学试剂1040和 1042分别推动到微流体沟道831和833中。化学试剂1040和1042的流体 继续到流体储器850A和850B，在那里，收集反应试剂1040和1042的储 备物。化学试剂1040和1042的流体继续进入微流体沟道832和834，到 达交叉点860A，在其中，化学试剂1040和1042发生初始接触。然后， 化学试剂1040和1042的流体继续到反应室870，在那里，化学试剂1040 和1042之间的化学反应继续进行。
继续参照图10，反应产物1044流向微米级沟道836并达到交叉点 860B。然后，化学试剂1046与反应产物1044反应，在交叉点860B开始， 穿过反应室838并到达流体储器850C。形成了第二反应产物1048。第二 反应产物1048的流体继续穿过微米级沟道840到达孔810D并最后进入 收集器1020。因此，应该指出，CPU 1002驱动驱动力致动器1010C，以 致在合适的时间释放化学试剂1046以在交叉点860B处接触反应产物 1044。
XI.D.微流体器件的代表性应用
在一些实施方案中，本公开主题公开了根据特性筛选样品的方法。 在一些实施方案中，本公开主题公开了分配材料的方法。在一些实施 方案中，本公开主题公开了分离材料的方法。因此，本领域普通技术 人员将认识到，本文描述的微流体器件可以应用于许多应用，包括但 不限于，基因组测序，快速分离，传感器，纳米级反应，喷墨印刷， 药物输远，芯片实验室，体外诊断，注射喷嘴，生物学研究，高通量 筛选技术，例如用于药物发现和材料科学，诊断和治疗工具，研究工 具和食品和自然资源(例如用便携式或固定监控装置收集的土壤、水和 /或空气)的生化监视器。在一些实施方案中，本公开主题公开了经由 微流体器件筛选材料。适合于紫外线探测的一些有用的微流体器件在 国际专利公开号WO 02/29397 A2中进行了描述，该文献在此整体引入 作为参考。
XI.D.1.根据特性筛选样品的方法
在一些实施方案中，本公开主题公开了根据特性筛选样品的方法。 在一些实施方案中，该方法包括：
(a)提供微米级器件，该微米级器件包括：
(i)具有选自以下的特征的全氟聚醚(PFPE)材料：粘度大于大约 100厘沲(cSt)和粘度小于大约100cSt，条件是粘度小于100cSt的液体 PFPE前体材料不是自由基可光固化PFPE材料；
(ii)官能化PFPE材料；
(iii)含氟烯烃类弹性体；和
(iv)它们的组合；
(b)提供靶材料；
(c)将样品布置在该微米级器件中；
(d)使该样品与靶材料接触；和
(e)检测该样品和靶材料之间的相互作用，其中存在或不存在该相 互作用是该样品特性的指示。
再次参照图10，材料1040和1042中的至少一种包括样品。在一些 实施方案中，材料1040和1042中的至少一种包括靶材料。因此，″样品 ″一般是指待获取其与特性有关的信息的任何材料。此外，″靶材料″ 可以是指基于靶材料和样品之间的相互作用可以用来提供与样品特性 有关的信息的任何材料。例如，在一些实施方案中，当样品1040接触 靶材料1042时，发生相互作用。在一些实施方案中，相互作用产生反 应产物1044。在一些实施方案中，相互作用包括结合现象。在一些实 施方案中，结合现象包括例如，抗体和抗原，酶和底物，或更具体地 说，受体和配体，或催化剂和一种或多种化学试剂间的相互作用。在 一些实施方案中，反应产物被检测器1030检测。
在一些实施方案中，方法包括将靶材料布置在多个沟道中的至少 一个中。再次参照图10，在一些实施方案中，靶材料包括活性材料880。 在一些实施方案中，靶材料、样品或靶材和样品两者与官能化表面键 接。在一些实施方案中，靶材料包括底物，例如非图案化层。在一些 实施方案中，该底物包括半导体材料。在一些实施方案中，微流体器 件的多个沟道中的至少一个与底物，例如非图案化层流体连通。在一 些实施方案中，将靶材料布置在底物，例如非图案化层上。在一些实 施方案中，微流体器件的一个或多个沟道中的至少一个与布置在底物 上的靶材料流体连通。
在一些实施方案中，方法包括将许多样品布置在多个沟道中的至 少一个中。在一些实施方案中，样品选自治疗剂、诊断剂、研究试剂、 催化剂、金属配体、非生物学有机材料、无机材料、食品、土壤、水 和空气。在一些实施方案中，样品包括一个或多个化学或生物学化合 物或组分库中的一种或多种。在一些实施方案中，样品包括核酸模板、 顺序试剂、引物、引物延伸产物、限制酶、PCR试剂、PCR反应产物或 其组合中一种或多种。在一些实施方案中，样品包括抗体、细胞受体、 抗原、受体配体、酶、底物、免疫化学品、病毒、病毒界元素、蛋白 质、细胞因素、生长因子、抑制剂或其组合中一种或多种。
在一些实施方案中，靶材料包括抗原、抗体、酶、限制酶、染料、 荧光染料、顺序试剂、PCR试剂、引物、受体、配体、化学试剂或其组 合中一种或多种。
在一些实施方案中，相互作用包括结合现象。在一些实施方案中， 通过至少一种或多种以下器件进行该相互作用的检测：分光光度计、 荧光计、光控二极管、光电倍增管、显微镜、闪烁计数器、摄像机、 CCD摄像机、薄膜、光学探测系统、温度传感器、电导率计、电位计、 安培计、pH计或其组合。
因此，在阅读本公开内容后，本领域普通技术人员将认可本公开 的PFPE类微流体器件可以用于各种筛选技术，如Bergh等人的美国专利 号6,749,814，Bergh等人的6,737,026，Parce等人的6,630,353，Wolk 等人的6,620,625，Parce等人的6,558,944，Kopf-Sill等人的 6,547,941，Wada等人的6,529,835，Kercso等人的6,495,369和Parce 等人的6,150,180中描述的那些，这些文献中每一篇整体引入供参考。 此外，在阅读本公开内容后，本领域普通技术人员将认可本公开的PFPE 类微流体器件可以例如用于检测与.特定生化体系有关的DNA、蛋白质 或其它分子，如Quake等人的美国专利号6,767,706所述，该文献在此 整体引入作为参考。
XI.D.2.分配材料的方法
此外，本公开主题描述了分配材料的方法。在一些实施方案中， 该方法包括：
(a)提供微流体器件，包括：
(i)具有选自以下的特征的全氟聚醚(PFPE)材料：粘度大于大约 100厘沲(cSt)和粘度小于大约100cSt，条件是粘度小于100cSt的液体 PFPE前体材料不是自由基可光固化PFPE材料；
(ii)官能化PFPE材料；
(iii)含氟烯烃类弹性体；和
(iv)它们的组合；并且其中该微流体器件包括一个或多个微米级 沟道，其中该一个或多个微米级沟道中至少一个包括出口孔；
(b)提供至少一种材料；
(c)在该一个或多个微米级沟道中的至少一个中布置至少一种材 料；和
(d)通过该出口孔分配至少一种材料。
在一些实施方案中，PFPE材料的层覆盖一个或多个微米级沟道中 的至少一个的表面。
再次参照图10，在一些实施方案中，材料，例如材料1040、第二 材料1042、化学试剂1046、反应产物1044和/或反应产物1048流过出口 孔810D并分配到收集器1020之中或之上。在一些实施方案中，靶材料、 样品或靶材和样品两者与官能化表面结合。
在一些实施方案中，所述材料包括药物。在一些实施方案中，该 方法包括计量该药物的预定剂量。在一些实施方案中，该方法包括分 配该药物的预定剂量。
在一些实施方案中，该材料包括油墨组合物。在一些实施方案中， 该方法包括在基材上分配该油墨组合物。在一些实施方案中，该油墨 组合物在基材上的分配形成印刷图像。
因此，在阅读本公开内容后，本领域普通技术人员将认可本公开 的PFPE类微流体器件可以用于微流体印刷，如美国专利号Kaszczuk等 人的6,334,676，DeBoer等人的6,128,022和Wen的6,091,433中所述， 这些文献中的每一篇在此整体引入作为参考。
XI.D.3分离材料的方法
在一些实施方案中，本公开主题描述了分离材料的方法，该方法 包括：
(a)提供微流体器件，包括：
(i)具有选自以下的特征的全氟聚醚(PFPE)材料：粘度大于大约 100厘沲(cSt)和粘度小于大约100cSt，条件是粘度小于100cSt的液体 PFPE前体材料不是自由基可光固化PFPE材料；
(ii)官能化PFPE材料；
(iii)含氟烯烃类弹性体；和
(iv)它们的组合；并且其中该微流体器件包括一个或多个微米级 沟道，其中该一个或多个微米级沟道中的至少一个包括分离区；
(b)将至少包含第一材料和第二材料的混合物布置在微流体器件 中；
(c)让该混合物流过该分离区；和
(d)在该分离区中将该第一材料与第二材料分离以形成至少一种 分离的材料。
再次参照图10，在一些实施方案中，材料1040和第二材料1042中 的至少一种包括混合物。例如，材料1040例如混合物流过微流体系统 到腔室870，该腔室870在一些实施方案中包括分离区。在一些实施方 案中，该分离区包括活性材料880，例如色谱分析材料。材料1040例如 混合物在腔室870例如分离室中被分离形成第三材料1044，例如分离的 材料。在一些实施方案中，分离的材料1044被检测器1030检测。
在一些实施方案中，分离区包括色谱分析材料。在一些实施方案 中，色谱分析材料选自尺寸-分离基体、亲合力-分离基体和凝胶-排阻 基体或它们的组合。
在一些实施方案中，第一或第二材料包括一个或多个化学或生物 学化合物或组分库中的一种或多种。在一些实施方案中，第一或第二 材料包括核酸模板、顺序试剂、引物、引物延伸产物、限制酶、PCR 试剂、PCR反应产物或其组合中一种或多种。在一些实施方案中，第一 或第二材料包括抗体、细胞受体、抗原、受体配体、酶、底物、免疫 化学品、病毒、病毒界元素、蛋白质、细胞因素、生长因子、抑制剂 或其组合中一种或多种。
在一些实施方案中，方法包括检测分离的材料。在一些实施方案 中，通过至少一种或多种以下器件进行该分离的材料检测：分光光度 计、荧光计、光控二极管、光电倍增管、显微镜、闪烁计数器、摄像 机、CCD摄像机、薄膜、光学探测系统、温度传感器、电导率计、电位 计、安培计、pH计或其组合。
因此，在阅读本公开内容后，本领域普通技术人员将认可本公开 的PFPE类微流体器件可以用于分离材料，如美国专利号Huang等人的 6,752,922，Chow等人的6,274,089和Knapp等人的6,444,461中所述， 这些文献中的每一篇在此整体引入作为参考。
XII.官能化微流体器件的应用
流体性微芯片技术日益用作传统化学和生物学实验室功能的替 代。已经制造了在单个器件上进行复杂化学反应、分离和检测的微芯 片。这些″芯片实验室″应用促进流体和分析物运输，而具有减少时间 和化学消耗以及易自动操作的优点。
许多生化分析、反应和分离已经在微沟道系统内进行。合成分子 和天然产物的高通量筛选试验具有显著的利益。基于分子抑制酶和荧 光标记底物的相互作用的能力而筛选各种分子的微流体器件已经得到 了描述(Parse等人的美国专利号6,046,056)。如Parse等人所述，这些 器件允许通过潜药的抗或促效性能筛选天然或合成库的潜药。可以筛 选的分子类型包括但不限于，小有机或无机分子，多糖，肽，蛋白质， 核酸或生物材料的提取物如细菌、真菌、酵母、植物和动物细胞。分 析化合物可以在溶液中游离或附着到载体上，如琼脂糖、纤维素、右 旋糖苷、聚苯乙烯、羧甲基纤维素、聚乙二醇(PEG)、滤纸、硝化纤维 素、离子交换树脂、塑料薄膜、玻璃珠、聚胺甲基乙烯基醚马来酸共 聚物、氨基酸共聚物、乙烯-马来酸共聚物、尼龙、丝绸等。化合物可 以作为纯化合物或以汇合物形式试验。例如，Nelson等人的美国专利 号6,007,690涉及从全血样品中纯化DNA的微流体分子诊断。该器件使 用清洗或浓缩分析样品的富集沟道。例如，该富集沟道可能容纳抗体 涂覆的珠子以经由它们的抗基因组分除去各种细胞部分或者可能容纳 色谱分析组分，如离子交换树脂或疏水性或亲水性膜。该器件还可以 包括反应器腔室，其中可以对分析物进行各种反应，如标记反应或在 蛋白质分析物的情况下，进行浸提反应。此外，Beebe等人的美国公开 专利申请号20040256570描述了一种器件，其中当抗体与在脂质体外侧 上涂覆的抗基因分析物材料相互作用引起脂质体的消散和其释放可检 测分子时，检测该相互作用。Miller等人的美国公开专利申请号 20040132166提供了一种微流体器件，该微流体器件可以感应对细胞增 长重要的环境因素，如pH值、湿度和O2水平。这些器件中的反应室可 以起能够使细胞生长的生物反应器作用，允许它们用来与DNA交换细胞 和产生蛋白质，或通过测量药物跨越CACO-2细胞层的吸收率测试药物 的可能的生物利用率。
除了使细胞生长外，微流体器件还用来将细胞分类。Wada等人的 美国专利号6,592,821描述了集中于将细胞和子细胞组分，包括独立分 子，如核酸、多肽或其它有机分子，或较大细胞组分如细胞器官分类 的流体动力学。该方法可以将细胞生存性或其它细胞表达功能分类。
核酸和蛋白质的扩大、分离、排序和鉴定是常用的微流体器件应 用。例如，Loewy的美国专利号5,939,291举例说明了使用静电技术进 行等温核酸扩大的微流体器件。该器件与许多常用的扩大反应策略同 时使用，包括PCR(聚合酶链反应)、LCR(连接酶链反应)、SDA(丝束位 移扩大)、NASBA(核酸序列基扩大)和TMA(转录调解扩大)。Moroney等 人的美国专利号5,993,611描述了使用电容充电分析、放大或操纵核酸 的器件。器件已经设计通过尺寸分类DNA，分析限制性片断长度多形性 (参见Quake等人的美国专利号6,833,242)。该器件还可以特别用于法 庭应用，如DNA指纹。Jensen等人的美国专利号6,447,724描述了基于 与混合物的成员附着的标记的不同荧光寿命鉴定混合物的组分的微流 体。此种器件可以用来分析核酸、蛋白质或低聚糖的排序反应或检查 或查询有机分子组合库的成员。
涉及特殊蛋白质应用的其它微流体器件包括促进微流体沟道中的 蛋白质结晶生长的器件(参见Weigl等人的美国专利号6,409832)。在该 器件中，将蛋白质样品和溶剂送往形成扩散区的具有层流特征的沟道， 这提供界线分明的结晶。Pugia等人的美国公开专利申请号 2004/0121449举例说明了对小到5微升的样品尺寸使用最小离心力从 等离子中分离红血细胞的器件。该器件可以尤其用于临床诊断此外还 可以用来从液体中分离任何颗粒物质。
如上文部分描述的那样，微流体器件已经用作用于许多化学和生 物学应用的微型反应器。这些器件中的腔室可以用于排序、限制酶浸 提、限制性片断长度多形性(RFLP)分析、核酸扩大或凝胶电泳(参见 Handique等人的美国专利号6,130,098)。许多化学滴定反应可以在该 器件中运行(参见Lee等人的美国公开专利申请号20040258571)，包括 酸基滴定或基于沉淀的滴定(例如，Ag(I)与Cl-、Br-、I-或SCN-)，络 合物形成(例如，Ag(I)与CN-)或氧化还原反应(如Fe(II)/Fe(III)与 Ce(III)/Ce(IV))。此外，可以将用于电位测定法、电流分析法、分光 光度测量、浊度分析法、荧光测定法或量热法的传感器与该器件连接。 蛋白质(参见Gilbert等人的美国公开专利申请号20040245102)基物理 或生物学性能的分级用于蛋白质表达分析(找到分子标识物，测定疾病 状态的分子基础或轮廓或描绘蛋白质结构/功能关系)。许多电泳技术 (包括毛细管等电点聚焦，毛细带电泳和毛细管凝胶电泳)已经用于分 级蛋白质的微流体器件(参见Schneider等人的美国专利号 6,818,112)。不同的电泳技术可以串联使用，有或者没有帮助定量的 标记步骤，和与许多洗脱技术同时使用(如水动力学盐活动化作用、pH 值活动化作用或电渗透流体)以进一步分离蛋白质。许多其它的材料已 经用来帮助微流体器件中的分离过程。这些材料可以与器件中的沟道 壁连接或者作为独立的基体存在于沟道内(参见Paul的美国专利号 6,581,441；Wada等人的美国专利号6,613,581)。可以存在并联分离沟 道以同时分离许多样品。固体分离介质可以作为离散颗粒或作为多孔 整体固体存在。可能的材料包括硅胶、琼脂糖基凝胶、聚丙烯酰胺凝 胶、胶体溶液如明胶，淀粉，非离子型大网状和大孔树脂(如 AMBERCHROMTM(Rohm and Haas Co，Philadelphia， Pennsylvania，United States of America)，AMBERLITETM(Rohm and Haas Co，Philadelphia，Pennsylvania，United States of America)，DOWEXTM(The Dow Chemical Company，Midland，Michigan， United States of America)，DUOLITE(Rohm and Haas Co，Philadelphia，Pennsylvania，United States of America)，等)或 作为珠子存在的材料(玻璃，金属，二氧化硅，丙烯酸系树脂， SEPHAROSETM，纤维素，陶瓷，聚合物等)。这些材料在它们的表面上还 可以存在各种生物学基分子以帮助分离(例如，与碳水化合物和抗体结 合的植物凝血素可以将抗基因基团束缚在不同蛋白质上)。在微沟道内 的膜已经用于电渗透分离(参见Moles的美国专利号6,406,605)。适合 的膜可以包括材料，如径迹蚀刻的聚碳酸酯或聚酰亚胺。
温度、浓度和流体梯度也已用来帮助微流体器件中的分离。Kirk 等人的美国公开专利申请号20040142411公开了使用化学活性物质运 载剂(细胞的运动由可溶趋化性刺激物的浓度梯度引起)， hapatotaxis(细胞的运动响应于底物束缚的刺激物的浓度梯度)和 chemoinvasion(细胞进入和/或通过阻隔或凝胶基体的运动响应于刺 激物)。趋化刺激物包括化学驱除剂(chemorepellants)和化学引诱物。 化学引诱物是吸引细胞的任何物质。实例包括但不限于，激素如肾上 腺素和加压素；免疫剂如interleukein-2；生长因子，趋化因子，细 胞活素和各种肽，小分子和细胞。化学驱除剂包括刺激物如氯化苄烷 铵，丙二醇，甲醇，丙酮，十二烷基硫酸钠，过氧化氢，1-丁醇，乙 醇和二甲基亚砜；毒素如氰化物、羰基氰化物、氯苯基腙；内毒素和 细菌脂多糖；病毒；病原体和焦精。可以通过这些技术操纵的细胞的 非限制性实例包括淋巴细胞、单核细胞、白血球、巨噬细胞、肥大细 胞、T细胞、B细胞、中性粒细胞、嗜硷细胞、成纤维细胞、肿瘤细胞 和许多其它。
作为传感器的微流体器件近几年已受到注意。这些微流体传感器 可以包括染料基检测系统，亲合力基检测系统，微制造重力分析器， CCD摄像机，光学检测器，光学显微系统，电气系统，热电偶，热电阻 和压力传感器。这些器件已经用来通过它们与能够提供电化学信号的 探查分子的相互作用检测生物分子(参见Althaus等人的PCT公开国际 申请号WO 2004/094,986)，包括多核苷酸、蛋白质和病毒。例如，核 酸样品与探查分子如亚德利亚霉素的插入可以减少与电极接触的游离 亚德利亚霉素的量；并得到电信号的改变。已经描述了在器件反应室 内包含用于检测和控制环境因素如湿度、pH值、溶解的O2和溶解的CO2 的传感器的器件(参见Rodgers等人的PCT公开国际申请号WO 2004/069,983)。这些器件特别用于使细胞生长和维持。可以在器件中 测量样品的碳含量(参见Thomas等人的美国专利号6,444,474)，其中UV 辐射将有机物氧化成CO2，然后通过电导率测量或红外方法测定该CO2 的量。用于微流体器件的电容传感器(参见Xie等人的PCT公开国际申请 号WO 2004/085,063)可以用来测量压力、流动、液面和离子浓度。
用于微流体系统的另一个应用包括细胞的高通量注射(参见 Garman等人的PCT公开国际申请号WO 00/20554)。在此种器件中，推进 细胞到喷针，在那里，它们可以与各种材料，包括分子和大分子，基 因，染色体或细胞器官一起注射。该器件还可以用来从细胞萃取材料 并且将用于许多领域，如基因治疗，药物或农用化学品研究和诊断。 微流体器件还已经用作在喷墨印刷中输送油墨的装置(参见Anderson 等人的美国专利号6,575,562)，并且用来将样品溶液送到用于质谱分 析的电涂电离尖端上(参见Bousse等人的美国专利号6,803,568)。还报 道了透过皮肤给药的体系(参见Cormier等人的PCT公开国际申请号WO 2002/094,368)，以及用于频谱学应用的包含光改变元件的器件(参见 Nagle等人的美国专利号6,498,353)。
XIII.官能化微量板的应用
本公开的材料和方法还可以应用于待按微量板方式使用的器件的 设计和制造。微量板在蛋白组、基因组和药物发现的高通量筛选，环 境化学试验，平行合成，细胞培养，分子生物学和免疫试验领域中具 有许多用途。用于微量板的常用的基础材料包括疏水性材料如聚苯乙 烯和聚丙烯，和亲水性材料如玻璃。硅、金属、聚酯、聚烯烃和聚四 氟乙烯表面也已用于微量板。
可以对于特定应用(基于它们的溶剂和温度相容性)和它们影响正 在试验或操纵的分子或生物分子的能力(或缺乏能力)选择表面。基础 材料的化学改性通常可用于如下使微量板适应它的所需的功能：改变 表面特征或为分子或生物分子的共价附着提供部位。本公开材料的可 官能化性质非常适合用于这些目的。
一些应用要求具有弱结合特征的表面。蛋白质和许多其它生物分 子(如真核细胞和微生物细胞)可以通过疏水性相互作用或离子相互作 用被动地与聚苯乙烯吸附。已经开发了一些表面改性的基础材料来解 决这种问题。CORNINGUltra Low Attachment(Corning Incorporated-Life Sciences，Acton，Massachusetts，United States of America)是水凝胶涂覆的聚苯乙烯。该水凝胶涂层赋予表 面中性和亲水性，防止几乎所有细胞的附着。由该表面制成的容器用 于防止血清蛋白吸收，防止锚定从属细胞(MDCK、VERO、C6等)分裂， 选择性地培养肿瘤或病毒转变细胞作为独立的群体，防止干细胞附着 调解的分化，和研究巨噬细胞的活化和钝化机理。NUNC MINISORP (Nalgene Nunc International，Naperville，Illinois，United States of America)是具有低蛋白亲合力的聚乙烯基产品并且用于DNA 探查和血清基试验，其中非特异性结合是问题。
为了其它的应用，已经将基础材料改性来提高它们附着于细胞及 其它生物分子的能力。NUNCLON ΔTM(Nalgene Nunc International) 是被电晕或等离子体放电处理的聚苯乙烯表面以添加表面羧基，赋予 该材料亲水性和负电性。该材料已经用于许多细胞的细胞培养。聚烯 烃和聚酯材料也已被处理以提高它们的亲水性并因此变得对细胞的粘 附和生长是良好表面(例如PERMANOXTM和THERMANOXTM，也得自Nalgene Nunc International)。基础材料可以涂有聚-D-赖氨酸、胶原或粘连 蛋白以产生带正电的表面，这也可以提高细胞附着、生长和分化。
此外，其它的分子可以吸收到微量状板上。Nunc MAXISORPTM (Nalgene Nunc)是改性聚苯乙烯基础，它具有高的对极性分子的亲合 力并且推荐用于表面，其中抗体必须吸收到该表面，象在许多ELISA 试验情况下那样。表面也可以经改性以按更特异性的方式与分析物相 互作用。这些官能化改性的实例包括镍-螯合物改性的表面用于组氨酸 标记的融合蛋白质的量化和检测和谷胱甘肽改性的表面用于GST标记 的融合蛋白质的俘获。当处理生物素基化蛋白质时，可以使用抗生蛋 白链菌素涂覆的表面。
一些改性的表面为各种分子或生物分子的共价附着提供部位。 COVALINKTM NH仲胺表面(Nalgene Nunc International)是与仲胺覆盖 的聚苯乙烯表面，该仲胺可以通过它们的羧基经由碳二亚胺化学结合 蛋白质和肽或通过5′phosporamidiate键(再次使用碳二亚胺化学)的 形成结合DNA。包含或经改性包含羧酸酯基团的其它分子、碳水化合物、 激素、小分子等也可以与该表面结合。环氧化物是用于与表面的共价 键连接基的另一种有用的结构部分。已经使用环氧化物改性的表面经 由氨基-改性的低聚核苷酸与表面的反应产生DNA芯片。具有固定的低 聚核苷酸的表面可以用于高通量DNA和RNA检测系统和自动的DNA扩大 应用。
微量板的其它用途涉及将表面改性以使它更疏水性，从而使它更 与有机溶剂相容或减少药物(通常小有机分子)的吸收。例如，总药物 分析试验通常依靠使用乙腈使蛋白质和盐从等离子或血清样品沉淀。 正在试验的药物必须保持在溶液中以便随后的量化。有机溶剂相容的 微量板也用作高性能液相色谱(HPLC)或液体色谱/质谱/质谱 (LC/MS/MS)预备器件和用作组合化学或平行合成反应容器(用于溶液 基或固相化学过程)。这些类型的用途的表面的实例包括MULTICHEMTM 微板(Whatman，Inc.，Florham Park，New Jersey，United States of America)和MULTISCREENSolvinert(Millipore，Billerica， Massachusetts，United States of America).
XIV.使用官能化全氟聚醚网络作为气体分离膜的方法
本公开主题提供官能化全氟聚醚(PFPE)网络作为气体分离膜的用 途。在一些实施方案中，官能化PFPE网络用作气体分离膜来分离选自 CO2、甲烷、氢气、CO、CFC、CFC替换物、有机物、氮气、甲烷、H2S、 胺、氟烃、含氟烯烃和O2的气体。在一些实施方案中，使用官能化PFPE 网络来分离在水纯化过程中的气体。在一些实施方案中，气体分离膜 包括独立(stand-alone)薄膜。在一些实施方案中，气体分离膜包括复 合薄膜。
在一些实施方案中，气体分离膜包括共聚单体。在一些实施方案 中，共聚单体调节气体分离膜的渗透性能。此外，此类膜的机械强度 和耐久性可以通过将复合填料如二氧化硅颗粒及其它添加到该膜中来 进行微调。因此，在一些实施方案中，膜还包括复合填料。在一些实 施方案中，复合填料包括二氧化硅颗粒。
XV.耐溶剂低表面能材料的应用
根据备选的实施方案，本公开的材料和方法可以与以下材料和应 用中的一种或多种结合和/或代替它们。
根据一个实施方案，本发明的材料和方法可以代替粘合剂材料中 的硅酮组分。在另一个实施方案中，本发明的材料和方法可以与粘合 剂材料结合来提供更强的粘结和替代的粘附型式。可以应用本发明的 材料的实例包括粘合剂，如当加热时迅速固化而形成挠性和高撕裂性 弹性体的两组分可流动粘合剂。粘合剂如这种适合于将硅酮涂覆的织 物彼此粘结并粘结到各种基材上。这样一种粘合剂的实例是DOW CORNINGQ5-8401 ADHESIVE KIT(Dow Corning Corp.，Midland， Michigan，United States of America).
根据另一个实施方案，本发明的材料和方法可以代替色母料中的 硅酮组分。在另一个实施方案中，本发明的材料和方法可以与色母料 的组分结合来提供更强的粘结和替代的粘结型式。适合于与本发明一 起使用的色母料的实例包括但不限于为与液体硅酮橡胶(LSR′s)一起 使用而设计的一系列颜料母料，例如，SILASTICLPX RED IRON OXIDE 5(Dow Corning Corp.，Midland，Michigan，United States of America)。
根据又一个实施方案，本发明的材料和方法可以代替液体硅酮橡 胶材料。在另一个实施方案中，本发明的材料和方法可以与液体硅酮 橡胶材料结合来为该液体硅酮橡胶材料提供本发明的更强的粘结和替 代的粘结技术。适合于与本发明一起使用或用本发明替换的液体硅酮 橡胶的实例包括但不限于，液体硅酮橡胶涂层，如既硬又热稳定的两 组分无溶剂液体硅酮橡胶。类似的液体硅酮橡胶涂层显示对聚酰胺以 及玻璃的尤其好的粘附并且具有挠性的低摩擦和非闭塞表面，此种产 品由例如，DOW CORNING3625 A&B KIT代表。其它的此类液体硅酮 橡胶包括，例如，DOW CORNING3629 PART A；DOW CORNING3631 PART A&B(两部分，无溶剂，热固化液体硅酮橡胶)；DOW CORNING3715 BASE(固化到非常硬并非常低摩擦表面的两部分无溶剂硅酮面漆，该表 面是抗污和防尘剂)；DOW CORNING3730 A&B KIT(对聚酰胺以及玻 璃织物具有尤其好的粘附的两组分无溶剂且无色液体硅酮橡胶)； SILASTIC590 LSR PART A&B(具有良好热稳定性的两组分无溶剂液 体硅酮橡胶)；SILASTIC9252/250P KIT PARTS A&B(两组分，无 溶剂，热固化的液体硅酮橡胶；玻璃和聚酰胺织物的通用涂料；通常 可获得三种级别，无卤素，低烟毒性和食品级)；SILASTIC9252/500P KIT PARTS A&B；SILASTIC9252/900P KIT PARTS A&B；SILASTIC 9280/30 KIT PARTS A&B；SILASTIC9280/60E KIT PARTS A& B；SILASTIC9280/70E KIT PARTS A&B；SILASTIC9280/75E KIT PARTS A&B；SILASTICLSR 9151-200P PART A；SILASTICLSR 9451-1000P；RTV Elastomers(Dow Corning Corp.，Midland， Michigan，United States of America)；DOW CORNING734 FLOWABLE SEALANT，CLEAR(用于一般的密封和粘结应用的单组分无溶剂硅酮弹性 体，这种硅酮弹性体是可流动液体，该液体易于使用并当暴露于空气 中的湿气下时固化)；DOW CORNINGQ3-3445 RED FLOWABLE ELASTOMER；(用于高温防粘涂层的红色、可流动单组分无溶剂硅酮弹性 体，通常，这种产品用来涂覆织物，释放食品并对高达260℃稳定)； 和DOW CORNINGQ3-3559 SEMIFLOWABLE TEXTILE ELASTOMER(半可 流动单组分无溶剂硅酮弹性体)。
根据又一个实施方案，本发明的材料和方法可以代替水基预固化 硅酮弹性体。在另一个实施方案中，本发明的材料和方法可以与水基 硅酮弹性体结合来为该材料提供本文描述的改进的物理和化学性能。 适合于与本发明一起使用或用本发明替换的水基硅酮弹性体的实例包 括但不限于，本发明典型地应用于其的水基助剂，包括DOW CORNING 84 ADDITIVE(水基预固化硅酮弹性体)；DOW CORNING85 ADDITIVE(水 基预固化硅酮弹性体)；DOW CORNINGET-4327 EMULSION(为玻璃织 物纤提供维润滑、耐磨性、防水和柔韧性的甲基/苯基官能化硅酮乳液， 通常用作PTFE涂层的玻璃纤维预处理)；和Dow Corning 7-9120 Dimethicone NF Fluid(由Dow Corning介绍的用于over-the-counter (OTC)局部和皮肤护理品的新级别聚二甲基硅氧烷流体)。
根据又一个实施方案，本发明的材料和方法可以代替其它的硅酮 类材料。在另一个实施方案中，本发明的材料和方法可以与这些其它 的硅酮类材料结合以为这些其它的硅酮类材料赋予改进的物理和化学 性能。适合于与本发明一起使用或用本发明替换的其它硅酮类材料的 实例包括但不限于，例如，United Chemical Technologies RTV silicone(United Chemical Technologies，Inc.，Bristol，Pennsylvania， United States of America)(适合于电气/电子浇注和包封的挠性的 透明弹性体)；甲基硅酮合钠(这种产物赋予硅质表面防水性并增加原 始强度和原始保存期限)；硅酮乳液(可用作无毒可喷雾脱模剂并干燥 成透明硅酮薄膜)；PDMS/α-甲基苯乙烯(当必须将暂时的硅酮涂层从 基材溶解掉时，是有用的)；GLASSCLAD6C(United Chemical Technologies，Inc.，Bristol，Pennsylvania，United States of America)(带有用于纤维光学、临床分析、电子器件的玻璃器具的疏水 性涂层)；GLASSCLAD18(用于实验室器具、瓷器、光学纤维、临床 分析和灯泡的疏水性涂层)；GLASSCLADHT(具有＞350℃稳定性的保 护性硬薄膜涂层)；GLASSCLADPSA(与玻璃、绝缘体构件、金属和聚 合物形成强的暂时结合的高纯度压敏粘合剂)；GLASSCLADSO(用于 将二氧化硅沉积在硅上的保护性硬涂层)；GLASSCLADEG(挠性热稳 定树脂，为电阻器和电路板赋予氧化和机械屏障)；GLASSCLADRC(具 有＞250℃的稳定性的甲基硅酮，常用作电气和电路板构件的涂层)； GLASSCLADCR(固化成挠性薄膜的硅酮漆配制剂，耐290℃)； GLASSCLADTF(二氧化硅的厚膜(0.2-0.4微米)涂层的源物质，转变 成36％二氧化硅并通常用于介电层、耐磨涂层和半透明薄膜)； GLASSCLADFF(用于生物医学装置和光学器件的湿活化柔软性弹性 体)；和UV SILICONE(折射指数(R.I.)与二氧化硅匹配的UV可固化硅 酮，用常规UV源在薄截面中固化)。
根据本发明的另一个实施方案，本发明的材料和方法可以代替含 其它硅酮的材料和/或与之相结合。含其它硅酮的材料的一些实例包括 但不限于，TUFSIL(Specialty Silicone Products，Inc.，Ballston Spa，New York，United States of America)(由Specialty Silicones 开发的主要用于制造呼吸面具、配管及其它和皮肤接触，或用于保健 和食品加工工业的部件的构件)；Baysilone Paint Additive TP 3738(LANXESS Corp.，Pittsburgh，Pennsylvania，United States of America)(耐水解的滑爽添加剂)；Baysilone Paint Additive TP 3739(降低表面张力和改进基材湿润的组合物，用于阴离子、阳离子、 非离子和两性溶液的三种丙烯酸系树脂增稠剂，如是粉末聚甲基丙烯 酸酯的APK、APN和APA，和液体丙烯酸系树脂增稠剂)；Tego Protect 5000(Tego Chemie Service GmbH，Essen，Germany)(通常用于糙面精 整、光洁整理和色漆体系的改性聚二甲基硅氧烷)；Tego Protect 5001(含防水剂的硅酮聚丙烯酸酯树脂，通常与透明清漆体系一起使 用)；Tego Protect 5002(可以在温和表面处理后重涂的硅酮聚丙烯酸 酯树脂)；Microsponge 5700 Dimethicone(可用于制备用于面部处理、 角部、唇膏、增湿剂和防晒制品的乳液、粉末和棒制品的基于微海绵 二甲基硅油截留技术的体系，通常在聚甲基丙烯酸酯共聚物的复杂交 联的基体中将二甲基硅油压入真空区中；350cST聚二甲基硅氧烷构成 截留二甲基硅油组分的78％和1000cST聚二甲基硅氧烷构成另外22 ％，该体系通常促进二甲基硅油的保护作用输送到皮肤中)；MB50高分 子量聚二甲基硅氧烷添加剂系列(能够在降低的表面摩擦和更快的运 转速度下更好加工，通常可用于PE、PS、PP、热塑性聚酯弹性体、尼 龙6和66、乙缩醛和ABS的配制剂，该硅酮组分是无味和无色的并且可 以用于涉及食品接触的应用，该产品可以用作硅酮流体和PTFE的替 代)；Slytherm XLT(得自Dow Corning的新型聚二甲基硅氧烷低温热传 导流体，与传统的有机传导流体不同，它是无毒无味的并且不与体系 中的其它材料反应，高温下它具有不结垢和不形成淤渣的附加优点)； 和561硅酮转换流体(这种材料具有300℃的闪点和343℃的燃点， 该单组分流体是100％PDMS，不包含添加剂，在土壤和沉积物中可自 然降解，并不引起水中的氧耗竭)。
XVI.应用于器件
本发明的双重可固化组分材料可以用于各种医疗应用包括但不限 于，医疗器件或医疗植入物。根据一个实施方案，包括一种或多种共 混的光固化和/或一种或多种热固化组分的材料可以用来制造医疗器 件，器件构件、器件的部分、手术器件、工具、可植入构件等。该共 混的材料是指在将要形成器件的聚合物内的可光固化和/或可热固化 成分的混合物。使用此种体系允许通过活化半固化体系形成离散对象， 然后在一些实施方案中，通过活化第二固化体系将这些离散对象粘附 到其它对象、表面或材料上。在一些实施方案中，该双重固化材料可 以用来通过该材料的第一固化制造在主体外部的医疗器件或植入物， 然后第二固化可以用来在植入主体后将该器件粘附到组织上。在其它 的实施方案中，双重固化材料可以用来分阶段地制造医疗器件或植入 物然后可以将构件固化在一起形成植入物。用本发明的双重固化材料 制成的医疗器件或植入物可以是但不限于，矫形器件，心血管器件， 管腔内器件，皮肤学器件，口腔器件，光学器件，听觉器官器件，组 织器件，器官器件，神经学器件，脉管器件，再生器件，它们的组合 等。可以涂有本文公开的材料和方法的其它器件和构件包括：管子， 管道；小瓶，玻璃器具，储存器，转运集装箱，阀门，吸移管；喷嘴； 实验室器具，护目镜，玻璃，手套，洗涤盆，槽(如燃油罐)，筒体， 陶瓷器件，金属器件，聚合物器件，玻璃，它们的组合等。该材料可 以用作此类器件的涂层或衬垫以防止结垢，防止污染，防止容器和容 器中的物质间的反应，容易清洁，它们的组合等。在一些实施方案中， 本发明的材料通过该器件表面上的羟基与这些器件和材料附着并且形 成强相互作用，该相互作用维持该涂层和衬垫在原位置。
XVI.A.形成器件或植入物并将它们附着到另一个器件或植入物上
根据一些实施方案，对象，如医疗器件或植入物的构件，或整个 器件可以如下制造：在模具中形成液体前体，活化固化机理，如光固 化或热固化以使该前体固结或部分地固结，并从模具中取出固体对象。 然后可以将该对象与医疗器件或植入物的另一个构件，表面，涂层等 接触接触放置并活化第二固化机理，如热固化或光固化，以将该两个 对象粘附在一起。例如，该对象可以是但不限于，人造关节构件，人 工骨构件，假牙或牙齿构件，人造关节面，人工晶体等。
这一程序的实例例如示出在图13步骤A-C中。根据图13，可以将液 体含氟聚合物(例如，PFPE)材料引入模具中并在活化第一固化机理(例 如，热固化)后，该PFPE材料固结形成管子1300。然后可以将管子1300 插入第二管子1310中，该第二管子1310由相同或不同的材料形成，例 如不同的聚合物或天然材料或结构如组织或血管。接下来，活化第二 固化机理(例如，光固化)以使该PFPE管子1300粘附到第二管子1310上。
根据一些涉及矫形应用的实施方案，本发明的双重可固化材料促 进用于在活体内的放置的新器件和结构的重建和/或建造。其它实施方 案包括就地重建和修补存在的生物或人造器件、组织和结构。例如， 双重可固化材料可以在体外或就地用于建造新型关节和修补现有的关 节。
根据一些实施方案，损伤的生物构件可以是损伤的组织如骨组织 (例如，脊骨构件如盘状和由椎骨构成的主体，及其它骨架的骨头)。 在一些实施方案中，本发明的双重固化材料可以就地用于增大损伤的 生物构件。根据这些实施方案，该方法包括外科地将模具结构插入损 伤的部位或制备外科部位以充当液体双重固化材料的接收模具。该模 具结构设定用来接收液体双重可固化材料并几何学上与待替代或设定 用来产生所需结果的受损生物构件相似设定。接下来，将液体双重固 化材料引入模具中并进行第一次固化。该第一次固化可以是例如，用 光或热处理。在一些实施方案中，该第一次固化可以是不完全固化以 致让该替换结构顺应。替换结构的顺应性可以促进模具结构从损伤部 位的取出或替换构件在所需外科/植入物部位的定位。在模具结构的移 除后，可以用第二次固化处理第一固化的替换结构以进一步固化该替 换结构以满足对于特定应用的所需机械性能。
在其它的实施方案中，替换构件可以增大，或者在体外或就地。 根据这些实施方案，对外科部位的开口可以做得比该部位要求的植入 物小，因为该植入物可以一次增大一部分(例如，通过关节镜型程序替 代髋关节)。在这些实施方案中，本文描述的双重固化液体材料可以引 入模具或外科部位中并用第一固化处理。该第一固化活化该液体材料 形成替换构件的第一部份以致该构件可以保持所需形状。该第一部分 可以设定用来在第一固化后硬化或保持顺应性。接下来，在一些实施 方案中，可以将第二量的液体材料引入以形成替换构件的第二部份。 用第一固化处理将第二部分的材料处理。用来处置该构件第二部份的 第一固化处理可以是对第一部分使用的相同技术以致每个构件保持是 可用的第二固化构件。因此，因为该器件的每个部分保持是可用的第 二固化构件，所以在将该器件的第一固化部分修整以形成完成的器件 后，可以用第二固化处理该部分。在第二固化后，将活化该器件的层 状部分的第二固化组分并且层状部分将粘结在一起形成整体器件。如 本文所述，可以形成替换构件的多个部分，根据需要以制造替换器件。 根据一些实施方案，每个部分可以具有不同的功能化和/或机械性能以 对完成的替换构件赋予所需的机械和/或化学结果。
根据其它的实施方案，部分如关节的关节面可以用本发明的双重 固化材料形成并且就地附着到天然关节上。根据这些实施方案，人造 关节面可以由本发明双重固化材料的第一固化(例如，热固化)制造。 然后可以将人造关节面植入到先前存在的关节面上并用第二固化(例 如，光固化)处理以致该人造关节面与先前存在的关节面粘结。
XVI.B.形成器件或植入物并将它们附着到组织上
根据其它的实施方案，本发明的双重固化材料可以用来替代或增 大天然生物组织或结构并且可以直接地与组织附着。
根据一些实施方案，本文描述的双重固化材料可以引入各种型式 的修补或补缀，如图14所示。在一个实施方案中，此种补缀可以用于 肺外科程序。补缀包括，例如，但不限于，设定用来通过该双重固化 材料的第二固化机理的活化而直接地与活组织附着和固定的双重固化 材料的薄片。根据一些实施方案，破坏或损伤的材料、器件或表面可 以用本发明的材料修补(例如，补缀)。如图14步骤A-C所示，补缀可以 如下制造：将双重固化材料模塑成所需形状并活化第一固化(例如，热 固化)而形成补缀1400。接下来，将补缀1400放置在受破坏或损伤(例 如，裂纹、孔、外科改变的组织)1412影响的器件或组织1410上。在将 补缀1400放置在破坏1412上后，活化第二固化机理(例如，光固化)而 将该补缀粘附到器件1410的表面。补缀的强度取决于多个变量，如补 缀1400和组织1410之间的粘结区域的尺寸，给予补缀/组织组合的固化 程度，用于第二固化过程的化学物质、量、浓度等，补缀1400的组成， 组织或器件1410的组成，它们的组合等。根据备选的实施方案，补缀 1400可以经历第二固化(例如，热或光固化)而将补缀1400附着到已知 与组织结合的化合物、材料或物质上。例如，补缀1400可以用fribrin 密封组分或胶合剂处理或附着于其上，该fribrin密封剂组分或胶合剂 是为人熟知的并广泛地用于各种临床环境用于将组织粘附在一起。在 其它的实施方案中，该补缀可以是附着到生物相容材料上的第二固化 物并且该生物相容材料然后与组织缝合，从而植入该补缀。
在其它的实施方案中，本发明的材料可以用于制造模具并复制另 一个对象。在一些实施方案中，待模塑和复制的对象可以是医疗器件 或组织，如关节构件，器官，器官支架，关节，骨架构件，牙齿构件， 眼睛构件，脉管构件等。
根据这些实施方案，如图15步骤A-E所示，如下制造模具：取得对 象如骨头1500并将该对象包封在可固化基体1502如液体PDMS前体中。 接下来，将该可固化基体1502固化。然后取出骨头1500，留下具有与 模塑对象1500对应的形状的模具1504。在一些实施方案中，可以使固 化模具反向地膨胀以帮助取出对象。接下来，可以用本发明的双重固 化材料，例如双重固化液体PFPE前体1510填充模具1502。然后使该双 重固化材料1510经受第一固化(例如，热固化)以形成呈骨头1500形状 的复制对象1512。接下来，可以将复制对象1512作为替换构件植入主 体中。在植入期间，可以如下将复制对象1512附着于天然组织，如关 节软骨，剩余的天然骨头的部分，韧带，腱，其它人造关节构件等上： 相对于复制对象1512将组织定位并使该结合物经历第二固化(例如，光 固化)。
根据其它的实施方案，本发明的双重固化材料可以用于各种心血 管应用和其它管腔内应用。在这些实施方案的一些中，该材料可以用 来制造和/或增大主体内腔，和形成人造内腔(例如，人造血管)。本发 明的双重固化材料可以如图15所示加以模塑，以形成替换血管用于替 代主体内的损伤和/或咬合脉管。本文公开的材料不但可以充当血流的 导管，而且它们还可以允许氧气和营养素通过管壁扩散到周围组织中， 从而非常如同正常健康血管那样工作。
根据本发明的实施方案，就地替代血管一部分的方法包括：将氧 可渗透，细菌不可渗透的双重固化液体PFPE材料注入血管的一部分的 内腔中以致该双重固化液体PFPE覆盖该血管的腔表面。然后使该双重 固化液体PFPE经历第一固化技术以在天然血管内形成人造血管。然后 可以从该第一固化的PFPE材料中取出生物血管并可以使该材料经历第 二固化或可以用双重可固化液体PFPE的另一个层处理该材料并且可以 使该结合物经受第二固化。此外，当将人造血管布置在研究对象内并 加以活化而将该材料粘结到天然血管上时，可以应用第二固化。从而 产生了血管部分的工作代替物。
就血管的修补和/或替换而言，本发明的实施方案是尤其有利的。 由于它们的高载氧能力和渗透性，由PFPE材料形成的人造血管具有高 的功能性与合成vasavasorum特性。PFPE材料允许氧经由壁扩散并进入 周围的相关组织中，允许持续的营养素扩散和代谢物的扩散。PFPE材 料基本上机械地模仿脉管，因为它们是挠性和顺应性的。此外，本发 明的实施方案尤其适合用于心脏旁路外科并作为人造动静脉分流器。 PFPE材料也可以用来如下修补天然或合成动静脉分流器：覆盖损伤或 磨损脉管的内表面并如本文所述进行固化。根据其它的实施方案，管 腔内假体可以用于主体的部位例如，但不限于，输送胆汁树，食管， 肠，气管支气管树，尿路等。
在另一个实施方案中，本发明的双重固化材料可以用来制造修补 血管组织的固定模。在一些实施方案中，该双重固化液体材料可以局 部地植入并在气球血管成形术程序等过程中固化，并在局部地定位后 经历固化或第二固化。在这些实施方案中，可以首先固化双重固化液 体材料以形成材料的可操纵的薄片或管子。薄片的可操纵性促进固定 模前体材料的植入。然后可以例如，通过血管成形术程序将该固定模 前体材料定位。在将该固定模前体定位后，该植入器件可以使该固定 模前体材料进行第二固化，从而，产生机械可用的固定模。
根据本发明的实施方案，双重固化PFPE材料可以与本文描述的所 有心血管和管腔内器件一起使用。PFPE材料可以用于这些器件的材料 和/或可以作为这些器件上的涂层提供。
根据其它的实施方案和如图16A-16C所示，具有内腔(例如，血管) 的生物结构可以用本文公开的双重固化材料模塑的医疗器件替换。图 16示出了具有内腔1604的生物结构1602的俯视图或端视图。首先，在 模塑替换脉管中，用暂时填料1603填充内腔1604。暂时填料1603可以 是PDMS，泡沫或可以插入脉管1602中的另一种适合的材料。填料1603 可以施用到内腔1604中，以致所需的压力施加到脉管1602的壁上。施 加到脉管1602的壁上的压力可以是模仿生物条件的压力，小于正常生 物条件的压力，大于正常生物条件的压力，希望的压力等。然后将脉 管1602包封到可固化外部基体1600，例如液体PDMS中。接下来，固化 外部基体1600以致脉管1602夹在外部基体1600和填料1603之间。
现参照图16B，从外部基体1600和填料1603之间取出脉管1602，产 生接收空间1606。接下来，具有本文所述双重固化能力的替换材料(例 如，液体PFPE等)输送到接收空间1606中。可以将替换材料注入、倒入、 喷涂或类似方式到接收空间1606中。接下来，使替换材料经历第一固 化(例如，光或热固化)，以致它固结(至少部分地)并形成替换器件 1620。在第一固化之后，除去外部基体1600和填料1603，从而留下替 换器件1620(图16C)。替换器件1620具有外表面1610，内表面1612并且 包括它模塑自的天然生物结构的特征。另外，替换器件1620包括模仿 生物结构内腔的内腔1608，该替换器件1620从该生物结构模塑。
接下来，在其中天然构件被移除的位置中或任何其它适合的植入 物场所，将替换器件1620布置到研究对象中。将替换器件1620与生物 结构定向排列以致它设定用来与生物结构附着和一同发挥作用并且用 第二固化(例如，热或光固化)处理替换器件1620。第二固化活化替换 器件(本文描述的)的组分，该组分又与周围的生物组织粘结，从而将 替换器件1620植入和与研究对象粘贴。在其它的实施方案中，替换器 件1620可以在第二固化步骤中与已知附着于组织的生物活性聚合物结 合，以致该替换器件1620可以经由生物活性聚合物与生物组织结合。
根据另一个实施方案，该双重固化材料可以用来形成刚性结构， 该刚性结构增大支撑结构到研究对象的骨架部分。例如，增大的损伤 可以是裂纹或骨头中的其它缺陷。在一些实施方案中，可以首先模塑 或在体外形成双重固化液体材料并第一次固化而形成具有所需构型的 结构。接下来，可以相对于待增大的损伤生物结构植入并定位该第一 固化结构。一旦在适当位置，就可以用第二固化处理该第一固化材料 以进一步固结和/或粘结到该生物结构上。本发明的双重固化机理促进 结构的植入，原因在于在第一固化后，该结构可以保持特定形状但是 是非常顺应性的。在第一固化后结构的顺应性可以降低在植入结构的 同时使病人承受的外伤。在第二固化后，该结构与相邻的组织或生物 构件结合，密封裂纹，并为损伤的生物学构件提供支撑结构。可以改 变植入材料的组成和固化度以获得具有类似的所需功能性，例如强度、 柔韧性、刚度、弹性、它们的组合等的结构。因此，双重固化的挠性 材料可以替代研究对象主体内的韧带，腱，软骨，肌肉等以及组织(例 如，挠性组织)。
在另一个实施方案中，本发明的双重固化材料可以用来形成其它 医疗器件，医疗植入物，生物学替换器件，医疗程序工具，表面处理， 它们的组合等。双重固化材料可以应用于的其它有用的应用在公开的 美国专利申请号2005/0142315中进行了公开，包括其中引用的出版物， 它们都整体地在此引入作为参考。
在另一个实施方案中，本文公开和描述的双重固化材料可以用来 在医疗器件的表面上形成图案化表面特征。该图案化表面特征可以为 医疗器件提供有用的性能和作为医疗器件涂层。医疗器件和医疗植入 物的表面构图可以提供超疏水性的涂层，该超疏水性涂层可以是对流 体极不湿润性的。该图案化表面也可以是高度耐生物污垢的。双重固 化材料可以如下构图：将双重固化材料的液体前体倒到图案化模板(例 如，硅晶片)上或通过光刻法，并处理该前体到第一固化，藉此该材料 固结或部分地固结并在图案化晶片上成图案的形状。在一些实施方案 中，该图案可以具有大约1nm-大约500nm的结构。在其它的实施方案中， 该图案可以具有大约1μm-10μm的结构。在一个实施方案中，该图案 是重复的菱形图案。
接下来，从该晶片上取下第一固化材料而产生图案化层。此种层 然后可以直接地用作医疗器件或可以通过此前描述的正交固化方法经 由第二固化粘附到其它对象上，从而涂覆医疗器件和植入物的表面并 导致该医疗器件或植入物的降低的可湿润性和降低的生物结垢可能 性。
在其它的实施方案中，双重固化材料可用于皮肤学应用，包括例 如，扎带，敷裹，伤口愈合应用，烧伤护理品，重建外科，外科胶合 剂，缝线等。因为PFPE材料是氧可渗透和细菌不可渗透的，位于PFPE 扎带之下的组织可以接收氧同时防止尘土，微生物有机体，病原体， 及其它污染和毒性形式渗入。此外，PFPE材料的氧渗透性和承载能力 也可以帮助防止在扎带和敷裹下，或在正在治疗的区域下的健康组织 坏死。
根据本发明的一个实施方案，将″瞬时皮肤″应用到研究对象主体 上的方法包括将氧可渗透，细菌不可渗透的液体双重固化PFPE材料涂 敷到研究对象主体的一部分上。可以用第一固化处理该双重固化PFPE 材料以形成接近预定尺寸和/或形状的层。在第一固化后，将该层状 PFPE双重固化材料放置在病人的损伤带上。然后使该双重固化PFPE经 受第二固化以致该双重固化PFPE附着于病人并提供氧可渗透，微生物 不可渗透，防水，挠性，弹性，生物相容的人工皮肤层。
根据其它实施方案，可以由本发明的双重固化材料形成眼睛植入 物和隐形眼镜。这些器件相对于常规的眼睛植入物和隐形眼镜是有利 的，因为该PFPE材料对氧是可透的并且耐生物结垢。此外，因为较低 的表面能，作为该PFPE产生的低摩擦的结果，对佩带者更舒适。此外， PFPE材料的折射指数可以根据眼睛植入物和隐形眼镜的最佳性能进行 调节。其它实施方案包括使用双重固化PFPE材料的蜗形植入物。使用 双重固化PFPE材料，可以使生长中的组织最小化，从而使得该器件的 移除更安全和创伤更少。
XVII.具有纳米级孔隙的材料及其形成方法
根据本发明的其它实施方案，本公开内容的材料形成为有纳米级 孔隙。该纳米级孔隙可以提供多孔材料和/或增加材料的渗透性。根据 这些实施方案，以低浓度将氟化或未氟化流体引入本文描述的前体。 然后如本文所述固化该材料，包括但不限于UV固化，热固化，蒸发， 它们的组合等。接下来，从该固化材料中蒸发或除去该流体。在从该 固化材料中除去流体之后，留下纳米级孔隙。这些纳米级孔隙可以赋 予该材料多孔性，增加该材料的渗透性，它们可以是互连或独立的， 它们的组合等。根据一个实施方案，流体的浓度小于大约15％。根据 另一个实施方案，流体的浓度小于大约10％。在又一个实施方案中， 流体的浓度小于大约5％。根据这些实施方案，流体充当生孔剂 (porogen)，在固化弹性体中留下纳米级孔隙，从而增加材料的透气性， 在材料中产生纳米级多孔性，增加液体渗透率，它们的组合等。在本 发明材料中制造纳米级孔隙的其它方法在Chaouk等人的美国专利 6,160,030中进行了公开，该文献在此整体引入作为参考，包括其中引 用的所有参考文献。
XVIII.其它应用
根据本发明的其它实施方案，采用本发明的材料和方法可以改进 硅酮的传统应用并且根据其它实施方案，该应用可以用本文公开的材 料和方法替换。本发明的材料和方法适用于的硅酮应用包括脱模剂， 脱模层，呼吸面具，抗乱画漆体系；水涂料，密封剂，机械装配的单 层，微板和罩，配管，防水剂和有机溶剂防护剂。
微提取是本发明材料和方法可以应用于的另一种应用。例如，本 发明的材料和方法可以应用于替代或提高微提取中使用的现有技术和 化学物质。微提取的一个实例在分析化学[69(6)，1197-1210，1997] 中的文章中进行了详述，其中作者将OV-1提取介质[聚(二甲基硅氧烷)] 的80微升碎片放置在50ml具有49ml含水样品的烧瓶中，摇动该烧瓶 45-100分钟，取出该碎片，并将它们放置在Shimadzu UV-260分光光度 计(Shimadzu Corp.，Kyoto，Japan)的隔槽中以获得UV谱。进一步描 述了的是通过SPME的预浓缩，该SPME使UV吸收光谱能够在97ppb的探测 范围下鉴定苯，在0.40ppb下鉴定萘，在0.41ppb下鉴定1-甲基萘，和 在5.5-12ppb下鉴定8种其它的芳族化合物。在用无铅汽油，JP4喷气燃 料和1号柴油燃料强化的样品的试验中，预浓缩允许含水样品中芳族物 质的稀释水平的直接定量，而不会受到溶液中的腐植质的干扰。
根据其它的实施方案，本发明的应用可以用本发明的材料和方法 取代传统的色谱分离材料。根据本发明的又一个实施方案，本发明的 材料和方法可以与典型的色谱分离材料结合。可与本发明一起使用的 色谱分离在以下研究中进行了描述，在此引入作为参考，该研究描述 了基于各种天然基质的萜烯醇的天然对映异构分布确定，虽然每种基 质有区别，但是该分布是得到广泛地区分的。虽然对麝香葡萄酒中的 自由结合的沉香醇含量存在可用数据，但是对这些酒中的同样的萜烯 醇的对映异构分布没有可用数据。DIFCA(di Chimica Analitica Argoali-mentare ed.Ambientale，Universita degli Studi di Milano，Via Celoria 2，20133 Milan，Italy；Tel：39 2 26607227，Fax： 39 2 2663057)的研究人员已经使用气相色谱(GC)手性分析表征了麝香 葡萄酒。为了测定麝香葡萄酒的芳族级分，必须测量对映异构过量的 沉香醇和α-松油醇。F.Tateo和M.Bononi使用两种不同的纤维用于固 相微提取(SPME)，一种是非极性的(100微米未结合的聚二甲基硅氧 烷)，一种是极性的(部分交联的65微米聚乙二醇/二乙烯基苯)。使用 极性纤维存在沉香醇的更大吸附。沉香醇和α-松油醇的对映异构分布 在相当窄的限制范围内并且是考虑的特征指数。为了评定极性纤维相 对于许多分子的SPME吸附的选择性，使用通过直接注入获得的数据作 出对比。使用这一技术获得了分子的更大的灵敏性。
在其它的应用中，本发明的材料和方法可以代替室外电容中使用 的PDMS材料，例如用来覆盖高压室外绝缘体的PDMS瓷裙材料。根据其 它实施方案，本公开的材料和方法可以与室外电容，例如上述高压室 外绝缘体瓷裙中使用的PDMS材料结合。重要的是，绝缘体的瓷裙的表 面在它的整个使用寿命期间保持疏水性。然而，已知的是，放电导致 传统的表面的氧化和疏水性的暂时损失。根据传统材料的研究，将包 含Irganox 1076、Tinuvin 770或Irganox 565(Ciba Specialty Chemicals Corp.，Tarrytown，New York，United States of America) 的交联聚二甲基硅氧烷(PDMS)(通过在这些稳定剂之一在正己烷中的 溶液中使PDMS溶胀制备)暴露于电晕放电中并且通过光学显微法测定 形成脆性、二氧化硅状层的电晕曝露时间(t-crit)。该临界电晕曝露 时间显示随稳定剂浓度增加的线性增加；Tinuvin 770显示最高效率， Irganox 1076显示最低效率。比照不稳定PDMS的值，基于稳定样品的 电晕暴露的t-crit的增加与早先为空气等离子体暴露的样品报道的相 似。稳定剂对于电晕引起的PDMS的表面氧化的效率也被X射线光电子光 谱证实。然而，本领域普通技术人员将领会的是，使用PDMS的传统材 料可以通过与本发明材料和方法的相加或增加得到显著地改进。
已经提出了由链烷烃驱动的微阀门，例如通过加热和冷却链烷烃 驱动的含硅酮-橡胶密封件的微阀门用于开发为微流体系统的整体构 件。根据本发明的一个实施方案，本发明的材料和方法可以代替，或 与作为公开的微阀门材料的这些器件的硅酮-橡胶密封件相结合，从而 增加这些微阀门的物理和化学性能。
无擦伤表面是本发明材料和方法可以应用于的又一个应用。本发 明的材料和方法可以代替或用来增大传统的无擦伤材料以改进它们的 物理和化学性能。例如，Dow Corning of Freeland，MI的研究已经表 明添加母料到热塑性烯烃(TPO)中改进TPO构件的耐刮擦性。该公司的 MB50系列母料呈含50％超高分子量聚二甲基硅氧烷、抗刮擦剂和润滑 添加剂的载体树脂型式。该添加剂降低模塑部件表面处的摩擦系数。 现在使用表面改性用母料并开发用于各种应用，例如用于汽车领域中， 其中它正在用于控制台、气囊、门表面护板和外部构件。用本发明的 材料和方法代替此类无刮擦表面材料，或将本发明的材料和方法与之 结合可以改进该材料的耐刮擦性。
本发明的材料和方法也可以应用于传感器的制造中使用的材料和 方法。将本发明的材料和方法应用到用来制造传感器，例如聚合物膜 糊料组合物的实例本领域普通技术人员将从以下领会。有利的聚合物 膜糊剂组合物包括在合适的溶剂体系中的聚氨酯/羟基化聚(氯乙烯) 化合物和硅酮基化合物以提供具有合适的粘度和触变性的丝网可印刷 的糊剂。对于将在商业上可接受的离子传感器，它必须具有在电化学 性能方面超出的质量。对于将成本有效的传感器，它必须是可使用大 规模生产系统再现的。在成批生产的组的成员内必须存在共有的电化 学响应特性。如果该传感器不全部基本上相同，则它们各自将突出表 现在不同的寿命和响应特性，产生本领域中的困难，它们中的最小限 度不是每当改变传感器时与装置的再校准有关的成本添加。聚合物膜 通常用作固态化学传感器中的转换器，尤其是因为此类膜具有高的对 所考虑的离子的选择性并且可以使用一种或许多可容易获得的离子载 体使得对许多离子呈选择性。一种已知的用于形成膜的技术是溶剂浇 铸；伴随离子选择性电极技术发生的技术。除了相当冗长的操作之外， 特别是考虑到传感器的小尺寸，这种制备方法还产生非常高的损失。 该膜的厚度和形状不能被控制，导致传感器再现性的不可接受的缺乏。 University of Michigan的一个研究目的是为固态离子选择性传感器 的间歇制造提供简单和经济的系统。它们的方法由在半导体基材上安 装掩模构成，该掩模具有至少一个孔，该孔具有与所需的膜构型相应 的预定构型。将聚合物膜糊剂施加到掩模上，并在整个掩模上用橡皮 辊压延以迫使该糊剂进入该孔并与半导体基材连通。在一种形式中， 掩模具有金属材料，该金属材料可以是涂有光反应性乳液的不锈钢筛 孔。在另一种形式中，该掩模是金属箔模板。最终产生的膜具有与该 掩模对应的厚度，25-250微米。该膜糊剂可以由以下材料形成：具有 有效比例羟基化聚(氯乙烯)共聚物的聚氨酯；聚酰亚胺基化合物；硅 酮基化合物，如具有阻力降低添加剂的硅醇封端的聚二甲基硅氧烷， CN衍生的硅酮橡胶；或任何其它适合的聚合物材料。因此，应当理解， 本发明的材料和方法可以应用于形成传感器，如聚合物膜组合物，聚 酰亚胺基化合物，聚二甲基硅氧烷和硅酮橡胶的材料和方法。
在另一个实施方案中，本发明的材料和方法可以代替或可以用来 扩充在溶胶凝胶毛细管微提取中使用的材料和方法。通常，溶胶凝胶 技术涉及在微米和纳米级基质，通常二氧化硅基基质，以及纳米球体 中包封活性成分。例如，溶胶凝胶毛细管微提取(溶胶凝胶CME)是用于 预浓缩痕量分析物的可用的无溶剂提取技术。溶胶凝胶涂覆的毛细管 通常用于提取和预浓缩各种极性和非极性分析物。两种不同类型的溶 胶凝胶涂料用于提取：溶胶凝胶聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)和溶胶凝胶 聚(乙二醇)(PEG)。重力给料样品分配装置可以用来进行该提取。提取 的分析物的分析可以通过气相色谱法(GC)进行。经由热解吸将提取的 分析物转移至GC柱。为此，具有提取的分析物的毛细管可以使用双向 压配合熔融二氧化硅连接器与GC柱的入口端连接，该连接器封装在GC 注射口内。分析物与提取毛细管的解吸可以通过GC注射口的快速温度 程控(在100℃/min)进行。解吸的分析物通过氦气流沿着该系统运输并 且在GC柱的入口端处进一步集中，该GC柱维持在30℃下。溶胶凝胶PDMS 毛细管常用于提取非极性和中等极性化合物(例如但不限于，多环芳 烃、醛、酮)，而溶胶凝胶PEG毛细管用于提取极性化合物(例如，但不 限于醇，酚、胺)。对于极性和非极性分析物两者，GC峰面积的轮次对 轮次和毛细管对毛细管相对标准偏差(RSD)值通常分别保持在6％和4 ％之下。通过将溶胶凝胶CME与气相色谱/火焰电离探测(GC-FID)偶联 获得了份/千的五次方水平的检测限度。使用更稠的溶胶凝胶涂料和更 大直径的更长毛细管片段(或具有溶胶凝胶整体床的毛细管)通常引起 提取灵敏度的进一步提高。本领域普通技术人员将领会的是，用本发 明的材料和方法替代或结合常用于溶胶凝胶应用的基质和纳米球体可 以改进溶胶凝胶法的效率和有效性。
在备选的实施方案中，本发明的材料和方法可以应用于工艺，例 如塑料和膜分离工艺的加工助剂。可与本发明一起应用的膜分离工艺 的实例在Membrane & Separation Technology News，v.15：no.6， February 1，1997(ISSN-0737-8483))中进行了描述。
本发明的方法和材料能够扩充或替代的其它硅酮相关的文章包括 但不限于，美国专利号6,887,911；6,846,479；6,808,814；6,806,311； 6,804,062；6,803,103；6,797,740中的公开内容；美国专利申请号 2005/0147768；2005/0112385；2005/0111776；2005/0091836； 2005/0052754中的公开内容；和EP1533339A1中的公开内容，它们中的 每一篇整体地在此引入作为参考资料。
XIX.牺牲层器件制造
根据本发明的一些实施方案，本文描述的材料用来形成根据牺牲 层方法制造的器件，例如微流体器件。经由受控曝光，例如使集中光 源经过光栅，经由掩模泛射曝光，高度组织的精度光源，它们的组合 等，本文公开的可固化材料的特定光刻构图提供聚合物微器件的制造。 另外，根据本发明的实施方案，本文公开的材料的活性自由基光聚合 提供多层器件的平行制造。活性自由基光聚合使用特定的引发剂化学 过程，它们在暴露于用于合成线性聚合物的UV光的过程中连续地再活 化。根据一些实施方案，聚合物链端没有永久地封端或钝化并与交联 单体结合，活性自由基光聚合能够使新的聚合物链或薄膜引发和共价 粘附到此前光聚合的结构的表面上。
根据一些实施方案，聚合物，如本文公开的聚合物的光图案化聚 合的方法可以用于产生具有高度复杂的三维设计，极其通用的表面和 许多物理和化学性能的微器件，例如微流体器件。在替代方法中，本 文公开的材料可以与材料，如过滤剂，不同的可聚合单体配制剂，可 光固化剂，可热固化剂，它们的组合等结合而形成可以作为整体结构 或器件的层结合的固化构件。在该材料的初始固化之后，相邻层或器 件可以经由本文描述的第二固化过程或程序以共价键方式粘附在一 起，以形成复杂的多层器件。
根据一些实施方案，材料性能可以最初如下选择：根据本文描述 的材料和方法改变基础材料的组成和/或基础材料中的单体配方，以致 器件的所得层或该器件本身将对于预定应用发挥作用。
根据图18，提供了反应室1800。反应室1800通常与杯子相似地成 形，具有侧面1802，以致它可以封装液体1804，而不让该液体从腔室 1800溢出。腔室1800可以具有平坦、弯曲或类似的底部腔室或者可以 具有在其中包含型材或凹槽1806。腔室1800优选具有侧面1802，其具 有的高度等于或大于所需器件的高度。在一些实施方案中，侧面1802 在大约1nm到大约100mm之间。根据其它的实施方案，侧面1802在大 约1微米到大约500微米之间。根据其它的实施方案，侧面1802在大约 50nm到大约50mm之间。将液体材料1804，例如本文公开的材料，例 如，本文公开的PFPE或PFPE的衍生物引入腔室1800并填充到预定深度。 该所需深度可以由待在第一制造步骤中制造的所得器件或层的所需厚 度确定。
根据一些实施方案，将掩模1810，例如具有所需掩模设计或图案 的光学掩模定向排列系统1812放置在液体聚合物材料1810上面或与之 接触。在一些实施方案中，掩模1810由可商购的具有高分辨率绘图仪 的乳液薄膜制成。根据这些实施方案，掩模1810由快速原型生产和器 件优化制成。使用掩模制造方法例如这些通常产生大约10微米的分辨 率。根据其它的实施方案，更高的分辨率，即小于大约1微米和/或更 耐用的掩模可以通过将铬沉积在蚀刻的石英玻璃上或替代的印刷方法 制造。掩模1810可以使用记录印记或光学定向排列系统进行定向排列。 在一些实施方案中，用光或UV固化1830，例如本文描述的那些处理通 过掩模1810的图案1812曝光的掩模1810和液体材料1804。在一些实施 方案中，固化1830将液体材料1804中的可光固化单体组分活化以致按 根据掩模1810的图案1812的图案固化液体材料1804。根据其它的实施 方案，在将液体材料1804引入腔室1800后，用高度组织的光源处理液 体材料1804以致液体材料1804的起初预定的区域固化成固体形式或基 本上固体的形式。如果使用掩模1810，则然后将它移除并且通过用溶 剂处理未固化的液体材料1804除去任何未固化的液体材料1804。
根据一些实施方案，形成并将第二层或第二器件粘附到最初固化 的液体材料1804上可能是受希望的。根据这些实施方案，在移除未固 化的液体材料1804后留下的孔隙1818用牺牲层1820填充。在一些实施 方案中，牺牲层1820可以是蜡，例如石蜡等。牺牲层1820优选是液体 或熔融固体以致它填充孔隙1818以保留材料中的开放空间，例如固化 材料中的沟道、阀门端口或开口，凹槽等。根据一些实施方案，填充 孔隙1818以致与最初固化的液体材料1826的表面齐平或连贯。在一些 实施方案中，除去过量的牺牲层以致最初固化的液体材料1826的表面 暴露出来。
接下来，将第二液体材料1824引入到最初固化的液体材料1826的 表面和牺牲层1820上。如上所述，然后将具有图案1812，第二图案1814， 精度光源等的掩模1810输送到第二液体材料1824上以致第二液体材料 1824的预定部分变得光活化和固化。光掩模和前一个层之间的空间支 配第二层的高度。在光活化和固化过程中，第二液体材料1824也可以 化学粘结到最初固化的液体材料1804上，从而将这两个层粘附在一起 并形成单个器件。上述工艺可以重复而形成多个层状预定三维结构。 在所需结构的制造之后，从该结构上除去任何牺牲层1820，例如通过 加热或用溶剂处理该结构。该牺牲层1820除去方法在一些实施方案中 可以类似于负型光致抗蚀剂化学过程；在溶剂冲洗后，除去未曝光的 区域并保留曝光的区域。在一些实施方案中，根据器件的所需用途， 随后的层可以具有相同或不同的物理构型和/或相同或不同的材料组 成和/或性能。在一些实施方案中，型材或凹槽1806可以包括在腔室 1800中。因此，当在型材1806周围固化第一液体材料1804时，在从腔 室1800中除去固化的第一液体材料1826后，型材将在固化的第一液体 材料1826中留下空隙1816。在一些实施方案中，型材1806可以是通常 与微流体器件联系的腔室，通道，腔室的系统，阀门端口等。
根据其它的实施方案，器件的基础材料可以包括本文公开的可热 固化组分。根据这些实施方案，在通过建成多个层制造该器件之后， 如上所述，可以用热固化处理该器件。热固化活化基础材料的可热固 化组分并且进一步将多个层粘附在一起或可以将该器件粘附到第二器 件上。
根据一些实施方案，该器件的材料1804可以包括结构部分例如本 文公开的结构部分，例如上面相对于第四前体描述的结构部分。根据 这些实施方案，该结构部分前体在固化器件的表面处保持可利用以致 在该表面上通过的样品可以与该结构部分反应。微流体器件中进行的 许多功能依赖于流体和运输的化学物质或生物化合物之间的相互作 用，因此，制造具有官能化结构部分前体的微流体器件，该结构部分 前体在器件的制造可以促进微流体反应后保持可利用。根据一些实施 方案，包括在材料1804中的结构部分可以根据制造器件的所需功能进 行选择和改变。通常，不同于块体材料性能的空间受控表面性能在微 流体器件中是受希望的。例如，在一些实施方案中，活性自由基引发 剂引入单体配制剂可以使得能够经由光刻法和表面调解的活性自由基 光聚合实现空间分辨的接枝或改性。
本文引用的所有参考文献在此整体地引入作为参考，包括其中引 用的所有参考文献。
                        实施例
以下实施例已经包括用来为本领域普通技术人员提供实践本公开 主题的代表性实施方案的指导。根据本公开内容和本领域中技术人员 的一般水平，技术人员可以领会以下实施例仅是用来举例说明，并且 在不脱离本公开主题的范围的情况下可以使用许多改变、修改和变化。
                总体考虑
PFPE微流体器件此前已由Rolland，J.等人的JACS 2004，126，2322-2323进行过报道，该文献在此整体引入作为参考。 Rolland，J.等人公开的特定PFPE材料是非扩链的并因此不具有多个氢 键，所述氢键当采用二异氰酸酯连接基将PFPE扩链时存在。该材料在 交联点间也不具有改进机械性能如模量和撕裂强度所必须的较高分子 量，这些机械性能对各种微流体应用是关键性的。另外，这一材料没 有被官能化以引入各种结构部分，如带电物质、生物大分子或催化剂。
本文描述了解决这些问题的各种方法。包括在这些改进中的是描 述了扩链，对多个PFPE层和对其它基材如玻璃、硅、石英及其它聚合 物的改进的粘附以及能够引入官能化单体(所述官能化单体能够改变 润湿性或附着催化剂、生物分子或其它物质)的方法。还描述了的是将 PFPE弹性体固化的改进方法，该方法包括热自由基固化，双组分固化 化学和使用光酸产生剂的光固化。
                        实施例1
将具有下面所示结构的液体PFPE前体(其中n＝2)与1wt％自由基光 引发剂共混并倒在微流体主体(master)上，该微流体主体包含呈沟道 形状的100μm特征。使用PDMS模具在所需区域中容纳该液体至大约3mm 的厚度。然后将该晶片(wafer)放入UV腔室中并在氮气吹扫下暴露于UV 光(λ＝365)下10分钟。单独地，用该液体PFPE前体的小液滴在3700rpm 下在第二主体的顶部上旋涂该第二主体1分钟至大约20μm的厚度，该 第二主体包含呈沟道形状的100μm特征。然后将该晶片放入UV腔室中 并在氮气吹扫下暴露于UV光(λ＝365)下10分钟。第三，通过用刮板将 液体PFPE前体的小液滴刮涂在载玻片上形成了光滑、平坦的PFPE层。 然后将载玻片放入UV腔室中并在氮气吹扫下暴露于UV光(λ＝365)下10 分钟。然后移除、修整该较厚层，并使用luer stub让入口孔冲压穿过 该层。然后将该层放置在该20μm厚的层上面并在所需的区域中进行定 向排列以形成密封件。然后将该层放入烘箱中并在120℃下加热2小时。 然后修整该薄层并从该主体上提起该粘附的层。使用luer stub冲压流 体入口孔和出口孔。然后将该键接的层放置在载玻片上的完全固化的 PFPE光滑层上并在120℃下加热15小时。然后可以将小喷针放入该入口 中以引入流体和驱动膜阀门，如Unger.M.等人的 Science.2000，288，113-6所报道。

                        实施例2
                        热自由基
                          玻璃
将被甲基丙烯酸酯基团封端的液体PFPE前体与1wt％2，2-偶氮二 异丁腈共混并倒在微流体主体上，该微流体主体包含呈沟道形状的100 μm特征。使用PDMS模具在所需区域中容纳该液体至大约3mm的厚度。 然后在氮气吹扫下将该晶片放入65℃的烘箱中保持20小时。然后移除、 修整该固化层，并使用luer stub让入口孔冲压穿过该层。然后将该层 放置在清洁的载玻片上面并且可以经由该入口孔引入流体。
                         实施例3
                    热自由基-部分固化
                        层与层粘附
将被甲基丙烯酸酯基团封端的液体PFPE前体与1wt％ 2，2-偶氮二 异丁腈共混并倒在微流体主体上，该微流体主体包含呈沟道形状的100 μm特征。使用PDMS模具在所需区域中容纳该液体至大约3mm的厚度。 然后在氮气吹扫下将该晶片放入65℃的烘箱中保持2-3小时。单独地， 用该液体PFPE前体的小液滴在3700rpm下在第二主体的顶部上旋涂该 第二主体1分钟至大约20μm的厚度，该第二主体包含呈沟道形状的100 μm特征。然后在氮气吹扫下将该晶片放入65℃的烘箱中保持2-3小时。 第三，通过用刮板将液体PFPE前体的小液滴刮涂在载玻片上形成了光 滑、平坦的PFPE层。然后在氮气吹扫下将该晶片放入65℃的烘箱中保 持2-3小时。然后移除、修整该较厚层，并使用luer stub让入口孔冲 压穿过该层。然后将该层放置在该20μm厚的层上面并在所需的区域中 进行定向排列以形成密封件。然后将该层放入烘箱中并在65℃下加热 10小时。然后修整该薄层并从该主体上提起该粘附的层。使用luer stub冲压流体入口孔和出口孔。然后将该键接的层放置在载玻片上的 部分固化的PFPE光滑层上并在65℃下加热10小时。然后可以将小喷针 放入该入口中以引入流体和驱动膜阀门，如Unger.M.等人的 Science.2000，288，113-6所报道。
                       实施例4
                  热自由基-部分固化
                    与聚氨酯的粘附
将包含甲基丙烯酸酯基团的可光固化液体聚氨酯前体与1wt％ 2，2-偶氮二异丁腈共混并倒在微流体主体上，该微流体主体包含呈沟 道形状的100μm特征。使用PDMS模具在所需区域中容纳该液体至大致 3mm的厚度。然后在氮气吹扫下将该晶片放入65℃的烘箱中保持2-3小 时。单独地，用该液体PFPE前体的小液滴在3700rpm下在第二主体的顶 部上旋涂该第二主体1分钟至大致20μm的厚度，该第二主体包含呈沟 道形状的100μm特征。然后在氮气吹扫下将该晶片放入65℃的烘箱中 保持2-3小时。第三，通过用刮板将液体PFPE前体的小液滴刮涂在载玻 片上形成了光滑、平坦的PFPE层。然后在氮气吹扫下将该晶片放入65 ℃的烘箱中保持2-3小时。然后移除、修整该较厚的层，并使用luer stub让入口孔冲压穿过该层。然后将该层放置在该20μm厚的层上面并 在所需的区域中进行定向排列以形成密封件。然后将该层放入烘箱中 并在65℃下加热10小时。然后修整该薄层并从该主体上提起该粘附的 层。使用luer stub冲压流体入口孔和出口孔。然后将该键接的层放置 在载玻片上的部分固化的PFPE光滑层上并在65℃下加热10小时。然后 可以将小喷针放入该入口中以引入流体和驱动膜阀门，如Unger.M.等 人的Science.2000，288，113-6所报道。
                       实施例5
                  热自由基-部分固化
               对含硅酮的聚氨酯的粘附
将包含PDMS嵌段和甲基丙烯酸酯基团的可光固化液体聚氨酯前体 与1wt％ 2，2-偶氮二异丁腈共混并倒在微流体主体上，该微流体主体 包含呈沟道形状的100μm特征。使用PDMS模具在所需区域中容纳该液 体至大致3mm的厚度。然后在氮气吹扫下将该晶片放入65℃的烘箱中保 持2-3小时。单独地，用该液体PFPE前体的小液滴在3700rpm下在第二 主体的顶部上旋涂该第二主体1分钟至大致20μm的厚度，该第二主体 包含呈沟道形状的100μm特征。然后在氮气吹扫下将该晶片放入65℃ 的烘箱中保持2-3小时。第三，通过用刮板将液体PFPE前体的小液滴刮 涂在载玻片上形成了光滑、平坦的PFPE层。然后在氮气吹扫下将该晶 片放入65℃的烘箱中保持2-3小时。然后移除、修整该较厚层，并使用 luer stub让入口孔冲压穿过该层。然后将该层放置在该20μm厚的层 上面并在所需的区域中进行定向排列以形成密封件。然后将该层放入 烘箱中并在65℃下加热10小时。然后修整该薄层并从该主体上提起该 粘附的层。使用luer stub冲压流体入口孔和出口孔。然后将该键接的 层放置在载玻片上的部分固化的PFPE光滑层上并在65℃下加热10小 时。然后可以将小喷针放入该入口中以引入流体和驱动膜阀门，如 Unger.M.等人的Science.2000，288，113-6所报道。
                    实施例6
                 热自由基-部分固化
             对PFPE-PDMS嵌段共聚物的粘附
将同时包含被甲基丙烯酸酯基团封端的PFPE和PDMS嵌段的液体前 体与1wt％ 2，2-偶氮二异丁腈共混并倒在微流体主体上，该微流体主 体包含呈沟道形状的100μm特征。使用PDMS模具在所需区域中容纳该 液体至大致3mm的厚度。然后在氮气吹扫下将该晶片放入65℃的烘箱中 保持2-3小时。单独地，用该液体PFPE前体的小液滴在3700rpm下在第 二主体的顶部上旋涂该第二主体1分钟至大致20μm的厚度，该第二主 体包含呈沟道形状的100μm特征。然后在氮气吹扫下将该晶片放入65 ℃的烘箱中保持2-3小时。第三，通过用刮板将液体PFPE前体的小液滴 刮涂在载玻片上形成了光滑、平坦的PFPE层。然后在氮气吹扫下将该 晶片放入65℃的烘箱中保持2-3小时。然后移除、修整该较厚层，并使 用luer stub让入口孔冲压穿过该层。然后将该层放置在该20μm厚的 层上面并在所需的区域中进行定向排列以形成密封件。然后将该层放 入烘箱中并在65℃下加热10小时。然后修整该薄层并从该主体上提起 该粘附的层。使用luer stub冲压流体入口孔和出口孔。然后将该键接 的层放置在载玻片上的部分固化的PFPE光滑层上并在65℃下加热10小 时。然后可以将小喷针放入该入口中以引入流体和驱动膜阀门，如 Unger.M.等人的Science.2000，288，113-6所报道。
                    实施例7
               热自由基-部分固化
                    玻璃粘附
将被甲基丙烯酸酯基团封端的液体PFPE前体与1wt％ 2，2-偶氮二 异丁腈共混并倒在微流体主体上，该微流体主体包含呈沟道形状的100 μm特征。使用PDMS模具在所需区域中容纳该液体至大约3mm的厚度。 然后在氮气吹扫下将该晶片放入65℃的烘箱中保持2-3小时。从该晶片 上移除该部分固化的层，并使用luer stub冲压入口孔。然后将该层放 置在用硅烷偶联剂(甲基丙烯酸三甲氧基甲硅烷基丙酯)处理过的载玻 片上面。然后将该层放入烘箱中并在65℃下加热20小时，从而将该PFPE 层永久地键接到载玻片上。然后可以将小喷针放入该入口中以引入流 体。
                      实施例8
                  热自由基-部分固化
                     PDMS粘附
将液体聚(二甲基硅氧烷)前体倒在包含呈沟道形状的100μm特征 的微流体主体上。然后将该晶片放入80℃的烘箱中保持3小时。单独地， 用被甲基丙烯酸酯单元封端的液体PFPE前体的小液滴在3700rpm下旋 涂第二主体1分钟至大约20μm的厚度，该第二主体包含呈沟道形状的 100μm特征。然后在氮气吹扫下将该晶片放入65℃的烘箱中保持2-3 小时。然后移除、修整该PDMS层，并使用luer stub让入口孔冲压穿过 该层。然后用氧等离子体处理该层20分钟，接着用硅烷偶联剂(甲基丙 烯酸三甲氧基甲硅烷基丙酯)处理。然后将经处理的PDMS层放置在部分 固化的PFPE薄层上面并在65℃下加热10小时。然后修整该薄层并从该 主体上提起该粘附的层。使用luer stub冲压流体入口孔和出口孔。然 后将该键接的层放置在载玻片上的部分固化的PFPE光滑层上并在65℃ 下加热10小时。然后可以将小喷针放入该入口中以引入流体和驱动膜 阀门，如Unger.M.等人的Science.2000，288，113-6所报道。
                        实施例9
                        热自由基
         
液体聚(二甲基硅氧烷)前体经设计以致它可以是SYLGARD 184的 基料或固化组分的一部分。该前体包含潜在官能团如环氧基、甲基丙 烯酸酯或胺并与标准固化剂混合，并倒在包含呈沟道形状的100μm特 征的微流体主体上。然后将该晶片放入80℃的烘箱中保持3小时。单独 地，用被甲基丙烯酸酯单元封端的液体PFPE前体的小液滴在3700rpm 下旋涂第二主体1分钟至大致20μm的厚度，该第二主体包含呈沟道形 状的100μm特征。然后在氮气吹扫下将该晶片放入65℃的烘箱中保持 2-3小时。然后移除、修整该PDMS层，并使用luer stub让入口孔冲压 穿过该层。然后将PDMS层放置在部分固化的PFPE薄层上面并在65℃下 加热10小时。然后修整该薄层并从该主体上提起该粘附的层。使用luer stub冲压流体入口孔和出口孔。然后将该键接的层放置在载玻片上的 部分固化的PFPE光滑层上并在65℃下加热10小时。然后可以将小喷针 放入该入口中以引入流体和驱动膜阀门，如Unger.M.等人的 Science.2000，288，113-6所报道。
                     实施例10
                    环氧树脂/胺
将如下面所示包含PFPE二环氧树脂和PFPE二胺的双组分液体PFPE 前体体系按化学计量比例共混在一起，并倒在包含呈沟道形状的100 μm特征的微流体主体上。使用PDMS模具在所需区域中容纳该液体至大 约3mm的厚度。然后将该晶片放入65℃的烘箱中保持5小时。然后移除、 修整该固化层，并使用luer stub让入口孔冲压穿过该层。然后将该层 放置在清洁的载玻片上面并且可以经由该入口孔引入流体。

                        实施例11
                    环氧树脂/胺-过量
                       对玻璃的粘附
将如下面所示包含PFPE二环氧树脂和PFPE二胺的双组分液体PFPE 前体体系按4∶1环氧基∶胺的比例共混在一起以致存在过量的环氧基， 并倒在包含呈沟道形状的100μm特征的微流体主体上。使用PDMS模具 在所需区域中容纳该液体至大约3mm的厚度。然后将该晶片放入65℃的 烘箱中保持5小时。然后移除、修整该固化层，并使用luer stub让入 口孔冲压穿过该层。然后将该层放置在已经用硅烷偶联剂(氨基丙基三 乙氧基硅烷)处理的清洁载玻片上面。然后在65℃下加热该载玻片5小 时以将该器件永久地键接到载玻片上。然后可以经由该入口孔引入流 体。

                        实施例12
                    环氧树脂/胺-过量
                     对PFPE层的粘附
将如下面所示包含PFPE二环氧树脂和PFPE二胺的双组分液体PFPE 前体体系按1∶4环氧基∶胺的比例共混在一起以致存在过量的胺，并倒 在包含呈沟道形状的100μm特征的微流体主体上。使用PDMS模具在所 需区域中容纳该液体至大约3mm的厚度。单独地，用按4∶1环氧基∶胺的 比例共混的液体PFPE前体(以致存在过量的环氧基单元)的小液滴涂覆 第二主体并在3700rpm下旋涂1分钟至大致20μm的厚度，该第二主体包 含呈沟道形状的100μm特征。然后将该晶片放入65℃的烘箱中保持5 小时。然后移除、修整该厚层，并使用luer stub让入口孔冲压穿过该 层。然后将该厚层放置在固化的PFPE薄层上面并在65℃下加热5小时。 然后修整该薄层并从该主体上提起该粘附的层。使用luer stub冲压流 体入口孔和出口孔。然后将该键接的层放置在用硅烷偶联剂(氨基丙基 三乙氧基硅烷)处理的载玻片上，并在65℃的烘箱中加热5小时以使该 器件粘附到该载玻片上。然后可以将小喷针放入该入口中以引入流体 和驱动膜阀门，如Unger.M.等人的Science.2000，288，113-6所报道。

                    实施例13
                 环氧树脂/胺-过量
                  对PDMS层的粘附
将液体聚(二甲基硅氧烷)前体倒在包含呈沟道形状的100μm特征 的微流体主体上。然后将该晶片放入80℃的烘箱中保持3小时。单独地， 用按4∶1环氧基∶胺的比例共混的液体PFPE前体(以致存在过量的环氧 基单元)的小液滴涂覆第二主体并在3700rpm下旋涂1分钟至大致20μm 的厚度，该第二主体包含呈沟道形状的100μm特征。然后将该晶片放 入65℃的烘箱中保持5小时。然后移除、修整该PDMS层，并使用luer stub让入口孔冲压穿过该层。然后用氧等离子体处理该层20分钟接着 用硅烷偶联剂(氨基丙基三乙氧基硅烷)处理。然后将经处理的PDMS层 放置在PFPE薄层上面并在65℃下加热10小时以使这两个层粘附。然后 修整该薄层并从该主体上提起该粘附的层。使用luer stub冲压流体入 口孔和出口孔。然后将该键接的层放置在用氨基丙基三乙氧基硅烷处 理的载玻片上并在65℃下加热10小时。然后可以将小喷针放入该入口 中以引入流体和驱动膜阀门，如Unger.M.等人的 Science.2000，288，113-6所报道。

                        实施例14
                    环氧树脂/胺-过量
             对PFPE层的粘附，生物分子的附着
将如下面所示包含PFPE二环氧树脂和PFPE二胺的双组分液体PFPE 前体体系按1∶4环氧基∶胺的比例共混在一起以致存在过量的胺，并倒 在包含呈沟道形状的100μm特征的微流体主体上。使用PDMS模具在所 需区域中容纳该液体至大约3mm的厚度。单独地，用按4∶1环氧基∶胺的 比例共混的液体PFPE前体(以致存在过量的环氧基单元)的小液滴涂覆 第二主体并在3700rpm下旋涂1分钟至大致20μm的厚度，该第二主体包 含呈沟道形状的100μm特征。然后将该晶片放入65℃的烘箱中保持5 小时。然后移除、修整该厚层，并使用luer stub让入口孔冲压穿过该 层。然后将该厚层放置在固化的PFPE薄层上面并在65℃下加热5小时。 然后修整该薄层并从该主体上提起该粘附的层。使用luer stub冲压流 体入口孔和出口孔。然后将该键接的层放置在用硅烷偶联剂(氨基丙基 三乙氧基硅烷)处理的载玻片上并在65℃的烘箱中加热5小时以使该器 件粘附到该载玻片上。然后可以将小喷针放入该入口中以引入流体和 驱动膜阀门，如Unger.M.等人的Science.2000，288，113-6所报道。然 后让包含被游离胺官能化的蛋白质的水溶液流过衬有未反应的环氧基 结构部分的沟道，以致该沟道然后被该蛋白质官能化。

                        实施例15
                    环氧树脂/胺-过量
              对PFPE层的粘附，带电物质的附着
将如下面所示包含PFPE二环氧树脂和PFPE二胺的双组分液体PFPE 前体体系按1∶4环氧基∶胺的比例共混在一起以致存在过量的胺，并倒 在包含呈沟道形状的100μm特征的微流体主体上。使用PDMS模具在所 需区域中容纳该液体至大约3mm的厚度。单独地，用按4∶1环氧基∶胺的 比例共混的液体PFPE前体(以致存在过量的环氧基单元)的小液滴涂覆 第二主体并在3700rpm下旋涂1分钟至大致20μm的厚度，该第二主体包 含呈沟道形状的100μm特征。然后将该晶片放入65℃的烘箱中保持5 小时。然后移除、修整该厚层，并使用luer stub让入口孔冲压穿过该 层。然后将该厚层放置在固化的PFPE薄层上面并在65℃下加热5小时。 然后修整该薄层并从该主体上提起该粘附的层。使用luer stub冲压流 体入口孔和出口孔。然后将该键接的层放置在用硅烷偶联剂(氨基丙基 三乙氧基硅烷)处理的载玻片上并在65℃的烘箱中加热5小时以使该器 件粘附到该载玻片上。然后可以将小喷针放入该入口中以引入流体和 驱动膜阀门，如Unger.M.等人的Science.2000，288，113-6所报道。然 后让包含被游离胺官能化的带电分子的水溶液流过衬有未反应的环氧 基结构部分的沟道，以致该沟道然后被该带电分子官能化。

                     实施例16
               环氧树脂/胺-部分固化
                   对玻璃的粘附
将如下面所示包含PFPE二环氧树脂和PFPE二胺的双组分液体PFPE 前体体系按化学计量比例共混在一起，并倒在包含呈沟道形状的100 μm特征的微流体主体上。使用PDMS模具在所需区域中容纳该液体至大 约3mm的厚度。然后将该晶片放入65℃的烘箱中保持0.5小时以致它被 部分固化。然后移除、修整该部分固化的层，并使用luer stub让入口 孔冲压穿过该层。然后将该层放置在用硅烷偶联剂(氨基丙基三乙氧基 硅烷)处理的载玻片上并在65℃下加热5小时以致它粘附到该载玻片 上。然后可以将小喷针放入该入口中以引入流体。

                       实施例17
                 环氧树脂/胺-部分固化
                       层与层粘附
将如下面所示包含PFPE二环氧树脂和PFPE二胺的双组分液体PFPE 前体体系按化学计量比例共混在一起，并倒在包含呈沟道形状的100 μm特征的微流体主体上。使用PDMS模具在所需区域中容纳该液体至大 约3mm的厚度。然后将该晶片放入65℃的烘箱中保持0.5小时以致它被 部分固化。然后移除、修整该部分固化的层，并使用luer stub让入口 孔冲压穿过该层。单独地，用该液体PFPE前体的小液滴在3700rpm下在 第二主体的顶部上旋涂该第二主体1分钟至大约20μm的厚度，该第二 主体包含呈沟道形状的100μm特征。然后将该晶片放入65℃的烘箱中 保持0.5小时以致它被部分固化。然后将该厚层放置在该20μm厚的层 上面并在所需的区域中进行定向排列以形成密封件。然后将该层放入 烘箱中并在65℃下加热1小时以使这两个层粘附。然后修整该薄层并从 该主体上提起该粘附的层。使用luer stub冲压流体入口孔和出口孔。 然后将该键接的层放置在用硅烷偶联剂(氨基丙基三乙氧基硅烷)处理 的载玻片上并在65℃下加热10小时。然后可以将小喷针放入该入口中 以引入流体和驱动膜阀门，如Unger.M.等人的 Science.2000，288，113-6所报道。

                       实施例18
                  环氧树脂/胺-部分固化
                        PDMS粘附
将液体聚(二甲基硅氧烷)前体倒在包含呈沟道形状的100μm特征 的微流体主体上。然后将该晶片放入80℃的烘箱中保持3小时。然后移 除、修整该固化的PDMS层，并使用luer stub让入口孔冲压穿过该层。 然后用氧等离子体处理该层20分钟接着用硅烷偶联剂(氨基丙基三乙 氧基硅烷)处理。单独地，用按化学计量比例混合的液体PFPE前体的小 液滴在3700rpm下旋涂第二主体1分钟至大致20μm的厚度，该第二主体 包含呈沟道形状的100μm特征。然后将该晶片放入65℃的烘箱中保持 0.5小时。然后将经处理的PDMS层放置在部分固化的PFPE薄层上面并在 65℃下加热1小时。然后修整该薄层并从该主体上提起该粘附的层。使 用luer stub冲压流体入口孔和出口孔。然后将该键接的层放置在用氨 基丙基三乙氧基硅烷处理的载玻片上并在65℃下加热10小时。然后可 以将小喷针放入该入口中以引入流体和驱动膜阀门，如Unger.M.等人 的Science.2000，288，113-6所报道。

                      实施例19
         用后固化可利用的潜在官能团的光固化
                   对玻璃的粘附
将具有下面所示结构的液体PFPE前体(其中R是环氧基，曲线是 PFPE链，圆圈是连接分子)与1wt％自由基光引发剂共混并倒在微流体 主体上，该微流体主体包含呈沟道形状的100μm特征。使用PDMS模具 在所需区域中容纳该液体至大约3mm的厚度。然后将该晶片放入UV腔室 中并在氮气吹扫下暴露于UV光(λ＝365)下10分钟。然后从该主体上移 除该完全固化的层，并使用luer stub冲压入口孔。将该器件放置在用 硅烷偶联剂(氨基丙基三乙氧基硅烷)处理的载玻片上并在65℃下加热 15小时，从而使该器件永久地键接到该载玻片上。然后可以将小喷针 放入该入口中以引入流体。

                    实施例20
        用后固化可利用的潜在官能团的光固化
                  对PFPE的粘附
将具有下面所示结构的液体PFPE前体(其中R是环氧基，曲线是 PFPE链，圆圈是连接分子)与1wt％自由基光引发剂共混并倒在微流体 主体上，该微流体主体包含呈沟道形状的100μm特征。使用PDMS模具 在所需区域中容纳该液体至大约3mm的厚度。然后将该晶片放入UV腔室 中并在氮气吹扫下暴露于UV光(λ＝365)下10分钟。然后从该主体上移 除该完全固化的层，并使用luer stub冲压入口孔。单独地，用该液体 PFPE前体(其中R是胺基)的小液滴在3700rpm下在第二主体的顶部上旋 涂该第二主体1分钟至大约20μm的厚度，该第二主体包含呈沟道形状 的100μm特征。然后将该晶片放入UV腔室中并在氮气吹扫下暴露于UV 光(λ＝365)下10分钟。然后将该较厚层放置在该20μm厚的层上面并在 所需的区域中进行定向排列以形成密封件。然后将该层放入烘箱中并 在65℃下加热2小时。然后修整该薄层并从该主体上提起该粘附的层。 使用luer stub冲压流体入口孔和出口孔。然后将该粘结的层放置在用 硅烷偶联剂(氨基丙基三乙氧基硅烷)处理的载玻片上并在65℃下加热 15小时，从而使该器件永久地键接到该载玻片上。然后可以将小喷针 放入该入口中以引入流体和驱动膜阀门，如Unger.M.等人的 Science.2000，288，113-6所报道。

                         实施例21
            用后固化可利用的潜在官能团的光固化
                        对PDMS的粘附
将液体聚(二甲基硅氧烷)前体倒在包含呈沟道形状的100μm特征 的微流体主体上。然后将该晶片放入80℃的烘箱中保持3小时。然后移 除、修整该固化的PDMS层，并使用luer stub让入口孔冲压穿过该层。 然后用氧等离子体处理该层20分钟接着用硅烷偶联剂(氨基丙基三乙 氧基硅烷)处理。单独地，用该液体PFPE前体(其中R是环氧基)的小液 滴在3700rpm下在第二主体的顶部上旋涂该第二主体1分钟至大约20μ m的厚度，该第二主体包含呈沟道形状的100μm特征。然后将该晶片放 入UV腔室中并在氮气吹扫下暴露于UV光(λ＝365)下10分钟。然后将该 较厚的PDMS层放置在该20μm厚的层上面并在所需的区域中进行定向 排列以形成密封件。然后将该层放入烘箱中并在65℃下加热2小时。然 后修整该薄层并从该主体上提起该粘附的层。使用luer stub冲压流体 入口孔和出口孔。然后将该键接的层放置在用硅烷偶联剂(氨基丙基三 乙氧基硅烷)处理的载玻片上并在65℃下加热15小时，从而使该器件永 久地键接到该载玻片上。然后可以将小喷针放入该入口中以引入流体 和驱动膜阀门，如Unger.M.等人的Science.2000，288，113-6所报道。

                     实施例22
        后固化可利用的潜在官能团：附着生物分子
将具有下面所示结构的液体PFPE前体(其中R是胺基，曲线是PFPE 链，圆圈是连接分子)与1wt％自由基光引发剂共混并倒在微流体主体 上，该微流体主体包含呈沟道形状的100μm特征。使用PDMS模具在所 需区域中容纳该液体至大约3mm的厚度。然后将该晶片放入UV腔室中并 在氮气吹扫下暴露于UV光(λ＝365)下10分钟。然后从该主体上移除该 完全固化的层，并使用luer stub冲压入口孔。单独地，用该液体PFPE 前体(其中R是环氧基)的小液滴在3700rpm下在第二主体的顶部上旋涂 该第二主体1分钟至大约20μm的厚度，该第二主体包含呈沟道形状的 100μm特征。然后将该晶片放入UV腔室中并在氮气吹扫下暴露于UV光 (λ＝365)下10分钟。然后将较厚层放置在该20μm厚的层上面并在所需 的区域中进行定向排列以形成密封件。然后将该层放入烘箱中并在65 ℃下加热2小时。然后修整该薄层并从该主体上提起该粘附的层。使用 luer stub冲压流体入口孔和出口孔。然后将该键接的层放置在用硅烷 偶联剂(氨基丙基三乙氧基硅烷)处理的载玻片上并在65℃下加热15小 时，从而使该器件永久地键接到该载玻片上。然后可以将小喷针放入 该入口中以引入流体和驱动膜阀门，如Unger.M.等人的 Science.2000，288，113-6所报道。然后让包含被游离胺官能化的蛋白 质的水溶液流过衬有未反应的环氧基结构部分的沟道，以致该沟道然 后被该蛋白质官能化。

                    实施例23
       后固化可利用的潜在官能团：附着带电物质
将具有下面所示结构的液体PFPE前体(其中R是胺基，曲线是PFPE 链，圆圈是连接分子)与1wt％自由基光引发剂共混并倒在微流体主体 上，该微流体主体包含呈沟道形状的100μm特征。使用PDMS模具在所 需区域中容纳该液体至大约3mm的厚度。然后将该晶片放入UV腔室中并 在氮气吹扫下暴露于UV光(λ＝365)下10分钟。然后从该主体上移除该 完全固化的层，并使用luer stub冲压入口孔。单独地，用该液体PFPE 前体(其中R是环氧基)的小液滴在3700rpm下在第二主体的顶部上旋涂 该第二主体1分钟至大约20μm的厚度，该第二主体包含呈沟道形状的 100μm特征。然后将该晶片放入UV腔室中并在氮气吹扫下暴露于UV光 (λ＝365)下10分钟。然后将该较厚层放置在该20μm厚的层上面并在所 需的区域中进行定向排列以形成密封件。然后将该层放入烘箱中并在 65℃下加热2小时。然后修整该薄层并从该主体上提起该粘附的层。使 用luer stub冲压流体入口孔和出口孔。然后将该键接的层放置在用硅 烷偶联剂(氨基丙基三乙氧基硅烷)处理的载玻片上并在65℃下加热15 小时，从而使该器件永久地键接到该载玻片上。然后可以将小喷针放 入该入口中以引入流体和驱动膜阀门，如Unger.M.等人的 Science.2000，288，113-6所报道。然后让包含被游离胺官能化的带电 分子的水溶液流过衬有未反应的环氧基结构部分的沟道，以致该沟道 然后被该带电分子官能化。

                     实施例24
           用后固化可利用的官能化单体光固化
                    对玻璃的粘附
将液体PFPE二甲基丙烯酸酯前体或单甲基丙烯酸酯PFPE大单体与 具有下面所示结构的单体(其中R是环氧基)共混并与1wt％自由基光引 发剂共混，并倒在微流体主体上，该微流体主体包含呈沟道形状的100 μm特征。使用PDMS模具在所需区域中容纳该液体至大约3mm的厚度。 然后将该晶片放入UV腔室中并在氮气吹扫下暴露于UV光(λ＝365)下10 分钟。然后从该主体上移除该完全固化的层，并使用luer stub冲压入 口孔。将该器件放置在用硅烷偶联剂(氨基丙基三乙氧基硅烷)处理的 载玻片上并在65℃下加热15小时，从而使该器件永久地键接到该载玻 片上。然后可以将小喷针放入该入口中以引入流体。

                      实施例25
           用后固化可利用的官能化单体光固化
                    对PFPE的粘附
将液体PFPE二甲基丙烯酸酯前体与具有下面所示结构的单体(其 中R是环氧基)共混并与1wt％自由基光引发剂共混，并倒在微流体主体 上，该微流体主体包含呈沟道形状的100μm特征。使用PDMS模具在所 需区域中容纳该液体至大约3mm的厚度。然后将该晶片放入UV腔室中并 在氮气吹扫下暴露于UV光(λ＝365)下10分钟。然后从该主体上移除该 完全固化的层，并使用luer stub冲压入口孔。单独地，用该液体PFPE 前体加官能化单体(其中R是胺基)的小液滴在3700rpm下在第二主体的 顶部上旋涂该第二主体1分钟至大约20μm的厚度，该第二主体包含呈 沟道形状的100μm特征。然后将该晶片放入UV腔室中并在氮气吹扫下 暴露于UV光(λ＝365)下10分钟。然后将该较厚层放置在该20μm厚的层 上面并在所需的区域中进行定向排列以形成密封件。然后将该层放入 烘箱中并在65℃下加热2小时。然后修整该薄层并从该主体上提起该键 接的层。使用luer stub冲压流体入口孔和出口孔。然后将该粘结的层 放置在用硅烷偶联剂(氨基丙基三乙氧基硅烷)处理的载玻片上并在65 ℃下加热15小时，从而使该器件永久地键接到该载玻片上。然后可以 将小喷针放入该入口中以引入流体和驱动膜阀门，如Unger.M.等人的 Science.2000，288，113-6所报道。

                     实施例26
         用后固化可利用的官能化单体光固化
                    对PDMS的粘附
将液体聚(二甲基硅氧烷)前体倒在包含呈沟道形状的100μm特征 的微流体主体上。然后将该晶片放入80℃的烘箱中保持3小时。然后移 除、修整该固化的PDMS层，并使用luer stub让入口孔冲压穿过该层。 然后用氧等离子体处理该层20分钟接着用硅烷偶联剂(氨基丙基三乙 氧基硅烷)处理。单独地，用该液体PFPE二甲基丙烯酸酯前体加官能化 单体(其中R是环氧基)加光引发剂的小液滴在3700rpm下在第二主体的 顶部上旋涂该第二主体1分钟至大约20μm的厚度，该第二主体包含呈 沟道形状的100μm特征。然后将该晶片放入UV腔室中并在氮气吹扫下 暴露于UV光(λ＝365)下10分钟。然后将该较厚的PDMS层放置在该20μm 厚的层上面并在所需的区域中进行定向排列以形成密封件。然后将该 层放入烘箱中并在65℃下加热2小时。然后修整该薄层并从该主体上提 起该粘附的层。使用luer stub冲压流体入口孔和出口孔。然后将该键 接的层放置在用硅烷偶联剂(氨基丙基三乙氧基硅烷)处理的载玻片上 并在65℃下加热15小时，从而使该器件永久地键接到该载玻片上。然 后可以将小喷针放入该入口中以引入流体和驱动膜阀门，如Unger.M. 等人的Science.2000，288，113-6所报道。

                    实施例27
          用后固化可利用的官能化单体光固化
                  生物分子的附着
将液体PFPE二甲基丙烯酸酯前体与具有下面所示结构的单体(其 中R是胺基)共混并与1wt％自由基光引发剂共混，并倒在微流体主体 上，该微流体主体包含呈沟道形状的100μm特征。使用PDMS模具在所 需区域中容纳该液体至大约3mm的厚度。然后将该晶片放入UV腔室中并 在氮气吹扫下暴露于UV光(λ＝365)下10分钟。然后从该主体上移除该 完全固化的层，并使用luer stub冲压入口孔。单独地，用该液体PFPE 前体加官能化单体(其中R是环氧基)的小液滴在3700rpm下在第二主体 的顶部上旋涂该第二主体1分钟至大约20μm的厚度，该第二主体包含 呈沟道形状的100μm特征。然后将该晶片放入UV腔室中并在氮气吹扫 下暴露于UV光(λ＝365)下10分钟。然后将该较厚层放置在该20μm厚的 层上面并在所需的区域中进行定向排列以形成密封件。然后将该层放 入烘箱中并在65℃下加热2小时。然后修整该薄层并从该主体上提起该 粘附的层。使用luer stub冲压流体入口孔和出口孔。然后将该键接的 层放置在用硅烷偶联剂(氨基丙基三乙氧基硅烷)处理的载玻片上并在 65℃下加热15小时，从而使该器件永久地键接到该载玻片上。然后可 以将小喷针放入该入口中以引入流体和驱动膜阀门，如Unger.M.等人 的Science.2000，288，113-6所报道。然后让包含被游离胺官能化的蛋 白质的水溶液流过衬有未反应的环氧基结构部分的沟道，以致该沟道 然后被该蛋白质官能化。

                       实施例28
          用后固化可利用的潜在官能团的光固化
                     带电物质的附着
将液体PFPE二甲基丙烯酸酯前体与具有下面所示结构的单体(其 中R是胺基)共混并与1wt％自由基光引发剂共混，并倒在微流体主体 上，该微流体主体包含呈沟道形状的100μm特征。使用PDMS模具在所 需区域中容纳该液体至大约3mm的厚度。然后将该晶片放入UV腔室中并 在氮气吹扫下暴露于UV光(λ＝365)下10分钟。然后从该主体上移除该 完全固化的层，并使用luer stub冲压入口孔。单独地，用该液体PFPE 前体加官能化单体(其中R是环氧基)的小液滴在3700rpm下在第二主体 的顶部上旋涂该第二主体1分钟至大约20μm的厚度，该第二主体包含 呈沟道形状的100μm特征。然后将该晶片放入UV腔室中并在氮气吹扫 下暴露于UV光(λ＝365)下10分钟。然后将该较厚层放置在该20μm厚的 层上面并在所需的区域中进行定向排列以形成密封件。然后将该层放 入烘箱中并在65℃下加热2小时。然后修整该薄层并从该主体上提起该 粘附的层。使用luer stub冲压流体入口孔和出口孔。然后将该键接的 层放置在用硅烷偶联剂(氨基丙基三乙氧基硅烷)处理的载玻片上并在 65℃下加热15小时，从而使该器件永久地键接到该载玻片上。然后可 以将小喷针放入该入口中以引入流体和驱动膜阀门，如Unger.M.等人 的Science.2000，288，113-6所报道。然后让包含被游离胺官能化的带 电分子的水溶液流过衬有未反应的环氧基结构部分的沟道，以致该沟 道然后被该带电分子官能化。

                    实施例29
           使用牺牲沟道制造PFPE微流体器件
通过用刮板将液体PFPE二甲基丙烯酸酯前体的小液滴刮涂在载玻 片上形成了光滑、平坦的PFPE层。然后将该载玻片放入UV腔室中并在 氮气吹扫下暴露于UV光(λ＝365)下10分钟。将由聚(乳酸)构成的呈沟 道形状的支架铺设在PFPE的该平坦、光滑层上面。将液体PFPE二甲基 丙烯酸酯前体与1wt％自由基光引发剂共混并倒在该支架上。使用PDMS 模具在所需区域中容纳该液体至大约3mm的厚度。然后将该装置放入UV 腔室中并在氮气吹扫下暴露于UV光(λ＝365)下10分钟。然后可以在150 ℃下加热该器件24小时以使聚(乳酸)降解，从而暴露出按沟道形状留 下的孔隙。
                       实施例30
          使用185nm光使PFPE器件与玻璃粘附
将液体PFPE二甲基丙烯酸酯前体与1wt％自由基光引发剂共混并 倒在微流体主体上，该微流体主体包含呈沟道形状的100μm特征。使 用PDMS模具在所需区域中容纳该液体至大约3mm的厚度。然后将该晶片 放入UV腔室中并在氮气吹扫下暴露于UV光(λ＝365)下10分钟。单独地， 用该液体PFPE前体的小液滴在3700rpm下在第二主体的顶部上旋涂该 第二主体1分钟至大约20μm的厚度，该第二主体包含呈沟道形状的100 μm特征。然后将该晶片放入UV腔室中并在氮气吹扫下暴露于UV光(λ ＝365)下10分钟。然后移除、修整该较厚层，并使用luer stub让入口 孔冲压穿过该层。然后将该层放置在该20μm厚的层上面并在所需的区 域中进行定向排列以形成密封件。然后将该层放入烘箱中并在120℃下 加热2小时。然后修整该薄层并从该主体上提起该粘附的层。使用luer stub冲压流体入口孔和出口孔。然后将该键接的层放置在清洁的载玻 片上以致它形成为密封件。将该装置暴露于185nm UV光下20分钟，从 而在该器件和玻璃之间形成持久的键接。然后可以将小喷针放入该入 口中以引入流体和驱动膜阀门，如Unger.M.等人的 Science.2000，288，113-6所报道。
                      实施例31
            包封器件的“环氧树脂包覆”方法
将液体PFPE二甲基丙烯酸酯前体与1wt％自由基光引发剂共混并 倒在微流体主体上，该微流体主体包含呈沟道形状的100μm特征。使 用PDMS模具在所需区域中容纳该液体至大约3mm的厚度。然后将该晶片 放入UV腔室中并在氮气吹扫下暴露于UV光(λ＝365)下10分钟。单独地， 用该液体PFPE前体的小液滴在3700rpm下在第二主体的顶部上旋涂该 第二主体1分钟至大约20μm的厚度，该第二主体包含呈沟道形状的100 μm特征。然后将该晶片放入UV腔室中并在氮气吹扫下暴露于UV光(λ ＝365)下10分钟。然后移除、修整该较厚层，并使用luer stub让入口 孔冲压穿过该层。然后将该层放置在该20μm厚的层上面并在所需的区 域中进行定向排列以形成密封件。然后将该层放入烘箱中并在120℃下 加热2小时。然后修整该薄层并从该主体上提起该粘附的层。使用luer stub冲压流体入口孔和出口孔。然后将该键接的层放置在清洁的载玻 片上以致它形成为密封件。然后可以将小喷针放入该入口中以引入流 体和驱动膜阀门，如Unger.M.等人的Science.2000，288，113-6所报 道。然后可以将整个装置包覆在液体环氧树脂前体中，该液体环氧树 脂前体倒在该使其固化的器件上。该包覆用来机械地将该器件和基材 粘结。
                     实施例32
              由三臂PFPE前体制造PFPE器件
将具有下面所示结构的液体PFPE前体(其中圆圈表示连接分子)与 1wt％自由基光引发剂共混并倒在微流体主体上，该微流体主体包含呈 沟道形状的100μm特征。使用PDMS模具在所需区域中容纳该液体至大 约3mm的厚度。然后将该晶片放入UV腔室中并在氮气吹扫下暴露于UV 光(λ＝365)下10分钟。单独地，用该液体PFPE前体的小液滴在3700rpm 下在第二主体的顶部上旋涂该第二主体1分钟至大约20μm的厚度，该 第二主体包含呈沟道形状的100μm特征。然后将该晶片放入UV腔室中 并在氮气吹扫下暴露于UV光(λ＝365)下10分钟。第三，通过用刮板将 液体PFPE前体的小液滴刮涂在载玻片上形成了光滑、平坦的PFPE层。 然后将该载玻片放入UV腔室中并在氮气吹扫下暴露于UV光(λ＝365)下 10分钟。然后移除、修整该较厚层，并使用luer stub让入口孔冲压穿 过该层。然后将该层放置在该20μm厚的层上面并在所需的区域中进行 定向排列以形成密封件。然后将该层放入烘箱中并在120℃下加热2小 时。然后修整该薄层并从该主体上提起该粘附的层。使用luer stub 冲压流体入口孔和出口孔。然后将该键接的层放置在载玻片上的完全 固化的PFPE光滑层上并在120℃下加热15小时。然后可以将小喷针放入 该入口中以引入流体和驱动膜阀门，如Unger.M.等人的 Science.2000，288，113-6所报道。

                    实施例33
              光固化的PFPE/PDMS杂化物
用包含光引发剂的液体PFPE二甲基丙烯酸酯前体的小液滴在 3700rpm下在主体的顶部上旋涂该主体1分钟至大约20μm的厚度，该主 体包含呈沟道形状的100μm特征。然后将包含光引发剂的PDMS二甲基 丙烯酸酯倒在该薄PFPE层的顶部上至3mm的厚度。然后将该晶片放入UV 腔室中并在氮气吹扫下暴露于UV光(λ＝365)下10分钟。然后移除、修 整该层，并使用luer stub让入口孔冲压穿过该层。然后将该杂化器件 放置在载玻片上并形成了密封件。然后可以将小喷针放入该入口中以 引入流体。
                       实施例34
     由共混的可热固化和可光固化材料形成的微流体器件
首先，量取预定量(例如5克)的包含少量光引发剂，如羟基环己基 苯基酮的扩链的PFPE二甲基丙烯酸酯。接下来，添加1∶1重量比(例如5 克)的扩链的PFPE二异氰酸酯。接下来，然后添加一定量(例如 0.3mL)PFPE四醇(Mn～2000g/mol)以致存在化学计量的-N(C＝O)-和 -OH结构部分。然后彻底地混合这三种组分并在真空下脱气。
使用光刻法形成母模板并使用氩等离子体用金属，例如金/钯的薄 层涂覆。由该PFPE共混物在1500rpm下将器件的薄层旋涂到图案化基材 上。还旋涂薄、平坦(非图案化)层。单独地，将更厚的层浇铸到该金 属涂覆的母模板上，通常通过将材料汇聚在例如，PDMS垫圈内。然后 将所有层放入UV腔室中，用氮气吹扫10分钟，并在全面的氮气吹扫下 光固化十分钟，变成固体橡胶状试件。然后可以修整该层并冲压入口/ 出口孔。接下来，将层堆叠并按记录位置定向排列以致它们形成共形 密封件。然后在105℃下加热该堆叠层10分钟。该加热步骤引发该可热 固化材料的热固化，该可热固化材料物理地缠绕在光固化的基体中。 因为该层按共形接触，所以获得了强的粘附。然后可以从图案化主体 上剥离这两个粘附的层或用溶剂，如二甲基甲酰胺使其脱离，并使其 与还没有暴露于热下的第三平坦、光固化的基材接触。然后在110℃下 烘焙该三层器件15小时以使全部三个层完全粘附。
根据另一个实施方案，在大约20摄氏度(℃)-大约200℃的温度下 活化该热固化。根据又一个实施方案，在大约50摄氏度(℃)-大约150 ℃的温度下活化该热固化。另外地，该热固化经选择满足它在大约75 摄氏度(℃)-大约200℃的温度下被活化。
根据又一个实施方案，添加到该材料中的光固化物质的量基本上 等于热固化物质的量。在另一个实施方案中，添加到该材料中的热固 化物质的量为光固化物质的量的大约10％。根据另一个实施方案，热 固化物质的量为光固化物质的量的大约50％。
                      实施例35
              用于制造微流体器件的多组分材料
每种组分的化学结构将在下面描述。在以下实施例中，第一组分 (组分1)是扩链的、可光固化PFPE液体前体。该合成使用经典氨基甲酸 酯化学与有机锡催化剂，用常用的二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯 (IPDI)将可商购的PFPE二醇(ZDOL)扩链。在扩链之后，用含甲基丙烯 酸酯的二异氰酸酯单体(EIM)将该链封端。

第二组分是扩链的PFPE二异氰酸酯。它由ZDOL与IPDI按使得所得 的聚合物链被异氰酸酯基封端的摩尔比进行反应制得(组分2a)。该反 应同样使用经典氨基甲酸酯化学与有机锡催化剂。

可热固化组分的第二部分是可商购的分子量为2,000g/mol(组分 2b)的全氟聚醚四醇。

应当理解，在不脱离本公开主题的范围的情况下，本公开主题的 各种细节可以改变。另外，上面的描述仅是用于说明，而不是用于限制。
                        实施例36
由共混的可热固化和可光固化材料形成的微流体器件：UV二氨基
    甲酸酯甲基丙烯酸酯与PFPE三醇+PFPE二异氰酸酯体系
首先，量取预定量(例如10克)的包含少量光引发剂，如二乙氧基 苯基酮的扩链的PFPE二甲基丙烯酸酯。接下来，添加大约7克PFPE二异 氰酸酯。接下来，然后添加一定量(例如3.0g)PFPE三醇(Mn～5000g/mol) 以致存在化学计量的-N(C＝O)-和-OH结构部分。然后彻底地混合这三种 组分并在真空下脱气。
使用光刻法形成母模板并使用氩等离子体用金属，例如金/钯的薄 层涂覆。或者，用硅烷或其它脱模层处理该主体。由该PFPE共混物在 1500rpm下将器件的薄层旋涂到图案化基材上。还旋涂薄、平坦(非图 案化)层。单独地，将更厚的层浇铸到该金属涂覆的母模板上，通常通 过将材料汇聚在例如，PDMS垫圈内。然后将所有层放入UV腔室中，用 氮气吹扫10分钟，并在全面的氮气吹扫下光固化十分钟变成固体橡胶 状试件。然后可以修整该层并冲压入口/出口孔。接下来，将层堆叠并 按记录位置定向排列以致它们形成共形密封件。然后在115℃下加热该 堆叠层10分钟。该加热步骤引发该可热固化材料的热固化，该可热固 化材料物理地缠绕在光固化的基体中。因为该层按共形接触，所以获 得了强的粘附。然后可以从图案化主体上剥离这两个粘附的层或用溶 剂，如二甲基甲酰胺使其脱离，并使其与还没有暴露于热下的第三平 坦、光固化的基材接触。然后在150℃下烘焙该三层器件2小时以使全 部三个层完全粘附。
                       实施例37
由共混的可热固化和可光固化材料形成的微流体器件：UV二氨基
      甲酸酯甲基丙烯酸酯与PFPE二环氧树脂+PFPE二胺
首先，量取预定量(例如20克)的包含少量光引发剂，如二乙氧基 苯基酮的扩链的PFPE二甲基丙烯酸酯。接下来，添加大约10克PFPE二 环氧树脂。接下来，然后添加一定量(例如3.6g)PFPE二胺以致存在化 学计量的环氧基和胺结构部分。然后彻底地混合这三种组分并在真空 下脱气。
使用光刻法形成母模板并使用氩等离子体用金属，例如金/钯的薄 层涂覆。或者，用硅烷或其它脱模层处理该主体。还在1500rpm下旋涂 薄、平坦(非图案化)层。单独地，将更厚的层浇铸到该图案化母模板 上，通常通过将材料汇聚在例如，PDMS垫圈内。然后将所有层放入UV 腔室中，用氮气吹扫10分钟，并在全面的氮气吹扫下光固化十分钟变 成固体橡胶状试件。然后可以修整该层并冲压入口/出口孔。接下来， 将层堆叠并按记录位置定向排列以致它们形成共形密封件。然后在120 ℃下加热该堆叠层20分钟。该加热步骤引发该可热固化材料的热固化， 该可热固化材料物理地缠绕在光固化的基体中。因为该层按共形接触， 所以获得了强的粘附。
                      实施例38
由两种共混的可光固化材料形成的微流体器件：UV二氨基甲酸酯
               甲基丙烯酸酯与UV环氧树脂
首先，量取预定量(例如10克)的包含少量光引发剂，如二乙氧基 苯基酮的扩链的PFPE二甲基丙烯酸酯。接下来，添加10克PFPE二环氧 树脂配制剂，该配制剂包含5克ZDOL TX和0.2g光酸产生剂，如 Rhodorsil 2079。然后彻底地混合这两种组分并在真空下脱气。
使用光刻法形成母模板并使用氩等离子体用金属，例如金/钯的薄 层涂覆。或者，用硅烷或其它脱模层处理该主体。还在1500rpm下旋涂 薄、平坦(非图案化)层。单独地，将更厚的层浇铸到该图案化母模板 上，通常通过将材料汇聚在例如，PDMS垫圈内。然后将所有层放入UV 腔室中，用氮气吹扫5分钟，并在全面的氮气吹扫下光固化5分钟变成 固体橡胶状试件。然后可以修整该层并冲压入口/出口孔。接下来，将 层堆叠并按记录位置定向排列以致它们形成共形密封件。然后第二次 将该堆叠层暴露于UV光下，持续10分钟。该第二UV步骤进一步促进了 该PFPE二环氧树脂材料的固化，该PFPE二环氧树脂材料物理地缠绕在 该PFPE二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯中。因为该层按共形接触，所以获 得了强的粘附。
                      实施例39
由共混的可热固化和可光固化材料形成的微流体器件：UV二氨基
         甲酸酯甲基丙烯酸酯与PFPE二异氰酸酯体系
首先，可以量取大约10克包含少量光引发剂，如二乙氧基苯基酮 的扩链的PFPE二甲基丙烯酸酯。接下来，将应添加大约7克PFPE二异氰 酸酯。然后将彻底地混合这三种组分并在真空下脱气。
然后将使用光刻法形成母模板并使用氩等离子体用金属，例如金/ 钯的薄层涂覆。或者，可以用硅烷或其它脱模层处理该主体。然后将 由该PFPE共混物在1500rpm下将器件的薄层旋涂到图案化基材上。还将 旋涂薄、平坦(非图案化)层。单独地，可以将更厚的层浇铸到该金属 涂覆的母模板上，通常通过将材料汇聚在例如，PDMS垫圈内。然后将 所有层放入UV腔室中，用氮气吹扫10分钟，并在全面的氮气吹扫下光 固化十分钟变成固体橡胶状试件。根据需要，然后可以修整该层并冲 压入口/出口孔。接下来，将层堆叠并按记录位置定向排列以致形成共 形密封件。然后将该堆叠层在130℃下加热30分钟。该加热步骤引发该 可热固化材料的热固化组分，该可热固化材料物理地缠绕在光固化的 基体中。因将该层按共形接触，所以将获得强的粘附。然后可以从图 案化主体上剥离这两个粘附的层或用溶剂，如二甲基甲酰胺使其脱离， 并使其与还没有暴露于热下的第三平坦、光固化的基材接触。然后可 以在130℃下烘焙该三层器件4小时以使全部三个层完全粘附。
                           实施例40
用于制造微流体器件的多组分材料。由共混的可热固化和可光固 化材料形成的微流体器件：UV二氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯与PFPE二异
                    氰酸酯体系
首先，应量取大约10克包含少量光引发剂，如二乙氧基苯基酮的 扩链的PFPE二甲基丙烯酸酯。接下来，应添加7克PFPE二异氰酸酯。然 后将彻底地混合这三组分并在真空下脱气。
将使用光刻法形成母模板并使用氩等离子体用金属，例如金/钯的 薄层涂覆。或者，可以用硅烷或其它脱模层处理该主体。然后将由该 PFPE共混物在1500rpm下将器件的薄层旋涂到图案化基材上。还将旋涂 薄、平坦(非图案化)层。单独地，将更厚的层浇铸到该金属涂覆的母 模板上，通常通过将材料汇聚在例如，PDMS垫圈内。然后应将所有层 放入UV腔室中，用氮气吹扫10分钟，并在全面的氮气吹扫下光固化十 分钟变成固体橡胶状试件。根据需要，然后可以修整该层并冲压入口/ 出口孔。接下来，应将层堆叠并按记录位置定向排列以致它们形成共 形密封件。然后将在具有大于50％相对湿度的湿度试验室中在90℃下 加热该堆叠层30分钟(湿致固化)。该加热步骤引发该可热固化材料的 热固化，该可热固化材料物理地缠绕在光固化的基体中。因将该层按 共形接触，所以将获得强的粘附。然后可以从图案化主体上剥离这两 个粘附的层或用溶剂，如二甲基甲酰胺使其脱离，并使其与还没有暴 露于热下的第三平坦、光固化的基材接触。然后可以在具有大于50％ 相对湿度的湿度试验室中在90℃下烘焙该三层器件4小时。
                     政府利益
根据海军研究所号N000140210185和在协议号CHE-9876674下的国 家科学基金会的STC规划，本发明在美国政府支持下作出。美国政府享 有本发明中的某些权力。
                相关申请的交叉引用
本申请基于2005年8月9日提交的美国临时专利申请序列号 60/706,786；2005年11月2日提交的美国临时专利申请序列号 60/732,727；和2006年5月10日提交的美国临时专利申请序列号 60/799,317并要求它们的优先权；它们中的每一篇在此全部引入作为 参考。
本申请还是2005年2月14日提交的PCT国际专利申请序列号 PCT/US05/04421的部分继续申请，该国际专利申请基于2004年2月13 日提交的美国临时专利申请序列号60/544,905并要求其优先权，它们 中的每一篇在此全部引入作为参考。
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