硅和玻璃是最早用于微流控芯片的基體材料，主要是由于其加工方法可以直接套用MEMS和微電子領域的加工方法。硅和玻璃材料價格昂貴且不易加工，在微流控芯片的發展過程中很快就被以各類聚合物為代表的低成本材料所替代。現有各類微流控芯片的加工方法中，可供選擇的低成本材料很多，有各類彈性體材料、熱塑性聚合物材料、熱固性聚合物材料、紙材料、生物材料等。本文的討論中，將常見的可用于低成本微流控芯片加工的材料分為聚合物材料、紙材料分別進行介紹。

聚合物材料

彈性體材料

彈性體材料指的是能夠在弱應力下發生顯著形變，應力松弛后能迅速恢復到接近原有狀態和尺寸的聚合物材料。聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane, PDMS）是目前在微流控芯片領域應用最為廣泛的彈性體材料，PDMS用于微流控芯片最早在1998年由Whitesides等提出，PDMS具有價格低廉、光學透明、生物兼容性好、具有一定透氣性等優點，是低成本微流控芯片的理想材料（如圖1所示）。PDMS在微流控芯片加工中往往通過模塑成型的方法在表面形成微結構，其翻模精度甚至可以達到納米（nm）級別。然而，PDMS也有通道易變形坍塌，對通道內流體有少量吸收等缺點。PDMS的加工和鍵合方法將在本文的低成本加工部分進行較為詳細的介紹。

圖1 基于PDMS材質的液滴發生微流控芯片

熱塑性塑料 

熱塑性塑料是日常生活中最為常見且應用廣泛的材料，價格非常低廉，熱塑性塑料可以在一定溫度條件下變軟后進行塑形。可用于低成本微流控芯片的熱塑性材料種類很多，主要有聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚苯乙烯（PS）、環烯烴類共聚物（COC）、聚碳酸酯（PC）、聚對苯二甲酸（PET）、聚氯乙烯（PVC）等。

熱塑性塑料中，PMMA由于材料成本低、熱加工和光學性能良好，基于PMMA的微流控芯片在各類生命科學和醫學研究中具有廣泛應用；PS具有優異的生物兼容性，作為微流控芯片的基體材料在細胞培養等領域具有顯著優勢；COC作為一種較新的非晶性共聚高分子材料，與PMMA等熱塑性材料相比，在紫外光波段具有優異的透過性能和更好的熱穩定性，同時吸水性只有PMMA的1/10，COC芯片在大多數情況下（非極端溫度情況）可以直接替代昂貴的玻璃芯片。

紙材料

紙基微流控芯片是通過各種方法將疏水材料滲透入親水的紙纖維中，通過疏水材料的“圍墻”控制親水紙纖維內的流體流動，從而形成了紙基微流控芯片，常見的噴墨打印機、絲網印刷、3D打印機、蠟打印機甚至蠟筆都可以被用來加工低成本的紙基微流控芯片。在紙張選擇上，常見的有Whatman系列濾紙或色譜分析紙。與聚合物材料微流控芯片需要封閉流道不同，紙基微流控芯片由于液體在紙張纖維內部運動，往往不需要對流道進行封閉，即開放式流道（open-channel）。

圖2所示的用于血細胞分離和血清蛋白檢測的紙基微流控芯片，利用了浸蠟的方法定義了液體在紙纖維內流動的通道，隨后通過紙纖維的孔隙對血漿和血細胞進行分離，最后通過顯色測定血清蛋白含量。紙基微流控芯片由于材料和加工成本低廉，已經被廣泛應用于各類醫學和生命科學檢測研究和應用中，如唾液乙醛檢測、重金屬檢測、血糖檢測、乳酸檢測等。

圖2 用于血細胞分離和血清蛋白檢測的紙基微流控芯片

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