探討生物傳感器表面基材和試劑間的相互作用對移液結果的影響

    在生物傳感器表面涂上生物活性基質較為常見。但如低至微升或次微升量，則難度會有增加。如需要在一個特定形狀的傳感器上均勻分配基質而又不能超出邊界，會更加復雜。總之，這并不是件容易的工作！
    非接觸式小容量分配的最大優點之一就是分液針不與基板相接觸，這樣分配質量不受基板的影響。隨著非接觸式分配應用于更多非標準用途（如醫學診斷），且既定應用（如基因組學）開始采用非標準材料作為基板，需要更多地考慮基材對分液形態的影響作用。
    對于從非接觸式移液器（不與基板相接觸）中分配出的液滴來說，有很多材料屬性都對其具有潛在的影響作用。最顯著的例子是：基板的疏水性/親水性，導電性及彈性。在醫療設備或生物傳感器的生產中，經常使用一些特殊的基板。這需要將試劑放置于基板的一個特定位置。很多時候要求液滴之間間隔很小。不過，需要滴液布滿一個基板的指定區域而打破球形狀態也很普遍。
    不管哪種方式，都必須格外注意表面特性對試劑分配的影響作用。傳統“touch off”或“near touch off”移液器受基板狀況影響很大；非接觸式移液器雖不再需要接觸基板，但仍存在基板/試劑的相互作用，且要遵循物理定律！

疏水性/親水性
    水基材料會吸附親水表面物質，而排斥疏水表面物質。對于非接觸式分液來說，則體現在所得到的滴液的圓度上，這可通過測量其接觸角（滴液與表面相接觸的所成角）來量化。對于疏水性極高的表面，接觸角會接近90度。而對于親水表面，接觸角會接近0度，滴液會有效地擴散在目標面上。
    按照下圖所示（圖1），您可看到一顆被分配于一個較為潔凈的玻璃面上的液滴。所得到的液滴既不擴展也不呈現顯著的90度角。用濃鹽酸對表面腐蝕一個晚上，可使表面變得更親水。所得到的液滴會相當扁平（見圖2）并擴散于更大的表面面積。相反，用疏水溶液（本例中為Rain-X™）處理表面，可形成非常好的液滴，具有較大的接觸角（見圖3）。

圖-1，2，3

表面粗糙與靜電效應
    然而，親水表面還趨向于保持住靜電荷。要測試此效應，可用砂紙將一個特氟隆表面弄毛糙。獲得的表面會較為粗糙，但也含有一些親水性帶電表面區域。這樣，一旦分配的滴液到了這個修整過的表面，它會立即被吸到帶電的表面區域并于目標處擴散，形成多個較小的液滴（圖4a-c）。

圖-4

    當特氟隆表面使用過離子棒之后，靜電效應會減弱，從而使液滴形態更易受控制（圖5-7）。

圖-5，6，7

    當將70%異丙醇（親水性較低但表面張力也較小）分液至經砂紙所磨的特氟隆基板時，液滴會更趨于擴散，甚至更易受到靜電效應的影響（圖8-10）。