亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：多孔高分子薄膜生物芯片的制作方法
技术领域：
本发明涉及生物芯片研究领域，特别涉及一种多孔高分子薄膜生物芯片的制作方法。
背景技术：
传统的生化分析过程缓慢、效率低、灵敏度差、消耗大量的生化试剂，同时产生许多生化废弃物。生物芯片根据生物分子间特异相互作用的原理将大量的生物分子阵列式固定在芯片表面，将生物检测和芯片技术结合在一起，实现了高通量快速检测，成为生物检测的载体平台。随着半导体微纳加工工艺与传统生化分析手段的结合，生物芯片迎来了快速发展的新阶段。其中，多孔阵列式生物芯片的出现为小体量、高灵敏度、高通量的生化分析提供了一条简单易行的途径。多孔阵列式生物芯片在微量PCR、DNA测序、微量样品检测等领域有重要意义，同时极具挑战性。现有多孔阵列式生物芯片大多采用半导体材料，以微纳加工技术为依托，制作步骤复杂，价格昂贵。在此提出多孔高分子薄膜生物芯片的制作方法，其制作简单，价格低廉，广泛适用于微量生化样品的检测。

发明内容
本发明目的是提供一种多孔高分子薄膜生物芯片的制作方法，其具有制作简单易行，材料稳定，生物兼容性，对设备和技术要求较低，同时兼具可靠性高、成本低廉等特点。本发明提供一种多孔高分子薄膜生物芯片的制作方法，包括如下步骤步骤I :取一衬底，清洗，去除有机和无机杂质；步骤2 :前烘，对衬底进行真空干燥；步骤3 :在经过真空干燥衬底的表面覆盖有机薄膜；步骤4 :刻蚀有机薄膜，在有机薄膜上形成通孔阵列，得到多孔高分子薄膜生物芯片;步骤5 :在多孔高分子薄膜生物芯片表面蒸镀无机薄膜；步骤6 :将蒸镀有无机薄膜的多孔高分子薄膜生物芯片用氧等离子体进行处理；步骤7 :将双官能团分子共价结合在该多孔高分子薄膜生物芯片表面，获得表面活化的多孔高分子薄膜生物芯片。


为了进一步说明本发明的内容和特点，以下结合附图及实施例对本发明做一详细描述，其中图I为本发明流程图2为本发明多孔高分子薄膜生物芯片的结构示意图。
具体实施例方式请参阅图I结合参阅图2所示，本发明为一种多孔高分子薄膜生物芯片的制作方法，包括如下步骤步骤I :取一衬底10，清洗，去除有机和无机杂质，所述衬底10的材料为石英片、光纤面板、有机薄板或硅片，清洗是依次使用超声波在分析纯三氯乙烯、丙酮、无水乙醇、去离子水中清洗，去除衬底10表面的有机杂质，随后使用氨水和双氧水的混合液,盐酸和双氧水的混合液,硫酸和双氧水的混合液加热煮沸衬底10，并使用去离子水冲洗，去除衬底10表面的无机杂质，此种清洗方式可除去衬底10表面的有机附着物和无机颗粒物，提高有机薄膜11的成膜质量； 步骤2 :前烘，对衬底10进行真空干燥；将清洗后的衬底10用氮气吹干后装入培养皿中，之后放入真空干燥箱内前烘，前烘的温度一般高于100摄氏度，前烘操作目的是去除衬底10本身附带的水蒸气，增强衬底10与有机薄膜11之间的粘附性，进一步提升有机薄膜11的质量；步骤3 :在经过真空干燥的衬底10表面覆盖有机薄膜11 ;将PDMS或SU8光刻胶以旋涂、喷涂、固化或键合的方式覆盖在衬底10表面，为了保证有机薄膜11的质量此实验步骤一般在净化实验室中进行；步骤4 :将表面覆盖有有机薄膜11的衬底10进行刻蚀，形成多个通孔阵列12，得到多孔高分子薄膜生物芯片；根据需要选择物理干法刻蚀或化学湿法腐蚀的方式来制作通孔阵列12，其作用机理是利用气体等离子或化学试剂与有机薄膜11特异性作用，来达到有机薄膜11特定图形区域形成通孔阵列12。通孔阵列12中的每个微孔形成一个体量小于纳升的独立反应池，通孔阵列以矩形、环形、镜像或密排等形式阵列排布，通孔阵列数目不小于5000，孔深与有机薄膜11的厚度相同，有机薄膜11厚度大于5微米，每一个通孔的横截面形状为正多边形或圆形，正多边形或圆形大小取决于后续生物反应所需要的体量，正多边形的外接圆的直径或圆形的直径大于2微米，通孔阵列12之间通过孔壁的隔离形成的独立反应池间。孔壁的厚度取决于后续生物反应的检测方式，孔壁厚度大于2微米。步骤5:在步骤1、2、3、4得到的多孔高分子薄膜生物芯片表面蒸镀无机薄膜13，其中无机薄膜13的材料为Al、Ti或Ag。蒸镀无机薄膜13后，多孔高分子薄膜生物芯片的光学性质得到改善；步骤6 :将步骤1、2、3、4、5得到的多孔高分子薄膜生物芯片进行表面处理；其中表面处理可以通过氧等离子体处理方式来进行，其中氧气气流为300SCCM，功率100瓦-300瓦，时间2分钟-5分钟，其目的是实现材料表面清洁与改性；步骤7 :将双官能团分子共价结合在该芯片表面，进一步获得表面活化的多孔高分子薄膜生物芯片。其中采用共价结合方式包括重氮法、肽键法或烷化法将双官能团分子包括聚二乙醇、戊二醛、双环氧己烷、双亚胺甲酯、双重氮联苯胺_2，2’- 二磺酸或2，4，6-三氮杂苯等共价结合在芯片表面，其中双功能团分子一端与芯片表面共价结合，一端可与生物分子结合，组装成为表面活化的多孔高分子薄膜生物芯片。并且以步骤1、2、3、4或步骤1、2、3、4、5、6所制备的多孔高分子薄膜生物芯片或表面活化的多孔高分子薄膜生物芯片为平台，可进行多种生物样品检查与观测。综上所述，多孔高分子薄膜生物芯片和其制作方法至少有以下优点I.本发明多孔高分子薄膜生物芯片提出了一种多孔高分子薄膜生物芯片结构。2.本发明多孔高分子薄膜生物芯片的材料稳定性高，制作工艺简单，具有生物兼容性，对设备和技术要求较低，同时兼具可靠性高、成本低廉等特点。3.本发明多孔高分子薄膜生物芯片微孔深度、孔径均有很大的调节范围，适合多种应用需求。 4.本发明多孔高分子薄膜生物芯片微孔表面蒸镀无机薄膜，极大地改善了芯片的光学性能，进一步提高了检测的灵敏度。·
5.本发明多孔高分子薄膜生物芯片表面处理过程操作简便易行，可与多种双官能团分子共价偶联，降低了表面活化的难度。6.本发明多孔高分子薄膜生物芯片的制作方法结合表面活化过程，便于后续生物测试的进行。以上所述，仅是本发明的实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案范围内，因此本发明的保护范围当以权利要求书为准。
权利要求
1.一种多孔高分子薄膜生物芯片的制作方法，包括如下步骤 步骤I :取一衬底,清洗,去除有机和无机杂质； 步骤2 :前烘，对衬底进行真空干燥； 步骤3 :在经过真空干燥衬底的表面覆盖有机薄膜； 步骤4 :刻蚀有机薄膜，在有机薄膜上形成通孔阵列，得到多孔高分子薄膜生物芯片； 步骤5 :在多孔高分子薄膜生物芯片表面蒸镀无机薄膜； 步骤6 :将蒸镀有无机薄膜的多孔高分子薄膜生物芯片用氧等离子体进行处理； 步骤7 :将双官能团分子共价结合在该多孔高分子薄膜生物芯片表面，获得表面活化的多孔高分子薄膜生物芯片。
2.根据权利要求I所述的多孔高分子薄膜生物芯片的制作方法，其中所述通孔阵列中的每一个通孔形成一个体量小于纳升的独立反应池，每一个通孔的横截面的形状为正多边形或圆形，正多边形的外接圆的直径或圆形的直径大于2微米，孔壁的厚度大于2微米。
3.根据权利要求2所述的多孔高分子薄膜生物芯片的制作方法，其中所述通孔阵列是以矩形、环形、镜像或密排的形式排布，通孔阵列的孔数大于5000，孔深与有机薄膜的厚度相同，有机薄膜的厚度大于5微米。
4.根据权利要求I所述的多孔高分子薄膜生物芯片的制作方法，其中无机薄膜的材料为Al、Ti或Ag，其厚度为50-500纳米。
5.根据权利要求I所述的多孔高分子薄膜生物芯片的制作方法，其中衬底的材料为石英片、光纤面板、有机薄板或硅片。
6.根据权利要求I所述的多孔高分子薄膜生物芯片的制作方法，其中有机薄膜的材料为PDMS或SU8光刻胶。
7.根据权利要求I所述的多孔高分子薄膜生物芯片的制作方法，其中使用的双官能团分子包括聚二乙醇、戊二醛、双环氧己烷、双亚胺甲酯、双重氮联苯胺_2，2’ - 二磺酸或2，4,6-三氮杂苯。
全文摘要
一种多孔高分子薄膜生物芯片的制作方法，包括如下步骤步骤1取一衬底，清洗，去除有机和无机杂质；步骤2前烘，对衬底进行真空干燥；步骤3在经过真空干燥衬底的表面覆盖有机薄膜；步骤4刻蚀有机薄膜，在有机薄膜上形成通孔阵列，得到多孔高分子薄膜生物芯片；步骤5在多孔高分子薄膜生物芯片表面蒸镀无机薄膜；步骤6将蒸镀有无机薄膜的多孔高分子薄膜生物芯片用氧等离子体进行处理；步骤7将双官能团分子共价结合在该多孔高分子薄膜生物芯片表面，获得表面活化的多孔高分子薄膜生物芯片。其具有制作简单易行，材料稳定，生物兼容性，对设备和技术要求较低，同时兼具可靠性高、成本低廉等特点。
文档编号G01N33/53GK102901809SQ20121037022
公开日2013年1月30日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者韩伟静, 俞育德, 李运涛, 周晓光, 孙英男, 魏清泉 申请人:中国科学院半导体研究所