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专利名称：生物蛋白质分子芯片的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种生物蛋白质分子芯片的制造方法，实质上是一种蛋白质分子在硅表面的活性装配方法，该方法可以应用于DNA芯片和蛋白质芯片的制造，属于生物传感技术领域。
背景技术：
DNA芯片或蛋白质芯片是在一个非常小的几何尺度的表面积上，集成多种DNA或蛋白质的活性。仅用微量的生物(生理)的采样可以同时检测和研究不同的分子、包括分子之间的相互作用以及基因的表达，获得各种条件下分子组的条件变化，从而可以获得生命活动的规律，生物分子芯片以及生物分子识别和检测技术，现在已经成为21世纪生物医学工程的前沿技术。
众所周知，由于生物分子对外界环境非常敏感，很容易失去活性。蛋白质芯片制造的关键环节是将蛋白质分子转移到硅衬底上，既要求高集成度又必须保证蛋白质分子的活性。传统的光刻技术，在硅表面刻蚀加工的图形，其最小尺寸仅能提高几百个纳米到几微米，其集成度还不算高，尚需进一步提高1到2个数量级才能满足当今技术上的要求。

发明内容
本发明的目的在于提供一种蛋白质分子在硅表面的活性装配方法，可以制备超高集成度的蛋白质芯片。本发明的另一个目的是通过特定的刻蚀技术，制成具有超高集成度的蛋白质芯片。
本发明的一种蛋白质芯片的制造方法，实质上是一种活性蛋白质分子在硅表面的固定方法，其特征在于具有如下各工艺步骤本发明的一种生物蛋白质分子芯片的制造方法，实质上是一种蛋白质分子在硅表面的活性装配方法，其特征在于具有如下各工艺步骤a.首先采用标准的半导体工艺清洗和热氧化硅片；b.将上述预处理好的硅片浸入十八烷基三氯硅烷(OTS)中，浸泡一定时间使硅片表面带有十八烷基，十八烷基对蛋白质分子具有排斥性；c.采用原子力显微镜(AFM)纳米刻蚀技术在上述的处理过的硅片表面刻蚀纳米图形；刻蚀的方法是在原子力显微镜探针与硅表面之间施加电压，移动探针，在硅表面形成几十纳米宽度的图形，使被刻蚀的图形所在位置的十八烷基被破坏而除去；d.将上述加工好的硅片浸入γ-氨基-丙基-三乙基硅烷(γ-APTES)中，硅片上十八烷基被破坏的纳米图形表面带有氨基，该氨基对蛋白质分子具有亲和性；e.将上述带有纳米图形的硅片浸入蛋白质分子溶液中，使蛋白质分子被固定在刻蚀图形位置的硅片表面上。
本发明的蛋白质芯片制造方法，比目前传统使用的方法有以下几点优点和效果1.本发明的方法，其刻蚀的图形一般在几十个纳米，比目前的技术低1到2个数量级，从而使蛋白质芯片的集成度提高了1到2个数量级。
2.本发明的方法能有效保证蛋白质分子的活性，且可提高蛋白质分子结合的牢固程度。
3.传统的光刻技术很难达到纳米级的检测单元，集成度难以突破，而本发明能达到纳米级的检测单元，集成度可达超高程度。


图1为本发明方法中活性蛋白质分子在硅表面固定的工艺流程示意图。
具体实施例方式
现结合附图将本发明的具体实施例叙述于后。
实施例1本发明的具体工艺步骤如下a.首先，采用标准半导体工艺清洗和热氧化硅片；清洗和热氧化后的硅片表面有一层500纳米的二氧化硅层；b.将上述预处理好的硅片浸入十八烷基三氯硅烷(OTS)中10分钟，使硅片表面带有十八烷基，十八烷基对蛋白质分子具有排斥性；c.采用原子力显微镜(AFM)纳米刻蚀技术在上述处理过的硅片表面刻蚀纳米图形；刻蚀的方法是在原子力显微镜探针与硅表面之间施加电压，使探针正下方的原子被氧化成二氧化硅；移动探针，刻蚀成边长50纳米的正方形阵列，被刻蚀的图形所在位置表面十八烷基被除去。
d.将上述加工好的硅片浸入γ-氨基-丙基-三乙基硅烷(γ-APTES)中，浸泡10分钟，使硅片上十八烷基被破坏的纳米图形表面带有氨基，该氨基对蛋白质分子具有亲和性；e.将上述带有纳米图形的硅片浸入20％铁蛋白分子溶液，使蛋白质分子固定在带有氨基的纳米图形位置的硅片表面，在硅片表面形成边长50纳米的铁蛋白纳米点阵。
实施例二本发明的具体工艺步骤如下a.首先，采用标准半导体工艺清洗和热氧化硅片；清洗和热氧化后的硅片表面有一层800纳米的二氧化硅层；b.将上述预处理好的硅片浸入十八烷基三氯硅烷(OTS)中10分钟，使硅片表面带有十八烷基，十八烷基对蛋白质分子具有排斥性；c.采用原子力显微镜(AFM)纳米刻蚀技术在上述处理过的硅片表面刻蚀纳米图形；刻蚀的方法是在原子力显微镜探针与硅表面之间施加电压，使探针正下方的原子被氧化成二氧化硅；移动探针，刻蚀成半径分别为200纳米、400纳米，线宽为50纳米的同心圆，使被刻蚀的图形所在位置表面的十八烷基被破环而除去。
d.将上述加工好的硅片浸入γ-氨基-丙基-三乙基硅烷(γ-APTES)中，浸泡20分钟，使硅片上十八烷基被破坏的纳米图形表面带有氨基，该氨基对蛋白质分子具有亲和性；e.将上述带有纳米图形的硅片浸入20％铁蛋白分子溶液，使蛋白质分子固定在带有氨基的纳米图形位置的硅片表面，在硅片表面形成半径分别为200纳米、400纳米，线宽为50纳米的同心圆铁蛋白分子图形。
权利要求
1.一种生物蛋白质分子芯片的制造方法，实质上是一种蛋白质分子在硅表面的活性装配方法，其特征在于具有如下各工艺步骤a.首先采用标准的半导体工艺清洗和热氧化硅片；b.将上述预处理好的硅片浸入十八烷基三氯硅烷(OTS)中，浸泡一定时间使硅片表面带有十八烷基，十八烷基对蛋白质分子具有排斥性；c.采用原子力量显微镜(AFM)纳米刻蚀技术在上述的处理过的硅片表面刻蚀纳米图形；刻蚀的方法是在原子力显微镜探针与硅表面之间施加电压，移动探针，在硅表面形成几十纳米宽度的图形，使被刻蚀的图形所在位置的十八烷基被破坏而除去；d.将上述加工好的硅片浸入γ-氨基-丙基-三乙基硅烷(γ-APTES)中，硅片上十八烷基被破坏的纳米图形表面带有氨基，该氨基对蛋白质分子具有亲和性；e.将上述带有纳米图形的硅片浸入蛋白质分子溶液中，使蛋白质分子被固定在刻蚀图形位置的硅片表面上。
全文摘要
本发明涉及一种生物蛋白质芯片的制造方法，实质上是一种蛋白质分子在硅表面的活性装配方法，该方法可以应用于DNA芯片和蛋白质芯片的制造，属于生物传感技术领域。本发明方法的特征在于首先采用标准的半导体工艺清洗和热氧化硅片；然后使用十八烷基三氯硅烷处理硅表面，再采用原子力显微镜(AFM)纳米刻蚀技术在硅片表面刻蚀纳米图形；之后用γ－氨基－丙基－三乙基硅烷处理硅表面，最后将加工好的纳米图形位置的硅片浸入蛋白质溶液，使蛋白质分子固定在非刻蚀图形位置的硅片表面上，而刻蚀过的硅片表面没有蛋白质分子。本发明方法的优点是能有效地保证蛋白质分子的活性，提高结合的牢固程度，且具有超高蛋白质分子集成度。
文档编号G01N33/68GK1529169SQ20031010794
公开日2004年9月15日 申请日期2003年10月16日 优先权日2003年10月16日
发明者焦正, 吴明红, 施利毅, 雷红, 焦 正 申请人:上海大学