[發明專利]具III－V族氮化物細胞貼附層的生物感測芯片

無效

• 申請號: 200610138729.0
• 申請日: 2006-11-14
• 公開（公告）號: CN101182566A
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發明（設計）人: 陳啟瑞
• 申請（專利權）人: 顏宗賢
• 主分類號: C12Q1/02
• 分類號: C12Q1/02
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司
• 代理人: 張岱

技術領域

本發明涉及一種生物感測芯片，尤其涉及一種具有III-V族氮化物細胞貼附層的生物感測芯片。

背景技術

近年來，對于結合電子及生物系統，刺激神經元細胞或搜集神經元所發出的訊號的神經元芯片，已引起廣泛的注意。主要是由于神經元芯片在醫藥及生醫等領域的潛在應用，如：該神經元芯片可發展為一用來提供制藥工業作為一種先進的藥物篩檢方式，以便能快速找出有研究前景的藥物；或是將細胞與硅電路結合，創造出精密的神經元義肢，以治療神經元的異常；亦或是發展出有機計算機等。由神經元芯片發展的技術觀點來看，提供細胞緊密貼附于合適芯片表面，是開發神經元芯片的一首要條件。目前用于神經元系統的芯片，大多數系使用以硅基材為主的裝置。然而，硅對于神經元的生物兼容性很低，為促進細胞貼附、生長及維持細胞的殘存率，常會于硅芯片的表面涂布生物活性分子，如：聚離胺酸、膠原蛋白、纖維黏連蛋白(fibronectin)、層黏連蛋白(laminin)等。但是，此類的生物活性分子一般是以物理性吸附方式涂布于硅基材的表面，涂布的生物活性分子在芯片的清洗步驟中極易脫落，即其并非為一永久性的修飾。一般硅芯片表面最常涂布的生物活性分子為聚離胺酸，隨著時間的增長，以物理性吸附于硅芯片表面的聚離胺酸可能會逐漸產生脫附或是斷煉的現象。部分研究報告中指出，當聚離胺酸的游離部分濃度過高時，會造成細胞毒性的現象產生。

為了解決上述問題，有必要提供一種具有新的細胞培養基材的生物感測芯片，該細胞培養基材無需涂布聚離胺酸即能促進細胞的貼附生長，以改進聚離胺酸游離時對細胞所產生的毒性問題。

發明內容

為解決現有技術中的缺陷和不足，本發明的目的在于提供一種生物感測芯片，其所檢測的細胞與該芯片上的細胞貼附層間具有良好的附著效果，可促使細胞生長、分化，及降低細胞死亡率，可適用于長時間的檢測分析上。

為達到上述目的，本發明的生物感測芯片包含有一細胞貼附層以及一檢測分析系統，該細胞貼附層為一III-V族氮化物，用于提供所要檢測的細胞貼附與生長的場所。

本發明的傳感器可為新藥篩檢芯片、生醫感測組件或類神經網絡芯片。其中該新藥篩檢芯片，用以測試活體細胞對新藥物的反應，可更準確篩選及預測新藥的功能，并大幅縮短藥物開發的時程；該生醫感測組件，利用神經細胞于某些刺激特別敏感的特性，可用來偵測環境中狀況的改變，如二氧化碳濃度的改變、酵素檢測等；該類神經網絡的應用，由該細胞貼附層提供細胞可生長的環境，并提供針對神經訊號的非侵入性研究的感測數組，建立與活體細胞的直接信息聯系，以研究大腦功能與神經訊號的傳播。

其中，該類神經網絡芯片包含：一基板；一電路層，設于該基板的表面；以及一III-V族氮化物的細胞貼附層，形成于該電路層的表面，用以提供細胞貼附及生長的場所。

進一步地，該電路層各邊及該細胞貼附層下方分別設有復數個電極及與該電極電性相連接的復數條導線，用以量測細胞表面電位的變化情形。該電極為選自金、銀、錸、釕、銠、鈀、銀、鋨及銥等貴金屬所組成的群組之一。該復數條導線可為導電性的銦錫氧化物、錫氧化物、摻雜鋅氧化物的銦氧化物、鎘錫氧化物、銻、鉻、銀、銅等金屬或金屬合金。

根據本發明的一實施例，將細胞培養于具III-V族氮化物薄膜細胞貼附層的細胞培養芯片表面，與其它培養基材相較下，無須涂布聚離胺酸等生物活性分子即能加強所欲培養細胞與該細胞貼附層間良好的附著效果，并可促進細胞的生長與分化，降低細胞死亡率。該細胞培養芯片可應用于神經細胞、神經干細胞、類神經細胞、肌肉細胞及心肌細胞等細胞的培養上。此外，根據本發明的另一實施例，結合該具III-V族氮化物細胞貼附層的類神經網絡芯片，利用該類神經網絡芯片上層的III-V族氮化物細胞貼附層提供細胞貼附及生長的環境，并藉由輸入電流至細胞中，刺激細胞活動，藉以觀察細胞間的信號變化。

附圖說明

圖1A為本發明的細胞培養芯片示意圖；

圖1B為本發明的細胞培養芯片另一示意圖；

圖2為神經元于不同細胞貼附層基材的細胞培養芯片下培養6天后的生長情形；

圖2(A)為神經元于U型氮化鎵細胞貼附層基材的細胞培養芯片下培養6天后的生長情形；

圖2(B)為神經元于N型氮化鎵細胞貼附層基材的細胞培養芯片下培養6天后的生長情形；

圖2(C)為神經元于P型氮化鎵細胞貼附層基材的細胞培養芯片下培養6天后的生長情形；

圖2(D)為神經元于硅細胞貼附層基材的細胞培養芯片下培養6天后的生長情形；