[發(fā)明專利]異質(zhì)倒置流式芯片及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110092842.0
• 申請日: 2011-04-13
• 公開（公告）號: CN102728420A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 白向陽
• 申請（專利權(quán)）人: 白向陽
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微系統(tǒng)芯片，具體的說是一種異質(zhì)倒置流式芯片及其制備方法。

背景技術(shù)

流式芯片來自于早期的微型全面分析系統(tǒng)(Miniaturized?Total?Analysis?System，μ-TAS)，微型全面分析系統(tǒng)是指把實驗室常見的多項操作通過微型化、自動化技術(shù)集成到一塊幾平方厘米的芯片上，用以完成不同的生物或化學(xué)反應(yīng)過程，并對其產(chǎn)物進行分析的一種技術(shù)。流式芯片技術(shù)是目前迅速發(fā)展的高新技術(shù)和多學(xué)科交叉科技前沿領(lǐng)域之一，是生命科學(xué)、化學(xué)科學(xué)與信息科學(xué)信號檢測和處理方法研究的重要技術(shù)平臺。流式芯片具有集成度高、分析速度快、檢測通量大、能耗低、污染小等特點。因此，流式芯片在生物研究、環(huán)境監(jiān)測、衛(wèi)生檢疫、司法鑒定等眾多領(lǐng)域的應(yīng)用前景極為廣闊。

通常流式芯片通過自動化技術(shù)、微加工技術(shù)將微裝置和微通道集成到芯片支持體上用于完成實驗室分析過程。在芯片的制備過程中，一方面需要利用自動化、微加工等技術(shù)在支持體上加工設(shè)置微通道微裝置，另一方面還需要將大量抗原或抗體、已知序列的核酸或蛋白質(zhì)片段的各種生物分子作為檢測探針固定標記在支持體上，通過待檢標本與標記的檢測探針進行反應(yīng)，分析待檢標本的相應(yīng)成分。制作芯片的支持體需要是加工工藝相對成熟、固體片狀或者膜、表面帶有活性基因以便于連接并有效固定標記各種生物分子的材料。

目前，實驗室使用的流式芯片一般是在包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅烷(PDMS)和聚碳酯(PC)在內(nèi)的常用有機聚合物上通過微加工或者激光刻蝕技術(shù)加工得到設(shè)置加樣口、出樣口的微通道，結(jié)構(gòu)比較簡單，涉及加工技術(shù)主要有熱壓法、注塑法、印章法，多數(shù)只是為了進行實驗進行的簡易操作。并且由于受所使用材料的限制，通常這種材料上不適宜多種功能的集成，不適于通過微加工技術(shù)設(shè)置各種微裝置，通常是通過化學(xué)反應(yīng)把核酸探針或cDNA片段，固定標記在聚合物板材上，用熒光或放射性標記的靶基因與其雜交，通過熒光檢測技術(shù)或放射顯影技術(shù)進行檢測。這些材料溶于許多有機溶劑，生物兼容性不好，標記探針的成功率也不高，通常只適用實驗室研究，并不能應(yīng)用于量產(chǎn)。

商業(yè)上使用的芯片通常是使用硅質(zhì)支持體。硅質(zhì)支持體有很好的電滲質(zhì)和優(yōu)良的光學(xué)性質(zhì)，加工工藝成熟，生物兼容性好，有多種化學(xué)方法可以進行表面改性進一步提高芯片的性能，這種材質(zhì)通常用點樣法或原位合成法把檢測探針固定標記在支持體上，通過與熒光標記的靶基因雜交進行檢測。該方法把微電子光刻技術(shù)與DNA化學(xué)合成技術(shù)相結(jié)合，可以使芯片的探針密度大大提高，減少固定探針用的試劑用量，實現(xiàn)標準化和批量化大規(guī)模生產(chǎn)，有十分重要的發(fā)展?jié)摿Α９栀|(zhì)基片有硅片、玻璃片等材料，其中硅作為集成電路工藝最基本的材料，制作工藝成熟，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的高度集成。但是芯片上的微通道尺寸通常在幾十甚至幾百微米以上，在硅支持體上完成這樣的尺度的加工，需要一些特殊的工藝和相對應(yīng)的儀器，如LIGA、DRIE、ICP等，制作成本高昂，制作工藝非常復(fù)雜，加工周期長，需要成熟的技術(shù)才可以完成。相對來講，玻璃支持體由于表面光滑、質(zhì)地均一、化學(xué)活性強、易于化學(xué)修飾而被廣泛使用。同時還具有成本低、產(chǎn)量高、本底熒光值低等特點，更適于作為檢測探針的載體。但是卻存在封裝難度大的缺點。另外，不論是實驗室還是商業(yè)上使用的芯片上，都是將檢測探針設(shè)置在支持體的上表面上，檢測探針的標記面和檢測探針裸露在外面或者相對封裝不嚴密，容易受到污染，并且檢測探針難免受到諸如壓力等外界變量因素的影響，檢測探針的安全與穩(wěn)定性相對不足，影響芯片質(zhì)量及壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種廉價高效的異質(zhì)倒置流式芯片及其制備方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

異質(zhì)倒置流式芯片，包括上支持體、下支持體、封裝于上下支持體之間的芯片片基，上支持體上設(shè)置與芯片片基對應(yīng)的芯片卡槽，下支持體上設(shè)置端口伸出芯片邊緣的微導(dǎo)流槽，靠近下支持體一側(cè)的芯片片基表面上設(shè)置向下的若干檢測探針，檢測探針的位置與微導(dǎo)流槽相對應(yīng)，上支持體上設(shè)置與微導(dǎo)流槽端口對應(yīng)的微導(dǎo)流孔，所述微導(dǎo)流槽設(shè)置兩個或兩個以上位于芯片邊緣以外的端口，上支持體的微導(dǎo)流孔對應(yīng)為兩個或兩個以上，微導(dǎo)流孔為上粗下細的錐形導(dǎo)流孔。

本發(fā)明的進一步改進在于：所述下支持體和上支持體的材質(zhì)為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅烷(PDMS)和聚碳酯(PC)有機聚合物中的一種，芯片片基的材質(zhì)為硅或玻璃。

本發(fā)明的制備方法在于：