[實用新型]一種單細胞生物檢測芯片

有效

• 申請號: 201720199936.0
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN206599554U
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 孫廣毅;余文濤;張春來
• 申請（專利權）人: 天津市拱石科技有限公司
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司12002
• 代理人: 劉書元

技術領域

本實用新型涉及面向生物單細胞檢測應用的微米結構基底，特別是一種輔助單細胞可視化、藥物篩選、毒性檢測的生物明膠材料微米結構芯片。

主要是通過兩次壓印工藝，在生物活性材料薄膜的表面加工出高精度的微米級結構圖形，在這些微米結構上培養觀察微生物個體，可以實現生物單細胞檢測，還可以對大分子藥物進行篩選，檢測毒性。

背景技術

自然界中不同種類的微生物一般都是以群體的形式存在，個體之間通過某些特殊方法進行信息交流和溝通。近年來，研究人員對微生物種群中的個體之間信息交流方法的研究越來越廣泛。由于這種個體間信息交流方法在自然界中普遍存在和廣泛應用，因此通過研究微生物個體間的行為特征和信息交流，可以實現藥物篩選、毒性檢測等，參見Parsek,M.R.and E.P.Greenberg, Sociomicrobiology:the connections between quorum sensing and biofilms.Trends in Microbiology,2005.13(1):p.27-33.。隨著生物微操作技術的快速發展，3D打印，參見Connell,J.L.,et al.,3D printing of microscopic bacterial communities. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2013.110(46):p.18380-18385.、微流道、微腔和微滴發生器等技術，被廣泛應用于生物單細胞檢測領域，這些技術實現了對微生物個體間的信息交流和行為特征變化的高精度觀察。以上所述技術盡管實現了生物單細胞檢測，但是都需要昂貴的設備和較高的加工成本，難以應用在需要高通量的生物單細胞檢測領域，并且在后期對微生物個體的行為特性進行觀察統計時也不具備可視化的優點。

隨著MEMS技術的快速發展，其被廣泛應用在各個領域。微納加工為單細胞生物檢測領域提供了一種新的方法，而微納壓印由于其成本低廉、操作簡單等優點，有很好的應用前景。熱壓印工藝是在微納米尺度獲得并行復制結構的一種成本低而速度快的方法，僅需一個模具，完全相同的結構可以按需復制到大的表面上。熱壓印由Stephen Y.Chou于1995年首次提出并申請專利，參見專利US5772905“Nanoimprint lithography”。

目前，基于生物活性材料的微壓印工藝，在技術實現上還是遇到非常大的難題，這是因為微壓印工藝及脫模過程中溫度、壓力條件單一且壓印模板固定，很容易損壞生物材料的活性，不利于后續細菌或細胞的培養。

發明內容

本實用新型為了克服上述細胞檢測過程中所遇到的困難與缺點，針對基于生物活性材料的微壓印工藝難以實現這一技術難題，采用了成本低廉、操作簡單的兩步壓印技術，研制出了一種基于微結構的生物單細胞檢測芯片。

本實用新型技術方案：

一種單細胞生物檢測芯片，包括生物檢測芯片；

包括生物檢測芯片表面帶有的微米圖形結構；

其中所述的微米圖形結構為倒金字塔、錐形或孔柱、溝槽陣列；

所述的圖形結構之間為等間隔或為變間隔分布。生物檢測芯片及其表面帶有的微米圖形結構為一體結構。

本實用新型生物檢測芯片材料為生物明膠薄膜。

其實現步驟如下：

第1、在基底表面采用刻蝕法、生長法、電鍍法、光刻法或沉積法制備微米結構作為模板，所制備的微米結構為倒金字塔、錐形或孔柱陣列；所述的基底材料為硅、鎳、銅或鋅等硬質薄板；

第2、熱壓印工藝前，為使脫模簡單，在上述微米結構模板表面采用旋涂法、噴涂法、浸潤法、蒸發法或濺射法制備疏水涂層，疏水涂層材料為本征靜態接觸角大于90度的任意疏水材料，得到帶有疏水涂層的微米結構模板；

第3、基于上述第2步所述帶有疏水涂層的微米結構模板，進行熱塑性聚合物材料的一次熱壓印工藝，壓印溫度略高于熱塑性聚合物材料的熔點，且在壓印過程中通過晶圓鑷子手動施加壓力，并保持所施加壓力的均勻性，經過 2min-6min的壓印時間，對模板和聚合物材料迅速冷卻至室溫，然后進行脫模工藝，經歷一次熱壓印工藝的圖形復刻，得到表面帶有微結構的聚合物材料。